Светлое будущее

Случается, что прогрессивная инновация, в развитие которой вкладывались огромные средства, в одночасье теряет привлекательность из-за появления нового, более эффективного решения. Именно так произошло с ксеноновыми источниками света в автомобилестроении.

Правда рынка

Все мы помним, сколько надежд было связано с появившимся почти тридцать лет назад ксеноном, какой он был популярный, какое грандиозное будущее ему пророчили. Энтузиазм окрылял инженеров и автолюбителей, и никто даже предположить не мог, что всего через несколько лет появятся… светодиоды.

«Нет повести печальнее на свете, чем повесть о ксеноне и диодах», – примерно так мог бы сказать классик, если бы он жил в наши дни и немного разбирался в автомобильном освещении. Действительно, появление светодиодов, потенциальные возможности данной технологии и ее экономические перспективы фактически ставят крест на ксеноне.

Еще поборются за существование D5 – наиболее совершенные ксеноновые источники света, уже включающие в свою конструкцию все необходимое электронное оборудование: стартер и блок балласта, – однако изменить направление вектора прогресса у них вряд ли получится. Ведь ксенон как технология дороже и сложнее новоявленных конкурентов. А ее потолок развития, по сути, достигнут.

Первичная комплектация

Текущая статистика автомобильного головного освещения (первичная комплектация) однозначно расставляет все точки над «и». Подавляющая масса авто, до 70%, по-прежнему комплектуется галогеном, в силу его дешевизны, простоты и удобства монтажа. Галогеновые лампы недороги, их легко менять, а надежность проверена временем, и в пресловутом соотношении «цена-качество» спорить с ними, как отмечают эксперты, в ближайшие лет 5–10 вряд ли кто-то сможет.

Кроме светодиодов, которые уже сегодня имеют 15–20% первичного рынка. Точную цифру привести сложно, поскольку доля эта постоянно меняется в сторону нарастания. Даже многие бюджетные автомобили комплектуются LED-фарами, и эта опция сейчас совсем недорога. 

Такая динамика обусловлена в первую очередь технологическим потенциалом светодиодов, позволяющим, с одной стороны, добиваться снижения их стоимости, с другой – разрабатывать новые, более эффективные конструкции. Хотя и «в базовой версии» характеристики светодиодов имеют флагманские позиции.

Ксенон же занимает только 10–15% рынка первичной комплектации автомобилей, и тренд у технологии нисходящий. Долгие годы технологию газоразрядных источников света пытались оптимизировать, удешевить, но появление светодиодов, которые изначально эффективнее, свело на нет все прилагаемые усилия.

Чтобы лучше понять ситуацию, стоит сравнить характеристики источников света всех трех типов. 

Галоген

Как мы сказали, это самый доступный, самый дешевый и достаточно надежный источник света – средний срок службы около 400–600 часов. Причем на вторичном рынке запчастей присутствуют образцы с увеличенным ресурсом, способные светить более 1000 часов. Самые яркие на данный момент галогеновые лампы головного света потребляют от 50 до 75 Вт, обеспечивая световой поток в 1500–1600 люменов, при максимальной цветовой температуре (при условии соответствия нормам ЕСЕ) 3500–3700 К. Примечание: лю́мен (русское обозначение: лм; международное: lm) – единица измерения светового потока в международной системе единиц (СИ), является световой величиной и характеризует яркость, которую способен дать источник света.

Цветовую температуру на самом деле повысить можно (и у некоторых производителей, опять же для aftermarket, такие модели есть – до 5000 К), но тогда в нормативы ЕСЕ эти лампы не пройдут. В тех регионах, где данное условие принципиальным не является, с такими лампами можно ездить по дорогам общего пользования.

Ксенон

Правильнее называть ксеноновые источники света газоразрядными лампами. Ксенон сам по себе – это отдельная история. В классические цоколи он не встает, условия его функционирования отличаются – нужны преобразователи и специальные блоки розжига, потому что для создания дуги внутри колбы необходимо умопомрачительное (с точки зрения автомобиля) напряжение порядка 25–50 тысяч вольт. Потребляемая мощность уже где-то в 2 раза ниже (хотя в контексте современного автомобиля, нашпигованного электроникой, это не самая сногсшибательная новость) – 25–35 Вт. Примерно в 1,5–2 раза выше световой поток – в районе 2000–3200 лм. И чуть выше (читай: «белее») цветовая температура – 4100–4500 К. А вот срок службы больше многократно и достигает 2500–4000 ч.

Но – стоимость... Как ни крути, как ни модифицируй технологию – газоразрядные источники остаются дороже и сложнее за счет электроники, обеспечивающей их функционирование в транспортном средстве. И развития у них, так же как у галогена, – никакого (хотя с галогеном еще как-никак можно маркетингово поиграться – «самые белые», «самые долгоиграющие» и проч.). Если предположить такой эмпирический сценарий, что ксенон резко дешевеет до уровня галогеновых источников, он, естественно, сразу же заберет на себя львиную долю продаж.

Но подобное развитие событий невозможно – ксенон как технология никогда столь сильно не подешевеет, поэтому будет выдавливаться с рынка более технологичными светодиодами и на порядок более дешевым галогеном. А галоген будет уступать свои позиции постепенно и очень-очень неохотно как раз по причине своей низкой стоимости.

Всем диодам диоды

Светодиоды стремительно ворвались в рынок, наделав много, простите за каламбур, света. Их главное преимущество в удивительно высоком КПД, превышающем 90%. При этом они потребляют минимум энергии (не более 5–10 Вт, а то и ниже), что для прогрессивных транспортных средств на электротяге очень важное условие.

Кроме того, светодиодная технология в высшей степени гибка. Светодиоды могу использоваться в качестве практически любых осветительных приборов на автомобиле – дневных ходовых огней, сигнальных указателей и т.д. При этом снижение их стоимости происходит по нисходящей экспоненте – за последние лет пять светодиодные фары стали доступнее в 2–3 раза, а количество светодиодных осветительных приборов на среднестатистической машине в те же 2–3 раза увеличилось. Доходит до того, что светодиодами комплектуются некоторые бюджетные модели уже в базовых версиях.

Ну и неоспоримое достоинство – срок службы, измеряемый чуть ли не десятилетиями. На самом деле даже опытные эксперты весьма осторожны в предположениях, говоря о 10–15 годах эксплуатации при благоприятных условиях, а может быть, и больше.

Светодиоды сейчас стали так популярны, что, как и с ксеноном в свое время, уже разработаны некие, с позволения сказать, «ремонтные» решения. Благо светодиодные лампы легко встают в традиционные цоколи PX26d, P43t и PGJ19-2. Только с такими «колхозными» светодиодами надо быть очень осторожными, поскольку их цветовая температура напрямую упирается в 6000 К и нередко превышает ее, потому никаким боком не пролазит в нормы ЕСЕ, а стало быть, они запрещены для применения на транспортных средствах, используемых на дорогах общего пользования.

Если говорить о светимости, то здесь все зависит от размеров диодов, их кластеризации и количества. В целом сила светового потока чуть ниже, чем у ксенона, но это легко нивелируется увеличением площади или числа диодов.

Умные фары

Однако светодиоды нам ценны не как банальные лампы. И не за то, что их свет в головной оптике максимально близок к дневному. Светодиоды, как уже было неоднократно отмечено, имеют потрясающие возможности для развития систем головного освещения – с их помощью сложные электромеханические системы адаптивного освещения значительно упрощаются, параллельно обогащаясь невиданным функционалом, а такие понятия, как «ближний» и «дальний» свет фар, уходят в прошлое.

Речь идет о так называемых матричных фарах, состоящих из множества светодиодов (сегодня уже более сотни в одной фаре). Управляемые электроникой, эти фары способны создавать световой пучок оптимальной формы и яркости, направляя световой поток в те сектора, куда это в каждый конкретный момент движения необходимо. Например, дополнительно подсвечивать направление поворота, пешеходов, дорожную разметку или дорожные знаки. Или, наоборот, отключая часть матрицы, избегать ослепления водителей встречного транспорта.

То есть в зависимости от окружающих условий могут меняться интенсивность освещения, зона подсветки и форма светового пучка, чтобы за доли секунды обеспечивать движущемуся автомобилю идеальное освещение дороги, прилегающих к ней территорий и встречных объектов. Достаточно просто включить фары, и уже блок управления, отталкиваясь от данных оптических сенсоров и камер, сам будет принимать решение, какое освещение сейчас необходимо: дневные ходовые огни, ближний свет или подсветка обочины.

Ну и как приятный бонус – широчайшая свобода творческого полета фантазии при создании внешнего облика новых моделей автомобилей, поскольку конструкция светодиодной фары в плане дизайнерской проработки гораздо гибче, нежели оснащенной галогеновым или газоразрядным источником света.

Дальше – лазер

Именно так, потому что в процессе своего развития «простой» светодиод превратился в диод лазерный. Но пока непонятно, во благо это для автомобилестроения или нет. С одной стороны, конечно, во благо, как любой интересный опыт. Однако вполне вероятно – и многие эксперты придерживаются такой точки зрения, – с лазерными технологиями произойдет примерно то же самое, что и с ксеноном: народ, особо падкий на новомодные гаджеты, поиграется с дорогой игрушкой, да и остынет к ней в угоду чему-то более технологичному, а главное – простому.

И оно немудрено, потому что лазерный свет – действительно очень дорогое удовольствие, технологически чрезвычайно сложное. А вот преимущества его далеко не очевидны. Например, так ли уж актуальна высокая – до 600 метров – дальность освещения (у светодиодов, для сравнения, около 300 метров)? Уже даже шутка пошла в народе, что лазерные фары светят дальше, чем может увидеть водитель.

Вроде как лазерные фары позволяют создавать проекции на дорожное покрытие. И опять же – для чего это нужно? Какой в этом практический толк? А ведь технологически нужно обеспечить функционирование системы микрозеркал, направляющих лазерные лучи, которые, между прочим, синего цвета, поэтому их еще нужно «отбелить», что также отдельная задача, требующая эффективного подхода. И мы еще не сказали о настройке оптической системы, требующей высочайшей точности, о возможных неисправностях и их последствиях.

Впрочем, сомневаться не стоит – будущее автомобильного освещения ближайших 15–20 лет однозначно за светодиодами, потому что они могут быть «умными», а сейчас это очень важно. Им, несомненно, придется серьезно повоевать с галогеном, поскольку его низкая стоимость – это более чем серьезный аргумент, а вот у газоразрядных источников света они уже фактически выиграли. Ну и, естественно, диодам надо решать, хотят ли они становиться лазерными или «свето» им достаточно.