Переваги та недоліки світлодіодних фар

У радіоелектроніці світловипромінюючі діоди (LED) використовуються вже давно. Там їх використовують, наприклад, оптичних реле або оптопарах для безконтактної передачі сигналу по оптичному каналу. Пульти дистанційного керування побутовою технікою також надсилають сигнали за допомогою інфрачервоних світлодіодів. Лампочки, які використовуються для індикації та підсвічування в домашніх приладах та всіляких гаджетах, насправді також зазвичай є світлодіодами.

Світловипромінюючий діод є напівпровідниковим елементом, у якого при проходженні струму через p-n перехід відбувається електронноточкова рекомбінація. Цей процес супроводжується випромінюванням фотонів світла.

Незважаючи на здатність випромінювати світло, світлодіоди не застосовувалися для освітлення. До недавнього часу. Все змінилося з появою надяскравих елементів, які придатні для створення освітлювальних приладів. З того часу світлотехніка на основі LED стала входити в наше життя і витісняти не лише лампочки розжарювання, а й так звані енергозберігаючі.

Застосування LED технологій у автомобілях

Технологічний прорив не залишився поза увагою автовиробників. Потужні та при цьому мініатюрні світлодіоди дозволили розробити інноваційні автомобільні фари. Спочатку їх використовують для габаритних вогнів, стоп-сигналів, поворотів, потім для ближнього світла. Нещодавно з'явилися і світлодіодні фари далекого світла.

Якщо спочатку LED фари встановлювалися виключно на дорогих моделях, то останнім часом, у міру здешевлення технологій, вони з'являтимуться і на машинах середнього класу. У бюджетних моделях застосування світлодіодів поки що обмежується допоміжними джерелами світла – наприклад, габаритні чи ходові вогні.

Зате у любителів тюнінгу тепер є нова можливість виділити свій автомобіль на тлі решти ефектного світлодіодного підсвічування логотипу та номерів. Колір можна підібрати на власний смак. За допомогою світлодіодних стрічок зручно підсвітити багажник або повністю замінити освітлення у салоні.

Пристрій LED фар

Головне завдання розробників автомобільних фар – забезпечити максимальну дальність освітлення, виключивши при цьому сліпучий ефект для водіїв зустрічного транспорту. Важливими є також надійність, міцність і довговічність. LED технології значно розширюють можливості проектувальників фар.

Хоча один окремо взятий світлодіод менш яскравий, ніж галогенова лампа і тим більше ксенон, але, завдяки малим розмірам, у головну фару можна помістити кілька десятків таких світлодіодів. Водночас вони забезпечать достатнє висвітлення дорожнього полотна. При цьому несправність одного-двох елементів не призведе до повного виходу фари з ладу і не позначиться критично лише на рівні освітленості.

LED елемент хорошої якості здатний опрацювати 50 тисяч годин. Це понад п'ять років безперервної роботи. Імовірність виходу з експлуатації двох або більше елементів в одній фарі вкрай мала. Насправді це означає, що міняти таку фару швидше за все взагалі ніколи не знадобиться.

Електроживлення на LED фару подається не безпосередньо від бортової мережі, а через стабілізатор. У найпростішому випадку можна використовувати випрямний діод плюс резистор, який обмежує струм, що протікає через світлодіод. Але автовиробники зазвичай встановлюють складніші перетворювачі, які дозволяють максимально продовжити термін служби світлодіодних елементів.

Автоматичне керування світлодіодними фарами

На відміну від ламп розжарювання та газорозрядних лампочок, для яких характерна деяка інерційність, світлодіоди включаються та вимикаються практично миттєво. А оскільки світло фари складається з світлового потоку окремих елементів, це дає можливість оперативно адаптувати освітленість залежно від дорожньої обстановки — наприклад, перемикатися з далекого світла на ближній або відключати окремі LED елементи, щоб не засліплювати водіїв зустрічних машин.

Вже створено системи, що дозволяють керувати фарами автоматично, без втручання людини. В одній із них використовуються шторки, які за допомогою електромотора перекривають частину світлодіодів. Керуються шторки комп'ютером, а виявлення зустрічного транспорту здійснює відеокамера. Варіант цікавий, але дуже дорогий.

Більш перспективною виглядає система, в якій кожен елемент додатково має фотоприймач, що вимірює його освітленість у вимкненому стані. Така фара працює в імпульсному режимі. Висока швидкодія дозволяє вмикати та вимикати світлодіоди з частотою, яка непомітна для людського ока. Оптична система фари сконструйована таким чином, що на кожен фотоелемент потрапляє зовнішнє світло лише з того напрямку, куди світить відповідний світлодіод. Як тільки фотоприймач зафіксує світло, світлодіод відразу відключиться. У цьому випадку не потрібні ні комп'ютер, ні відеокамера, ні електромотори. Не знадобиться і складне юстирування. І вартість, звичайно, значно нижча.

Переваги

1. LED елементи мають малі розміри. Це відкриває широкі можливості для застосування, розміщення та дизайну.
2. Низьке енергоспоживання та високий ККД. Це дозволяє знизити навантаження на генератор та економити паливо. Висока енергоефективність виявиться особливо корисною у електромобілях, де дозволить зберегти заряд акумулятора.
3. Світлодіоди практично не гріються, тому в одній фарі можна розмістити велику кількість елементів LED без ризику перегріву.
4. Великий термін експлуатації – близько п'яти років безперервної роботи. Для порівняння: ксенонові лампи працюють не більше трьох тисяч годин, а галогенові рідко дотягують до однієї тисячі.
5. Висока швидкодія. Швидше спрацьовування світлодіодних стоп-сигналів у порівнянні з галогеновими підвищує безпеку руху.
6. Можливість створення фар з автоматичним регулюванням освітлення залежно від ситуації на дорозі.
7. Висока надійність. Герметична конструкція робить водозахищеною фару. Їй також не страшні вібрації та тряска.
8. Світлодіодні фари гарні і з погляду екології. Вони не містять у собі токсичних елементів, а зменшення витрати палива, у свою чергу, знижує обсяги вихлопних газів.

Недоліки

1. Головним недоліком LED фар залишається висока вартість. Хоча вона поступово знижується, але ціни все ще боляче кусаються.
2. Низьке тепловиділення призводить до того, що скло фар залишається холодним. Це перешкоджає таненню снігу та льоду, що негативно позначається на ефективності освітлення.
3. Конструкція фари нерозбірна, отже, у разі виходу з ладу її доведеться міняти повністю.

Висновок

Серед автомобілістів ще не встигло вщухнути захоплення ксеноновими лампами, а вже голосніше заявляють про себе LED технології. Переваги світлодіодних фар очевидні, і можна не сумніватися, що згодом вони стануть доступнішими за ціною та зможуть серйозно потіснити ксенон та галогенки.

А на підході вже автомобільні фари із застосуванням лазерних технологій. І перші зразки вже створено. Лазерні фари, як і світлодіодні, мають великий термін служби, а за рівнем освітлення перевершують їх. Втім, говорити про них серйозно поки що немає сенсу — за вартістю одну таку фару можна порівняти з новою машиною бюджетного класу.