Виды передних фар: Разъяснение
Разновидности передней автомобильной оптики.
Есть много неправильных представлений у автомобилистов, когда дело доходит до передних фар машины. Учитывая тот факт, что фары являются одной из самых важных особенностей в машине, многие из нас (вас) водителей думают, что слухов и дезинформации о передней оптике автомобилей не существует и впринципе не может быть. Ведь казалось бы, что здесь особенного, вся автомобильная передняя оптика имеет достаточно простую и понятную всем нам конструкцию. Но не торопитесь делать предположения и выводы, так как в автопромышленности существует множество разных видов конструкций передних фар, что часто вызывает путаницу у автомобилистов. В сегодняшней нашей статье мы хотим прояснить а заодно и объяснить всем заблуждающимся водителям, что передние автомобильные фары в наше с вами время бывают разного вида и различной конструкции с которыми вы уважаемые водители могли в жизни еще не встречаться.
И так друзья, приступим, мы разделили нашу статью на три части:
— Корпус и конструкция передних фар.
— Сами лампы.
— Другая соответствующая информация (Разное).
РАЗДЕЛ 1. Корпус и конструкция передних фар
Корпус фары — это та часть оптики внутри которой установлена лампа освещения. Как вы все знаете на современном рынке автомашин существует множественное число разных ламп освещения, начиная от обычной галогеновой лампы и заканчивая теми же новыми лазерными технологиями. От того, какая лампа освещения стоит в передней оптике автомобиля зависит и сама конструкция корпуса этой автофары.
Отражатель
Фары с отражателями, что установливаются сегодня в корпусе передней оптики, являются самыми распространёнными у всех автопромышленников. Хотя в настоящий момент наблюдается определенная тенденция по замещению фар с отражателями на линзованную оптику. Мы не собираемся утомлять вас друзья научной философией и объяснять в данной статье о том, как работает автомобильная фара. Если сказать об этом кратко, то все выглядит так,- внутри фары рядом с отражателем, как правило, установлена лампа освещения свет которой излучает сама фара и который отражается от хромированной краски, что нанесена на этот отражатель. В итоге свет лампы при отражении от хромированной поверхности выходит конкретно на дорогу.
Смотрите также: Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании: Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные
Как правило, галогеновая автомобильная лампа имеет также небольшой участок хрома или защитного покрытия из другого материала (как правило, размещен на переднем торце лампы), который препятствует попаданию прямых лучей света в глаза водителей встречного транспорта. В итоге данная лампа излучает свет не сразу на дорогу, а попадает сначала в отражатель, который рассеивая лучи света отправляет их непосредственно на дорогу.
Недавно нам казалось, что этот тип ламп в скором времени по-просту исчезнет из автопромышленности. Особенно после того, как на свет появились ксеноновые лампы. Но что в итоге, на сегодняшний момент эти галогеновые лампы для автомобилей по-прежнему являются и остаются самыми распространенными во всем автомобильном мире.
Линза
Автомобильные фары с линзами внутри в настоящий момент, постепенно отбирают популярность у оптики с отражателями. Напомним нашим читателям, что впервые эти линзованные фары появились и устанавливались на дорогих люксовых автомобилях. Но затем, по мере удешевления технологий, такая передняя линзованная оптика стала появляться и на обычных недорогих автотранспортных средствах.
Что же из себя представляет линзованная передняя оптика? Отвечаем. Как правило, этот вид фар вместо отражателей используют в себе так называемые линзы (это специальная оптическая колба, которая не отражает излучаемый свет от ламп на дорогу, а по сути, она с помощью проекции передает освещение на дорогу).
В настоящий момент существует уже огромное количество различных типов линз и конструкций таких линзованных передних фар.
Но смысл работы данной линзованной оптики у всех одинаков. Что же такое линза в передней фаре и как она работает?
Дело в следующем, что эти лизнованные фары формируют пучок света для освещения дороги совершенно по-другому (т.е. по другому принципу) в отличие от обычной оптики с отражателями.
Например, внутри этой линзы тоже имеется отражатель с хромированным покрытием, который отражает свет от лампы. Но в отличие от обычного отражателя структура линзованного отражателя создана именно таким образом, чтобы не направлять сам свет на дорогу, а собирать его в специальном месте внутри фары в пучок на специальной металлической пластине. Вот эта пластина по сути и собирает свет в единый пучок а далее перенаправляет его в линзу, которая в свою очередь и проецирует уже направленный пучок света непосредственно на дорогу.
Как правило, такая линзовання фара обеспечивает превосходную светоотдачу с резкой линией среза и сфокусированным пучком света.
РАЗДЕЛ 2. Лампы
Как мы уже сказали, главным в любой фаре является сам источник света. Самым распространенными источниками света в автомобильных фарах на сегодня являются галогеновые лампы накаливания.
Галогеновая лампа представляет из себя вакуумную стеклянную колбу в которой содержится, как вы наверное догадались, газ двух галогенов (брома или йода) и специальная нить накаливания. Благодаря этому газу нить накаливания служит внутри колбы намного дольше. Также, благодаря этому галогеновому газу повышается и температура накаливания, что соответственно влияет на яркость такого свечения.
Галогеновые лампы
Галогеновые лампы являются наиболее распространенным видом ламп накаливания в автопромышленности. В настоящий момент существует множество различных по конструкции галогеновых фар в зависимости от вида и типа использования отражателей и линз в передней автомобильной оптики.
К нашему сожалению, свечение большинства автомобильных галогеновых ламп дает в своем принципе желтоватый оттенок. Так что обычные автомобильные фары, в которых установлены обычные галогеновые лампы выглядят довольно таки скучно.
Ксеноновые лампы / HID лампы
HID — ксеноновые лампы накаливания, по меркам истории всей автопромышленности в целом они пришли в наш автомир относительно недавно, если сравненивать их с галогеновыми лампами. Ксеноновые лампы по технологии своей работы более сложные, чем обычные лампы накаливания. Соответственно, что этот вид ламп имеет и более сложную конструкцию.
Например, в ксеноновой лампе сама электрическая дуга находится в стеклянной кварцевой колбе заполненной газом (ксеноном).
Ксеноновые лампы в отличие от галогеновых дают белый или голубоватый свет. В итоге своего свечение эти ксеноновые фары ближе всего к естественному дневному освещению.
В результате этого данный вид фар обеспечивает превосходную светоотдачу. Также, внешне свечение ксеноновой оптики выглядит можно сказать просто шикарно и стильно, чем свечение той же галогеновой оптики (фары). Но не все в нашем мире как вы понимаете, идеально. Ксеноновые лампы несмотря на то что их срок службы значительно превышает срок службы галогеновых ламп, со временем начинают тускнеть. То есть, яркость их свечения постепенно уменьшается. Также не стоит забывать и о том, что ксеноновые лампы стоят значительно дороже по сравнению с обычными лампами накаливания. Кроме того, для работы ксеноновых ламп требуется специальное дополнительное оборудование (блок-расжига и т.п.).
Светодиодные лампы
Это новейший вид автомобильных фар. Стоит здесь сразу отметить, что еще совсем недавно светодиоды не применялись в качестве ближнего и дальнего освещения дороги. Первое время автопроизводители использовали эти светодиоды только вместо дневных ходовых огней (габаритные огни освещения), а также для освещения салона машины и подсветки всеразличных кнопок.
И только недавно на авторынке стали появляться такие автомобили, где в фарах вместо галогенных или ксеноновых ламп стали применяться и использоваться светодиодные блок-лампы, которые установливаются прямо в линзованную оптику.
Главное достоинство таких светодиодов в их минимальном энергопотреблении. А еще одним из главных преимуществ светодиодов является их долгий срок службы.
Большинство светодиодных ламп дают белое свечение, которое также как и в ксеноновых лампах приближено к естественному дневному источнику свечения.
Правда со временем эти светодиодные лампы могут тускнеть, что естественно сказывается на качестве их освещения. Главный минус светодиодных ламп — это их стоимость. Также, во многих современных автомобилях светодиодные лампы встроены в единую колбу или плату. Поэтому для замены даже одной такой лампы может понадобиться дорогостоящий ремонт непосредственно всей фары.
Ну а в некоторых случаях придется приобретать полностью новую оптику. Но так как светодиоды имеют очень долгий срок службы, то естественно, даже сегодня такое применение светодиодного освещения дороги считается экономически оправданным.
Лазеры (будущее)
В настоящий момент ряд автомобильных компаний уже начали эксперементировать и внедрять на некоторые дорогие модели своих машин новое поколение оптики, которое оснащается источником света основанного на инновационном применении лазеров.
Правда, пока эта лазерная оптика в автопромышленности остается еще достаточно большой редкостью и все из-за большой себестоимости изготовления подобной оптики.
Так как-же все-таки устроена эта лазерная оптика? Отвечаем. На самом деле в этих лазерных фарах также применяются светодиоды, которые под воздействием лазера выдают более равномерное и более яркое свечение. Так, к примеру, световой поток обычных светодиодов составляет 100 люменов, когда как в лазерной оптике такие светодиоды выдают 170 люменов.
Главное преимущество лазерных фар в их энергопотреблении. Например, по сравнению со светодиодной автомобильной оптикой такие лазерные фары со светодиодами потребляют в два раза меньше энергии.
Еще одно преимущество лазерных фар — это размер применяемых в них диодов. Например, один лазерный светодиод, размер которого в сто раз меньше обычного светодиода, выдает тот же уровень свечения, что в конечном итоге позволяет автопроизводителям конкретно уменьшить размер самих фар без какой-либо потери качества освещения дороги.
К большому сожалению, в наши сегодняшние дни лазерные источники света в автопромышленности стоят очень и очень дорого. Так что в ближайшее время данная лазерная оптика не будет использоваться в автопромышленности массово. Но в будущем, а скорее всего скоро, лазерные фары постепенно вытеснят с рынка все традиционные источники освещения автомобилей.
РАЗДЕЛ 3. Другая важная информация / Разное
Теперь, когда мы с вами рассмотрели все различные типы технологий передней автомобильной оптики, настало время поговорить о некоторых насущных возникающих вопросах. Так, например, давайте друзья узнаем с вами о том, можно ли использовать в галогеновых фарах ксеноновые лампы накаливания и наоборот?
Как правило, для использования ксеноновых ламп передняя оптика должна быть оснащена конкретно линзой, которая проецирует свет на дорогу. Также ксеноновая оптика обязательно должна оснащаться корректором фар.
В основном в наши дни используется автоматический корректор фар, который сам изменяет угол наклона линзы с целью обезопасить встречных водителей от яркого дневного света ксеноновых фар. Их угол изменяется в зависимости от количества пассажиров находящихся внутри салона авто. В том числе, все такие ксеноновые фары должны обязательно быть оборудованы омывателем оптики, поскольку ксеноновый источник света не совсем эффективен (или почти не эфективен) при грязных фарах.
Смотрите также: Почему в автомобилях задние фонари красного цвета?
Что касаемо галогеновых ламп, то они в отличие от ксеноновых могут быть установлены прямо в линзованную оптику. А как же тогда светодиоды? Отвечаем. Так как светодиодные лампы имеют как правило, направленный источник света, то устанавливать их в фару с обычными отражателями небезопасно, так как в этом случае эффективность освещения дороги ими будет низкой. Поэтому большинство автопроизводителей оснащает светодиодную оптику своих машин линзами, которые проецируют свет от светодиодов непосредственно на дорогу. Подробней об этом ниже:
Можно ли установить ксеноновые лампы в обычные фары с отражателями?
В принципе это возможно, но ничего хорошего из этого не выйдет. Во-первых, согласно Российского законодательства применение ксеноновых ламп в фарах с отражателями категорически запрещено, поскольку это создает опасность на дороге встречному транспорту с водителями, которые могут быть ослеплены таким ярким источником света ксеноновых ламп, который рассеивается отражателями фар.
В своем итоге, установив в фары с отражателями ксеноновые лампы Вы получите только внешнее красивое свечение, а вот само освещение дороги будет намного хуже, чем при использовании тех же галогенных ламп, поскольку для ксеноновых источников освещения необходима именно линзованная оптика. Кроме того, ксеноновые лампы, установленные в отражатель, отвратительно освещают дорогу в дождливую погоду.
В том числе, хотим сразу здесь отметить, что ксеноновые лампы за короткий срок просто выжгут хромированное напыление ваших отражателей. В конечном итоге, даже после последующей установки в оптику снова галогеновых ламп эти фары будут светить уже не так эффективно, как они светили прежде.
Какая следует ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?
[media=https://youtu.be/R9cFSHOQ6ok]
Как мы уже выше сказали, установка ксеноновых источников света в автомобильные фары оборудованные отражателями под галогеновые лампы, по-просту — запрещена!
Так что, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения, влечет лишение водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и самих ламп.
То есть, другими словами можно сказать, если вы незаконно установите на свою машину в фары ксеноновые лампы, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас за это не оштрафуют, а сразу же лишат водительского удостоверения на предусмотренный законом срок, а после окончания такого срока лишения вам предстоит уже пересдать теоретический экзамен. Так что думайте и решайте сами.
Можно ли установить светодиодные лампы в линзу ксеноновой фары?
Теоретически это возможно. Но придется тогда покупать и ставить либо Китайский вариант, который вряд порадует вас качеством освещения дороги и долговечностью, либо предстоит непосредственно разбирать саму фару и устанавливать в нее другую блок-линзу. В последнем варианте качество освещения действительно будет лучше и возможно даже эффективнее тех же ксеноновых источников света. Но опять же, если вы для этого купите качественные светодиодные лампы и саму блок-линзу под них, которая надо заметить стоит немаленьких денег.
Что касаемо самого законодательства, то в настоящий момент прямого запрета на использования в обычных фарах светодиодных ламп ближнего и дальнего света нет. Также пока не существует и единых стандартов и ГОСТов, которые предписывали бы таковые правила установки и использования на транспортных средствах светодиодных источников ближнего и дальнего освещения.
В настоящий момент такие правила и стандарты только разрабатываются. Так что в ближайшем будущем, и скорее всего, все это произойдет точно также, как произошло и с ксеноновыми лампами. Вспомните друзья, что творилось на Российских дорогах еще каких-то 10 лет назад, когда каждый второй автомобиль был оснащен не заводским ксеноном (лампами). Сегодня наблюдается почти тажа самая картина.
С каждым днем на дороге становится все больше и больше автомобилей с установленными на них незаводскими светодиодными лампами ближнего и дальнего света, когда как большинство владельцев автомобилей, оснащенных фарами с обычными отражателями больше не используют ксеноновые источники освещения, опасаясь за это лишиться прав (правда многие уже поняли, что «колхозный» ксенон реально снижает безопасность на дороге).
Так что использовать в отражателях или в линзах под ксенон светодиодные лампы также опасно, как и «колхозный» применяемый ксенон, поскольку светодиодная лампа не будет освещать дорогу так эффективно в отражателе или в линзе, которая предназначена именно под ксеноновую лампу.
Помните друзья о том, что под сами светодиоды также нужен специальный прожектор (блок-линза со специальным оборудованием, который собирает свет от светодиодной лампы непосредственно в пучок и направляет его в линзу-стекло).
Что такое Би-Ксенон?
Термин Би-Ксенон означает, что автомобиль оснащен единой ксеноновой лампой, которая выполняет работу как источник ближнего света, так и как источник дальнего света. Это те автомашины, которые не оснащены Би-Ксеноновыми фарами и как правило оборудованы либо галогенными лампами, либо комбинированными источниками света (ближний свет- ксеноновые лампы, дальний свет- обычная галогенная лампа накаливания).
В самой автопромышленности сегодня распространены два вида Би-ксеноновых фар.
Первый вид использует в себе специальную шторку в линзе, которая расположена вне колбы ксеноновой лампы. В итоге при включении дальнего света эта шторка направляет источник света прямо в отражатель, который далее и отправляет уже свет в линзу в спектре свечения для дальнего света.
При втором виде Би-ксеноновых фар используется специальная Би-ксеноновая лампа, которая к напримеру, при включении дальнего света самостоятельно сдвигает колбу свечения лампы относительно самого отражателя встроенного в линзу. В итоге сам свет на дорогу проецируется в спектре уже ближнего освещения.
Какие фары лучше,- Галогеновые, Ксеноновые или Светодиодные?
В настоящий момент существует большие споры по этому поводу. Как говорится, сколько людей — столько и мнений. Но, тем не менее, сегодня уже точно известно, что галогеновые лампы не выдерживают никакой конкуренции в сравнении с ксеноновыми и светодиодными источниками искусственного света.
Смотрите также: Автомобильные фары будущего
Но это не говорит о том, что галогеновые лампы исчезнут из автопромышленности в ближайшем будущем. Дело все в том, что несмотря на существенное снижение себестоимости ксеноновой и светодиодной оптики галогеновые фары в настоящий момент остаются самыми дешевыми в мировой автопромышленности. Именно поэтому многие автопроизводители пока-что не собираются отказываться от их применения.
В будущем же безусловно галогенные фары неизбежно должны исчезнуть из нашего автомира. Произойдет это тогда, когда себестоимость установки на новые автомобили ксеноновой или светодиодной оптики будет сопоставима с самими галогенными фарами.
Сравнивая же ксеноновые и светодиодные лампы с другим источноком света, то конечно же светодиодная оптика имеет массу преимуществ перед ксеноновыми фарами. Но пока что ксеноновая оптика обходится автопроизводителям намного дороже ксеноновых фар. И это несмотря на то, что светодиодная оптика не нуждается в блоках розжига и в системе омывателя фар.
Да, безусловно, освещение светодиодных фар не намного эффективней той же ксеноновой оптики, но, тем не менее, в самом ближайшем будущем мы со своей стороны считаем, что светодиодное освещение потихоньку все-же будет появляться даже на недорогих автомобилях. А в конечном итоге через определенное время ксеноновая оптика также плавно и постепенно исчезнет из автопромышленности. Так что друзья, добро пожаловать в новый век автомобильного освещения, который можно назвать эпохой светодиодов и лазерных технологий.
Скорее всего этот неизбежный переход на светодиоды даст производителям возможность разрабатывать электрические автомобили, в которых вопрос потребления электроэнергии стоит очень остро. Так например, эти светодиоды и лазерные источники освещения потребляют значительно меньше энергии, чем теже галогенные или ксеноновые лампы, и отсюда естественно, что развитие электрических автомобилей не может быть без разработок новых видов освещения с низким потреблением ими энергии.
Мы не раз уже публиковали материалы, которые позволяют нашим читателям сравнить различные технологии передней автомобильной оптики друг с другом, а также узнать для себя, какой вид автомобильных фар лучше. Вот уважаемые друзья список ссылок по которым Вы можете узнать по этой теме все более подробней:
Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании,- Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные.
Что будет, если заменить галогеновые лампы в фарах на светодиодные.
Каталог :: Дополнительное освещение :: OSRAM LEDPES101 Bi-PXZ Светодиодная линзованная оптика — OSRAM
Osram LEDriving® PXZ — светодиодная оптика для тюнинга.
Компания Osram, ведущий мировой разработчик систем автомобильного освещения, объявляет о выводе на рынок светодиодной оптики LEDriving® PXZ – новой серии источников головного света, предназначенных для установки в штатные фары автомобиля.
В конструкции LEDriving® PXZ применена технология двойных проекционных линз – это позволяет использовать один светодиодный источник для создания луча как ближнего, так и дальнего света. В режиме ближнего света оптика LEDriving® PXZ освещает более широкую и протяженную зону перед машиной по сравнению со штатными лампами. К примеру, если сравнить новинку со стандартными галогенными лампами, то светодиодная оптика ярче на 230%, а длина светового конуса больше на 110 метров.
Кроме того, светодиоды позволяют добиться более четкой светотеневой границы. Дальний свет LEDriving® PXZ по сравнению с традиционными лампами для автомобильных фар обеспечивает более длинный и широкий световой конус с цветовой температурой 6000К. В режиме дальнего света световой конус на 230 метров больше по сравнению со стандартными галогенными лампами. Мощный поток холодного белого света от светодиодов семейства PXZ обеспечивает улучшенную видимость и снижает усталость глаз водителя, повышая безопасность на дороге.
В отличие от штатных фар с ксеноновыми лампами, в которых используется механический фильтр для создания либо ближнего, либо дальнего света, в новой светодиодной оптике Osram механический фильтр отсутствует. Этого удалось добиться благодаря двум отдельным светодиодным источникам света, один из которых отвечает за ближний свет, а второй – за дальний. Благодаря этому новинка имеет ряд преимуществ: моментальное переключение с ближнего света на дальний повышает безопасность вождения, а отсутствие в конструкции оптики подвижных элементов повышает ее надежность.
Кроме того, вес светодиодной новинки LEDriving® PXZ, при прочих равных условиях, в среднем на 50% меньше, чем у ксенонового аналога – это способствует повышенной стойкости к воздействию вибрации. Кроме того, при создании этой оптики использовались термостойкие полимеры, способные выдерживать чрезвычайно высокую рабочую температуру – более 120°С.
Таким образом, компания Osram предложила поклонникам автотюнинга высокотехнологичную и более эффективную альтернативу штатным фарам*. Светодиодная оптика Osram LEDriving® PXZ появилась на российском рынке в июне 2018 года.
*Данный продукт не имеет одобрения ECE и предназначен только для внедорожного освещения.
Автомобильная линзованная оптика, фары диодные, ксенон в линзах и линзованные фары
Фары будущего: «ксенон», «галоген» или светодиоды?
Чем «ксенон» отличается от «галогенок»? И почему светодиоды не отправили на свалку истории лампы накаливания и газоразрядную оптику? И что общего между лампами Philips и зубной пастой? Линзованные фары — в чем их преимущество? Ответ на эти и другие вопросы вы найдете в нашем материале.
Как появились автомобильные фары? На первых машинах использовались примитивные фонари с восковыми свечами или керосиновыми горелками внутри, заимствованные от конных экипажей. Естественно, такие «коптилки» должным образом не освещали дорогу, а потому инженерам пришлось подыскивать примитивным фонарям более эффективную замену, коей оказалось ацетиленовое освещение: на долгое время неизменным спутником автомобилистов стала пара бочонков, один — с карбидом кальция, второй — с обычной водой. Перед ночной поездкой «шофэр» (как называли тогда водителей) устанавливал бочонки на автомобиль, открывал краником подачу воды, а последняя, попадая на карбид, способствовала выработке ацетилена — газа, который при горении дает достаточно мощный световой поток. Правда, через несколько часов бочонки приходилось перезаряжать, а фару, состоящую из зеркального отражателя и линзы, чистить от копоти…
|
На этих иллюстрациях приведены автомобили с ацетиленовым головным освещением, которое выдают не только большие фары, но и бочонки для карбида, установленные на подножках. А поскольку ацетилен оказался слишком мощным источником света, способным пробивать темноту на сотню метров, в качестве «габаритных огней» на машинах начала века использовались тусклые керосиновые горелки |
Но почему нельзя было использовать лампы накаливания, которые появились даже раньше самого автомобиля? В 1899 году французская фирма Bassee & Michel попыталась объединить автомобильную фару и лампу накаливания, но конструкция получилась неудачной — лампы с угольной нитью на неровных дорогах быстро приходили в негодность, а большой расход энергии требовал громоздких аккумуляторных батарей, поскольку генераторы на машины тогда не ставили. И только повсеместное появление генераторов, а также начало выпуска нового типа лампочек с вольфрамовыми нитями «перевели» автомобильный транспорт на электрическое освещение. Вот только «электросвет» оказался… слишком ярким! Чтобы не слепить встречных водителей, пришлось придумывать дополнительные задвижки и шторки, уменьшать яркость лампочек, затем появилась двухнитевая лампа (с отдельными нитями для ближнего и дальнего света). В 1955 году, наконец, внедрили асимметричное освещение — когда фара со стороны пассажира светит дальше водительской.
|
Обратите внимание, как форма головной оптики определяла дизайн автомобилей (для наглядности возьмём разные поколения мерседесовского Е-класса). Долгое время фары оставались исключительно круглыми, на машинах 1960-х удалось внедрить квадратную оптику, расцвет популярности которой пришелся на 1980-е, а современные фары со «свободным отражателем» и вовсе развязали руки дизайнерам |
Сейчас в фарах используются три источника света: лампы галогенные и газоразрядные, а также светодиоды. Про лазеры и прочую экзотику говорить рановато — до серийных автомобилей новомодные разработки дойдут нескоро. Тем более, что отказываться от «нелинзованной» фары, куда можно установить хоть «ксенон», хоть «галоген», хоть светодиоды, инженеры не собираются. Конструкция данного устройства доведена до совершенства: свет от лампы попадает на отражатель из металла, а затем проходит через рассеиватель — наружное стекло, состоящее из множества линз. Причем, когда появился новый пластик, не дающий усадки при формовке деталей, инженеры создали отражатель со «свободной поверхностью», который состоит из множества сегментов (каждый направляет поток света на определенную точку). Это позволило заменить тяжелое стекло легким пластиком и отказаться от рассеивателя.
|
Так устроена «нелинзованная» фара (для фары со «свободным» отражателем и традиционной схемы не отличаются): нить ближнего света расположена выше и впереди точки фокуса, причем колпачок внутри лампы «подрезает» поток света, чтобы освещать только верхнюю поверхность отражателя (рис. слева), а вот нить дальнего света и точка фокуса совпадают и поверхность отражателя используется целиком (рис. справа) |
Фара «линзованная» или линзы под ксенон (которую правильно называть светотехникой проекторного типа) устроена другим образом: свет от лампы попадает на отражатель, а затем направляется на специальный экранчик и собирающую линзу, которые формируют пучок света. И хотя сейчас «линзы под ксенон» можно увидеть на многих машинах, поскольку они известны компактностью и точной организацией светового потока, инженерам-светотехникам поначалу пришлось решать проблему перегрева и избавляться от слишком резкой светотеневой границы — оказалось, что глаз человека слишком быстро устает от четкой границы между светом и тенью. На «галогенках» проблему решили дифракционными кольцами (проще говоря, рисками на линзе), а на «линзе под ксенон» — установкой автоматического корректора, наличие которого в России и в Европе для газоразрядной светотехники обязательно.
Схема линзованной оптики: слева — фара конца 80-х, справа — современная фара со свободным отражателем, наличие которого выдает экранчик меньшего размера. Этот экран, расположенный во втором фокусе, подправляет световой поток и формирует светотеневую границу, а затем лучи снова фокусируются линзой. Линзы под ксенон сегодня устанавливаются на большинство машин, а «нелинзованные» фары стали прерогативой недорогих авто, вроде «Калины» или «Логана» |
Вот, собственно, мы и добрались до самого главного. Чем принципиально отличаются «ксенон», «галоген», линзы под ксенон и диоды? Галогенная лампа состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой размещены электроды и нить накаливания из вольфрама, а также закачана газовая смесь, необходимая, чтобы «ловить» испаряющийся вольфрам и регенерировать нить (именно поэтому «галогенка» компактнее и долговечнее обычной лампочки). Газоразрядная оптика (чаще именуемая «ксеноном») нити накаливания не имеет: внутри такой лампы светится не раскаленная нить, а электрическая дуга, возникающая между электродами, оттого величина светового потока ксеноновой лампы гораздо больше, 3200 против 1500 лм «галогенки»! Вот поэтому европейские эксперты постановили, что таким фарам необходим автоматический корректор и омыватель. И ограничили цветовую температуру лампы.
|
Для того, чтобы «ксенон» работал, одной лампы недостаточно. Ещё нужен модуль розжига, который из «бортовых» 12 вольт выдаст короткий импульс на 25 киловольт переменного тока. Чтобы сделать «биксенон», нужно четыре таких модуля, либо применение хитрых систем: на «линзованной» оптике включить «дальний» можно, убирая экранчик при помощи соленоида, а на «нелинзованной» приходится перемещать лампу |
Но если «ксенон» и «галоген» — это лампы, то светодиод — полупроводниковый прибор, который вырабатывает свет при прохождении тока. Полупроводник срабатывает быстрее традиционной лампочки, потребляет меньше энергии, отличается фактически неограниченным сроком службы и минимальными размерами. Но пока диодам поручают только второстепенные задачи (на основе светодиодных технологий делают стоп-сигналы, габаритные и дневные ходовые огни), хотя совсем недавно инженеры и дизайнеры прочили полупроводникам большое будущее. Все надеялись, что крохотный источник света обеспечит свободу компоновки и позволит избавиться от громоздких фар. Однако на примере Audi R8 и Nissan Leaf хорошо видно — существующая диодная оптика по размерам не отличается от газоразрядной.
|
Пока ученые бьются над созданием лазерной и волоконной оптики, источниками света остаются «галогенки», «ксенон» и светодиоды. На рис. А изображена двухнитевая галогенная лампа Н4, дающая ближний и дальний свет, на рис. Б — однонитевая лампа Н7 (которых для создания ближнего и дальнего нужно две), а на рис. В и Г схематично показаны ксеноновая газоразрядная лампа и светодиод, соответственно |
Так почему светодиоды не вытеснили «ксенон» и примитивные «галогенки»? Оказалось, что полупроводниковая оптика имеет множество недостатков. Пока даже лучшие светодиоды не способны по светоотдаче догнать «ксенон» и остаются на уровне хороших «галогенок», что требует обязательного применения отражателя. Также диодные фары требуют отдельной системы охлаждения (инженеры даже пробовали охлаждать фары антифризом) и отличаются необычайной дороговизной: одна фара стоит примерно 1300 евро… Естественно, инженеры развивают данное направление, но до массового перехода автомобильного освещения на светодиоды далеко, поэтому ближайшее будущее остается за «ксеноновой» оптикой, которая становится компактнее и совершеннее, по энергопотреблению догоняя диодную.
|
В лаборатории Philips мы наглядно увидели, как светят современные фары. На рис. А световой поток от стандартной «галогенки», на рис. Б можно увидеть, как светят лампы Philips X-treme Vision, дающие 100-процентное усиление светового потока, на рис. В «дорогу» освещают газоразрядные ксеноновые лампы, а рис. Г — это свет новомодных светодиодных фар электромобиля Nissan Leaf |
Но и списывать «галогенки» на свалку истории рановато! Как считают инженеры компании Philips, современная галогенная лампа может светить на уровне газоразрядной. Чтобы этого добиться, необходимо заменить тугоплавкое стекло колбы кварцевым, во-вторых, стекло подвергнуть оптической полировке, в-третьих, нанести на колбу колпачок из палладия… И, наконец, применить новую смесь газов, куда входит ксенон, чтобы повысить температуру нити и приблизиться к спектру солнечного свечения. На выходе получается пусть дорогая, но уникальная лампочка: её световой поток на 100% мощнее обычной галогенной лампы, а срок службы — вдвое больше. Причем на лабораторной установке мы наглядно убедились, что «галогенка» Philips X-treme Vision по светосиле действительно догоняет «ксенон».
| Так выглядит одна из многочисленных лабораторий компании Philips, в которых создается автомобильная оптика будущего. На одной стене установлен экран, имитирующий дорогу, на котором нанесены ключевые точки (в них измеряется освещенность), на другой установлены разнообразные фары. Соответственно, инженер имеет возможность оценить как конкретную фару, так и характеристики источника света. |
Кроме лекции об автомобильном освещении, на заводе Philips мы увидели и реальное производство, на котором выпускаются лампы. И это бесчеловечно! В том смысле, что присутствие человека при выпуске «галогенок» и «ксенона» минимизировано — кругом трудятся современные роботы, обеспечивающие фактически стопроцентное отсутствие брака. Но, кроме фактически полной автоматизации, удивило и другое: зачем нужен составной цоколь и дополнительная производственная операция, чтобы выровнять нить накаливания относительно цоколя? Оказывается, данный процесс является ключевым, иначе готовая лампочка будет светить «неправильно» — слепить встречных водителей или, напротив, подсвечивать небо. Поэтому взаимное расположение «ниточки» и «основания» проверяется компьютером, а часть продукции осматривают люди.
|
Немецкий завод компании Philips, выпускающий галогенные и ксеноновые лампы (диоды делают по другую сторону Атлантики, на территории Силиконовой долины), снаружи выглядит довольно скромно. Увы, показать читателям оборудование, скрытое внутри, мы не можем — на предприятии действует строжайший запрет на фотосъемку… Секретом остается и количество ламп, производимых заводом |
«Ксенон» производят похожим «бесчеловечным» образом: вот робот подхватывает стеклянную трубочку, вот вставил нижний электрод, а дальше начинается такая круговерть, что только успевай следить! Трубочку заполнили составом солей и вставили верхний электрод, закачали охлажденный до −190ºС ксенон и запаяли колбочку, одели металлическую юбочку и обрезали излишки стекла, проверили горелку — готово? Нет, чтобы газоразрядные лампы светили одинаково, их нужно отжечь — включить и несколько часов дожидаться, пока цветовая температура достигнет нужной величины. Вот теперь готово! Осталось только выяснить, какая связь между лампами Philips и зубной пастой. Всё просто: бракованные стеклянные трубочки для колб не выбрасываются на свалку, а перемалываются в абразивный порошок. Из которого затем делают отбеливающие пасты для стоматологических кабинетов.
IGZEL LED Tuning — Линзованная оптика для VESTA
Передняя Линзованная оптика для VESTA
Дневные ходовые огни DRL
Поворотные огни с функцией динамическая AUDI Style (бегущие огни)
Возможность установки Xenon, LED, Halagen ламп.
Корректор фар.
— Рассказываем.
Это фары, отличного качества, они светят отлично, все работает исправно, доработок по месту установки не требуют, снял сток — поставил эти. Есть режим ДХО при включении габаритных огней притухает их яркость. В линзы можно установить как ксеноновые лампы, так и LED лампы, в комплекте идут галогеновые лампы. Есть автокорректор, работает исправно. Посадочное место ламп как в ближнем так и в дальнем отсеке под цоколь h2.
Линзы статические для ближнего света, отдельный отсек для дальнего света.
— Как происходит доставка?
Отправляем транспортной компанией CDEK, Энергия. Оплата стоимости доставки возможна при получении, или что бы избежать комиссии вы можете отправить денежные средства нам и мы оплатил доставку с места отправления. Стоимость доставки согласно тарифам ТК.
— Как у вас надо оплачивать, сразу или по получению?
Да сразу, перед заказом. Оплата происходит посредством перевода с карты на карту или по Золотой короне. За перевод средств нет причин волноваться, так как все такие переводы фиксируются в системе банков.
— Нужно ли фары регулировать?
После установки фар на автомобиль, мы советуем обратится к специалистам для правильной регулировки фар. После механической регулировки и настройки фар, вы можете пользоваться автокорректором.
— какие там установлены линзы?
В фаре установлены статические линзы для ближнего света. Линзы специально были разработаны для этих фар.
— Фары головного света идут без ламп?
Изначально в фарах уже установлены галогеновые лампы h2 55W и для ближнего света и для дальнего света. Но эти лампы являются тестовыми, что бы при первом подключении была возможность произвести тестирование на исправность светового прибора. Советуем сразу их заменить на лампы высокого качества известных брендов.
— По подсоединению к штатным разъёмам все подходит? Переделывать ничего не надо?
Переделывать ни чего не нужно, все разъёмы сделаны как на стоковой оптике. Так же происходит подсоединение как и на стоковых.
— Почему бегущие огни поворотников сделаны именно во внутрь (от крыла к решетке радиатора)?
По этому поводу уже решили вопрос. Скоро будет обновлённое видео. На данный момент направление идёт от центра к краю.
Количество: 1 компл. 2 штуки
Упаковка: Габариты 1 коробки: длина-60см. ширина-25см. высота-28см.
Вес 1 фары — 3кг.300гр.
✏️ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ ЗАКАЗА НАПИШИТЕ НАМ:
1. ФИО получателя.
2. Адрес доставки.
3. Контактный телефон.
По возможности отправьте фото увиденного вами товара.
Отправьте на ➖ What’sApp или ВКонтакте ➖ и мы с Вами свяжемся.
Путь света: развитие автомобильных фар
Почему первые фары были газовыми, как русский инженер помог General Electric внедрить электрический свет и чем линзованная оптика лучше рассеивателей. Изучаем столетнюю эволюцию фар от карет с керосинками до конца ХХ века.
Фары для автомобиля — это все. Они освещают дорогу, они делают его заметным для остальных участников движения, недаром как в России, так и во многих других странах ближний свет должен быть включен в любое время суток. Ну а кроме того, фары являются важным имиджевым элементом или даже визитной карточкой некоторых моделей.
Первый опыт
Первые световые приборы пришли на машины из мира карет. Вопреки распространенному заблуждению, кареты были не такими уж примитивными транспортными средствами, у них имелись и подвески, и системы обогрева, и даже тормоза. И, разумеется, освещение. Первоначально освещение дороги не входило в число приоритетных задач — главным было обозначить положение экипажа на дороге и осветить ближайшие окрестности.
Скорости были невелики, лошади сами искали дорогу, да и ночные поездки были не слишком частыми. Обычно в полной темноте ехать не было нужды, либо это была хорошая лунная ночь, либо карета ожидала рассвета на постоялом дворе от греха подальше. Боялись тогда вовсе не ночных ДТП, а дорожного разбоя.
На экипаже Короля Георга VI и Королевы Елизаветы хорошо виден газовый фонарь. 1939 г.
Масляные и керосиновые лампады
С появлением первых самодвижущихся повозок и постепенным ростом скоростей старые способы с использованием керосиновых, масляных ламп или даже свечей себя исчерпали. На момент появления автомобиля уже были известны и параболические отражатели и даже линзы, они использовались в фонарях на судах и на железной дороге, но все упиралось в источник света.
Мощные газовые фонари требовали запаса газа, а его надолго не хватало, даже довольно большой и тяжелый баллон работал от силы час. Электрические лампы требовали мощного источника тока, а с ним были проблемы. Даже системы зажигания на первых машинах были основаны на магнето, свободной электроэнергии не было на борту, а аккумуляторов не хватало даже на электромобилях. Последние тоже довольствовались керосиновым или газовым освещением.
Первые газовые лампы
Решение предложил Луи Блерио в 1896 году, запатентовав ацетиленовую лампу и генератор. Прелесть этого решения была в том, что горючий газ ацетилен вырабатывался прямо на машине при соединении карбида кальция и воды. Без воды карбид был почти безопасен, а объем производимого газа легко регулировался поступлением воды в генератор.
Пламя ацетиленовой горелки оказалось очень мощным, ярким и довольно «чистым» — копоти почти не было, что позволяло использовать различные оптические элементы в компактной фаре. А объем готового ацетилена, весьма опасного газа, склонного к детонации и самовозгоранию, оказывался невелик. К тому же ацетиленовый генератор можно было расположить подальше от фар, которые часто повреждались.
Луи Блерио, уличный газовый фонарь и Ford model N, оснащенный газовыми фонарями
Запаса карбида в генераторе хватало на несколько часов, а зеркало фары надо было чистить не чаще, чем раз в десять-двадцать часов. По тем временам это был вполне разумный интервал технического обслуживания. Часто примерно через такое же время нужно было уже проводить серьезные работы по двигателю и подвеске.
Наиболее «чистые» и технически совершенные карбидные лампы могли вообще не требовать технического обслуживания годами, а свет, производимый ими, попадал в самый «удачный» для человеческого глаза диапазон. Но конкуренции с электрическим освещением газовые лампы не выдержали. Как только электрические лампы стали долговечнее и появились достаточно мощные генераторы, яркая эра карбидного освещения закончилась.
Переход к электричеству
Электрическое освещение пытались приспособить для машин и паровозов еще с момента изобретения первых вакуумных электрических лапм, например, конструкции Александра Лодыгина в 1874-м или Томаса Эдисона в 1879-м. Основным достоинством электричества являлись полная безопасность и отсутствие необходимости очищать оптическую систему фонаря.
До изобретения вольфрамовой нити лампы изготавливали с угольной нитью или с платиновой, но первые были не очень долговечны, а вторые очень уж дороги. Первые патенты на использование вольфрамовой нити получил, опять же, Лодыгин. Уже в 1906 году он продал разработку корпорации General Electric, которая смогла значительно удешевить производство вольфрамовой нити и в 1910-м запустить лампы в серийное производство.
Ford model T 1915 г., оснащенный электрофонарями
Несмотря на КПД около 2-3%, это было серьезным прорывом, ведь электричество в машине можно было применить не только для работы головного освещения. Освещение панели приборов и салона, электрический прикуриватель сигар, батарейное контактное зажигание и самое главное — электрический стартер для двигателя! И об этом в нашем рассказе стоит упомянуть чуть подробнее.
В 1911 году сотрудник компании Delco Чарльз Кеттеринг опубликовал в журнале Popular Mechanics статью о проектируемом им устройстве электрического старта. Причем стартер являлся еще и генератором, ведь электричество для зарядки аккумуляторной батареи тоже нужно было где-то брать.
Идея настолько понравилась основателю компании Cadillac (и Lincoln, кстати) Генри Леланду, что в 1912 году в серийное производство запустили первый автомобиль с «полным электропакетом» — Cadillac Model Thirty SelfStarter, на котором был и электростартер, и генератор, и, разумеется, полное электрическое освещение, включая задние фонари и освещение салона.
Можно сказать, что прорыв в электрификации серьезно повысил шансы на победу ДВС в затянувшейся борьбе с паровыми автомобилями и электромобилями, удобство использования и надежность запуска намного улучшились, а по мощности и автономности ДВС и так опережал конкурентов.
Cadillac Model 30 4-door Tourer 1912
Всеобщая электрификация машин свершилась: уже к 1915 году аккумулятор и генератор стали непременным атрибутом автомашины, как и электрическое освещение, а вот стартеры еще некоторое время оставались люксовой опцией — заводили машину по-прежнему «кривым стартером», маховиком, пневмосистемой или холостым патроном.
В дальнейшем освещение на машинах было только электрическим. Поначалу мощность ламп накаливания была значительно меньше, чем ацетиленовых, но со временем этот вопрос решили, поэкспериментировав с наполнителем для колбы. Изначально внутри лампы был вакуум, а потом туда догадались закачивать газ. Сначала аргон, а затем пары галогенов (брома или иода). Это позволило продлить лампам жизнь, существенно увеличить температуру накаливания нити, а следовательно, и силу света.
И основной задачей конструкторов на долгие годы стало уже не увеличение мощности излучения, а удобство использования света. Первыми задачами стали стандартизация цоколей ламп, формирование ограниченного луча для скрытого освещения и предотвращения ослепления встречных машин. Все задачи были связаны между собой и ставились перед конструкторами военными — как раз шла первая мировая война.
Ближний и дальний
Уже к двадцатым годам сформировалось разделение на «ближний» и «дальний» свет. Дальний работал по-паровозному, освещая дорогу на пределе яркости светового пучка, а ближний свет освещал только ограниченный участок дороги, не ослепляя водителей встречных машин. Соответственно, больше света попадает на обочину и меньше — на встречную полосу.
Ближний и дальний свет фар
Правила использования ближнего и дальнего света были прописаны в правилах дорожного движения, а вскоре и в законах. В европейских странах еще в 1957-м были приняты директивы ЕЭК(Economic Commission of Europe) по формированию асимметричного светового пучка, и с тех пор свет европейских машин значительно отличается от американских и японских.
В Японии фары тоже светят асимметрично, но движение в стране левостороннее, а значит, и световой поток распределяется иначе, чем у европейцев. На американском же континенте автомобильная промышленность на долгие годы оказалась в плену странных законов, которые в разные годы предписывали использовать только круглые фары, запрещали блок-фары (вы, наверное, еще помните «Вольво» и «Мерседесы» с характерной странной оптикой и большими бамперами, которые приезжали к нам из США) и обязывали использовать только симметричное распределение света.
Volvo 244, Mercedes-Benz W123 и BMW E 21 для американского рынка
Эксперименты с рассеиванием
Первой технологией, получившей массовое распространение для получения пучка света заданной формы стали параболический рефлектор и рассеиватель с призматическими линзами. Эта технология знакома многим, ее использовали на машинах вплоть до конца 90-х годов, например, на знакомым всем «Жигулях» и «Волгах».
Световой поток в этом случае отражается от рефлектора, задачей которого является как можно более полное отражение светового потока, и попадает на стекло фары, которое состоит из множества вертикальных собирающих линз и призматических элементов, отвечающих за распределение света по дальности и направляющих свет на дорожное полотно. Конструкция позволяет использовать стекла сложной формы и с большим наклоном, но КПД такой конструкции оказался невысоким. Не более 40% светового потока используется по назначению, а по методике компании Hella — и вовсе 27%.
Следующим шагом на пути к улучшению освещения стало использование фар головного света с рефлектором свободной формы. Технологию часто называют FF — от английского Free Form. В этом случае отражатель имеет намного более сложную форму, а стекло можно использовать плоское, без оптических элементов. В настоящее время эта технология — одна из наиболее часто используемых в фарах для обычных ламп накаливания. Фары такого типа имеют КПД намного выше — около 67% (45% по методике Hella). Но и это не предел.
Фара от Jaguar E-Type c параболическим рефлектором и рассеивателем с призматическими линзами
Линзованная оптика
Наиболее эффективной оптической схемой для фары является так называемая прожекторная. Ее техническое обозначение — трехосный эллипсоид, или просто DE (сокращение от немецкого Dreiachs Ellipsoid), а в просторечии такую схему чаще всего именуют «линзой». Такой блок имеет эффективность свыше 70% (52% — по методике Хелла). Но не это является его основным достоинством.
В отличие от других технологий, он может работать с объемными источниками света и формировать очень точный световой пучок, который можно направить буквально параллельно дороге, а значит, и снизить степень ослепления водителей даже лучом дальнего света. Интереснее всего то, что такая схема является одной из старейших, ее использовали еще на маяках и кораблях в конце ХIХ века.
Также любопытно, что в России линзованная оптика прочно ассоциируется именно с газоразрядными лампами (о них речь ниже), хотя были автомобили и с галогенными фарами, свет которых рассеивался линзами. Но к середине 90-х стало понятно, что лампы накаливания уже не отвечают современным требованиям по яркости света и экономичности.
Что появилось в ответ на эту проблему, вы уже знаете. Сначала ксенон, потом светодиоды, а теперь и лазерные фары. Но о них мы расскажем в следующем материале.
Линзовая оптика. В чем плюсы?
К началу статьи
Коэффициент полезного действия фар с такими отражателями в разы выше фар первого и второго вида. Еще одним плюсом линзовой оптики является то, что помимо фокусирования яркого света, происходит сохранение глаз водителей встречных автомобилей от ослепления при корректной и правильной их настройке. Не вызывая яркого попадания света на встречную полосу, удается избежать нелепых аварий и ДТП с трагичными последствиями, которых, к сожалению, очень много.
Как вы наверняка поняли, плюсом таких фар является то, что они обладают высокой светоотдачей при малом электропотребление, тем самым являясь более выгодными, даже не смотря на свою дороговизну в отличие от обычных фар, так же тесты показывают, что такие фары более безопасны и дают лучшую обзорность во время вождения.
Если попытаться найти минусы, то к таким, пожалуй, можно отнести высокие требования к точности настройки линз. И то, пожалуй, этот минус будет не всегда и не у всех. Скажем, если ваши фары с линзовой оптикой входят в штатную комплектацию автомобиля, то они уже настроены на заводе вовремя изготовления машины. В ситуациях, когда фара была заменена или установлена самостоятельно без помощи профессионалов, то даже незначительный перекос или отклонение положения может привести к тому, что вы будете слепить встречных водителей. Так же стоит добавить что, это может привести и к ухудшению вашего обзора.
Поэтому, не смотря на то, что многие водители не обращают внимания и не думают о других автомобилистах, все же стоит потратить некоторую сумму денег и отрегулировать фары, а точнее положение светового потока и его яркость.
Если вы не знаете, то яркость ксеноновых ламп, а точнее их светового потока приблизительно вдвое больше обычных, и именно такие фары в неотрегулированном положение чаще всего становятся источником ослепления и последующих аварий.
И именно такая ужасающая статистик привела к разработке одного из правил ЕЭК (Европейская Экономическая Комиссия), которое сообщает о том, что любая линзовая оптика должна иметь автоматическую систему подстройки пучка света и омыватель фар. Опять же, не смотря на то, что правило требует обязательного присутствия омывателя фар, многие европейские производители автомобилей не спешат его устанавливать в штатной комплектации, и довольно часто его установка возможна только за отдельную плату и как дополнительная опция.
Далее >>>
Линзованные фары на Киа Рио: выбор и установка линз
После рестайлинга 2012 года на Киа Рио 3 поколения установили линзованные фары. Чем это полезно владельцу?
Практически всегда, когда производится внешний тюнинг, можно рассмотреть два результативных аспекта:
- практический — какую пользу принесут изменения в конструкции автомобиля;
- дизайнерский — насколько привлекательней будет смотреться машина.
Касательно первого, с установкой линз улучшился световой пучок и, соответственно, видимость в темноте. По второму пункту, если посмотреть с дизайнерской точки зрения, внешне Киа Рио 3 изменился в лучшую сторону.
Типы фар
На 3-ю серию можно поставить два вида фонарей: би-галогеновые (элит и эконом) и би-ксеноновые.
Оба варианта протестированы и рекомендованы производителем автомобиля для проведения качественного тюнинга. Но они отличаются некоторыми внешними и функциональными особенностями.
Би-галогеновый тип
Первая линза характеризуется продолжительностью жизни, редкими поломками и качеством. Выпускается в двух дизайнерских видах:
- ангельские глазки, придающие особый шарм автомобилю;
- светодиодная подсветка, немного напоминающая оформление Ауди.
Необходимо знать, что в такой оптике крайне нежелательно использование ксенона. В связи с тем, что линза замутнённая, свет фар может слепить встречные автомобили. В фонарях класса элит встроен дорогой, но надёжный модуль Hella R.
Устанавливаются лампы с мощностью не более 55W, чтобы продлить ресурс работы светодиодов и уменьшить температуру нагрева.
Би-ксеноновый тип
В такой модификации линзовый ксенон не слепит встречные машины, и есть возможность выключения опции «ангельский глаз» при использовании модуля Hella R. Ксенон работает только на ближнем свете. К би-ксенону понадобятся блоки розжига.
Установка
Оба вышеуказанных варианта монтируются без всяких проблем. Изобретать и конструировать ничего не надо. Все комплектующие устанавливаются в предназначенные им места, а электрические разъёмы подходят друг к другу. К комплектам прилагается нагрузочный балласт, что позволяет исключить риски повреждения бортового компьютера.
Что даёт переход на тюнинговые фары?
- световой пучок становится качественней и насыщенней;
- улучшенное освещение дороги;
- машина изменилась в сторону престижности и солидности;
- оборудование подлежит гарантии;
- работы по монтажу можно выполнить самому, не тратя деньги на сервис.
Подведём итоги
С установкой Би-ксеноновых или Би-галогеновых линз проявляются только положительные моменты. Обновление фар в лучшую сторону отразится на экстерьере машины, которая после рестайлинга и так обрела более спортивный вид по сравнению с предыдущими версиями.
Единственный отрицательный момент выражается в том, что обновление оборудования на 3-ей серии никак не отразилось на дальнем свете: при его включении работает только штатная галогеновая оптика.
Понимание геометрии оптических линз | Эдмунд Оптикс
Закон Снеллиуса | Терминология | Геометрия линз
Оптические линзы — наиболее важные инструменты в оптическом дизайне для управления светом. Когда оптические дизайнеры говорят об оптических линзах, они имеют в виду либо одну линзу, либо набор линзовых элементов (рис. 1). Примерами одиночных элементов являются плоско-выпуклые (PCX) линзы, двояковыпуклые (DCX) линзы, асферические линзы и т. Д .; примерами сборок элементов являются телецентрические линзы формирования изображений, объективы с коррекцией на бесконечность, расширители луча и т. д.Каждая комбинация состоит из серии элементов объектива, и каждый элемент имеет определенную геометрию линзы, которая по-своему управляет светом.
Рисунок 1: Плоско-выпуклая линза (один элемент слева) и телецентрическая линза для визуализации (комбинация элементов справа)ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ СНЕЛЛА
Прежде чем углубляться в каждый тип геометрии линз, подумайте, как оптические линзы изгибают свет, используя свойство преломления. Преломление — это способ отклонения света на определенную величину, когда он входит в среду или выходит из нее.Это отклонение зависит от показателя преломления среды и угла, который свет образует по отношению к нормали к поверхности. Это свойство регулируется законом преломления Снеллиуса (уравнение 1), где n 1 — индекс падающей среды, θ 1 — угол падающего луча, n 2 — индекс преломленной среды, и θ 2 — угол преломленного луча. Закон Снеллиуса описывает взаимосвязь между углами падения и передачи, когда луч проходит между несколькими средами (рис. 2).
(1) $$ n_1 \, \ sin {\ left (\ theta_1 \ right)} = n_2 \, \ sin {\ left (\ theta_2 \ right)} $$
Рисунок 2: Закон преломления СнеллиусаТЕРМИНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ
Все оптические линзы подчиняются закону преломления Снеллиуса. Следовательно, именно геометрия оптической линзы (то есть профиль поверхности) определяет, как ведет себя свет при его распространении через оптический элемент. Чтобы понять терминологию, используемую в спецификациях оптических линз, рассмотрим 10 общих терминов (Таблица 1).Более подробные определения и список дополнительных терминов можно найти в нашем Глоссарии.
| Общая терминология по оптическим линзам | |
| Сокращение | Терминология — определение |
|---|---|
| D, диам. | Диаметр — физический размер линзы. |
| R, R 1 , R 2 и т. Д. | Радиус кривизны — Направленное расстояние от вершины поверхности до центра кривизны. |
| EFL | Эффективное фокусное расстояние — Оптическое измерение, выражаемое как расстояние от главной плоскости оптической линзы до плоскости изображения. |
| BFL | Заднее фокусное расстояние — механическое измерение, определяемое как расстояние между последней поверхностью оптической линзы и плоскостью ее изображения. |
| П, П « | Основная плоскость — гипотетическая плоскость, в которой падающие световые лучи могут искривляться из-за преломления.EFL определяется из местоположения главной плоскости. |
| CT, CT 1 , CT 2 и т. Д. | Толщина центра — расстояние от местоположения основной главной плоскости до конца элемента. |
| ET | Edge Thickness — расчетное значение, которое зависит от радиуса, диаметра и толщины центра линзы. |
| г б | Диаметр входного луча — Диаметр коллимированного света, попадающего в аксикон. |
| d r | Диаметр выходного луча — Диаметр светового кольца, выходящего из аксикона. |
| л | Длина — Физическое расстояние от конца до конца цилиндрического элемента (например, цилиндрической линзы) или расстояние от вершины до заготовки аксикона. |
ГЕОМЕТРИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ
Используя общепринятую терминологию из Таблицы 1, легко понять технические характеристики каждого типа одиночной линзы.В таблице 2 показаны 10 наиболее часто используемых оптических линз и их типичные области применения. По мере развития оптических технологий дополнительные геометрические формы одиночных линз, такие как линзы с регулируемым фокусом, и сборки, такие как телецентрические линзы, становятся ценными инструментами для проектирования оптики. Чтобы узнать больше о телецентрических объективах, просмотрите «Преимущества телецентричности».
| Обычная геометрия оптических линз |
| Плоско-выпуклая (PCX) Линза | Посмотреть товар |
Идеально подходит для коллимации и фокусировки с использованием монохроматического освещения.Примечание. Для оптимальной работы сориентируйте изогнутую поверхность объектива PCX в направлении источника. |
| Двояковыпуклый (DCX) | Посмотреть товар |
Идеально подходит для ретрансляции изображений и для визуализации близких сопряженных объектов. Примечание. Аберрации будут увеличиваться по мере увеличения соотношения конъюгатов. Также известны как двояковыпуклые линзы. |
| Плоско-вогнутая (PCV) Линза | Посмотреть товар |
Состоит из одной плоской поверхности и одной изогнутой внутрь поверхности.Идеально подходит для расширения луча, проецирования света и увеличения фокусного расстояния оптической системы. |
| Линза с двойной вогнутостью (DCV) | Посмотреть товар |
Состоит из двух одинаково изогнутых поверхностей, обращенных внутрь. Идеально подходит для расширения луча, проецирования света и увеличения фокусного расстояния оптической системы. Также известны как двояковогнутые линзы. |
| Позитивная ахроматическая линза | Посмотреть товар |
Выполняет те же функции, что и объектив PCX или DCX, но может обеспечивать меньший размер пятна и превосходное качество изображения.Ахроматические линзы полезны для уменьшения сферической и хроматической аберрации. Доступна отрицательная версия для расходящегося света. Для получения дополнительной информации см. «Зачем использовать ахроматические линзы?» |
| Асферическая линза | Посмотреть товар |
Идеально подходит для лазерной фокусировки или для замены нескольких сферических линз в системе. Полезно для устранения сферической аберрации и значительного уменьшения других аберраций.Для получения дополнительной информации см. Все об асферических линзах. |
| Линза положительного цилиндра | Посмотреть товар |
Идеально подходит для фокусировки падающего света на линию или для изменения соотношения сторон изображения. Также доступна отрицательная версия. |
| Плоско-выпуклые (PCX) Аксиконы | Посмотреть товар |
Идеально подходит для фокусировки лазерного луча в кольцо постоянной толщины.Примечание. Чем меньше угол при вершине, тем больше кольцо. Для получения дополнительной информации см. Подробный обзор Axicons . |
| (полностью) сферическая линза | Посмотреть товар |
Идеально подходит для подключения оптоволокна, эндоскопии и сканирования штрих-кода. Также доступна версия с полушаровыми линзами. Для получения дополнительной информации см. Общие сведения о шариковых линзах . |
| Стержневая линза | Посмотреть товар |
Идеально подходит для соединения волокон и эндоскопии.Также доступна версия 45 °. |
Оптические линзы бывают разных форм и размеров — от плосковыпуклых (PCX) до асферических. Знание преимуществ и недостатков каждого типа линз имеет решающее значение при выборе оптики, поскольку каждая из них имеет собственное предназначение. Понимание геометрии оптических линз помогает любому, от новичка до эксперта, выбрать лучшую оптическую линзу в любой оптической конструкции.
Анализ Вселенной — Вики курса: линзы и оптика
Конвергентная геометрическая оптика : Выпуклая линзаДля фокусировки изображений в большинстве телескопов, встречающихся в оптической астрономии, используются выпуклые линзы, работающие за счет преломления, или вогнутые зеркала, отражающие свет.Вопреки распространенному мнению, основная цель телескопа НЕ увеличивать объекты, а собирать большее количество света с помощью линз / зеркал, которые имеют гораздо большую площадь, чем человеческий глаз.
Помимо физического размера, фокусное расстояние определяет важнейшие свойства линзы или зеркала. Мы обсудим важность фокусного расстояния немного позже, но сначала давайте посмотрим на математическое определение, которое напрямую влияет на то, как сделаны эти линзы / зеркала. Фокусное расстояние получается:
$$ f = \ pm \ frac {1} {n-1} \ times \ frac {r} {2}, \: \: \: \ left (1 \ right) $$
, где n — показатель преломления стекла линзы, f — фокусное расстояние и r — радиус кривизны линзы, который равен положительным в случае выпуклой линзы ( отрицательным в случае вогнутых зеркал, о которых мы не будем подробно рассказывать).Этот радиус кривизны можно ясно увидеть ниже для двояковыпуклой геометрии линз («bi» означает, что линзы двусторонние с одинаковой кривизной).
Выпуклая линза : диаграмма лучейТеперь мы определим общую номенклатуру, используемую в геометрической оптике. Для выпуклой линзы, показанной на изображении ниже, мы видим параметры d o , d i и f. Все это длины, измеренные относительно линзы / зеркала, где d o — «расстояние до объекта», d i — «расстояние до изображения», а f — фокусное расстояние.Приведенная ниже диаграмма известна как диаграмма лучей, где объект — это физический объект, который мы хотим сфокусировать с помощью линзы / зеркала, а изображение — это место, где свет будет давать четкую копию реального объекта. Сплошная линия проходит через центр линзы / зеркала и представляет собой оптическую ось, вдоль которой лежат точки фокусировки. Обратите внимание, что изображение выглядит перевернутым относительно оптической оси. Также обратите внимание, что эта конкретная диаграмма лучей верна только тогда, когда объект находится дальше от линзы, чем точка фокусировки.
Раз уж мы сейчас смотрим на лучевые диаграммы, давайте поговорим о правилах работы лучей. Мы решили показать все лучи, выходящие из головы объекта (стрелка, показанная красным выше), хотя любое другое положение на объекте будет работать так же.
1. Лучи, выходящие из объекта параллельно оптической оси, проходят через точку фокусировки на стороне изображения объектива.
2. Луч, проходящий через оптическую ось в центре линзы, не отклоняется линзой.
3. Луч, который проходит от объекта через точку фокусировки на стороне объекта линзы, будет параллелен оптической оси, поскольку он покидает линзу, чтобы сформировать изображение.
Математический подход к выпуклой линзе : Уравнение тонкой линзыИспользуя нашу диаграмму с выпуклой линзой, мы можем построить простую математическую связь между d o , d i и f, глядя на различные похожие треугольники, которые мы видим на диаграмме ниже.
Мы видим, что треугольники Δ {ABC} (это означает треугольник, имеющий вершины в точках A, B и C) и Δ {ADE} должны быть подобны, потому что они оба являются прямоугольными треугольниками, а угол в точке C в Δ {ABC} совпадает с углом в точке E в Δ {ADE}, поскольку прямые | BC | (обозначает прямую, идущую от вершины B к вершине C) и | DE | параллельны. Линия | AB | эквивалентна высоте объекта, а линия | AD | эквивалентен высоте изображения. Поскольку мы знаем, что треугольники подобны, отношения соответствующих сторон должны быть равны.Получаем,
$$ \ frac {AB} {AD} = \ frac {BC} {DE} \ Equiv \ frac {h_o} {h_i} = \ frac {d_o} {d_i}, \: \: \: \ left (2a \ справа) $$
, где h o — высота объекта, а h i — высота изображения. Точно так же мы можем манипулировать уравнением (2a), задав увеличение линзы как:
$$ \ rm {увеличение} \ Equiv \ frac {h_i} {h_o} = \ frac {d_i} {d_o}. \: \: \: \ Left (2b \ right) $$
Обратите внимание, что увеличение не является свойством линзы само по себе, а является функцией от того, насколько далеко объект расположен от линзы.
Теперь давайте создадим еще одну пару подобных треугольников на изображении ниже. Мы видим, что треугольники Δ {123} и Δ {425} подобны треугольникам, поскольку угол в точке 2 для обоих треугольников явно одинаков, а прямые | 13 | и | 45 | снова параллельны. Линия | 42 | эквивалентна высоте объекта и строке | 12 | представляет собой сумму высоты объекта и высоты изображения. Теперь мы получаем соотношение
$$ \ frac {13} {45} = \ frac {12} {42} \ Equiv \ frac {d_i} {f} = \ frac {h_i + h_o} {h_o}, \: \: \: \ left (3 \ вправо) $$
Наконец, мы выводим уравнение тонкой линзы:
$$ \ frac {1} {f} = \ frac {1} {d_o} + \ frac {1} {d_i}, \: \: \: \ left (4 \ right) $$
, объединив уравнения (2a) и (3) (я предлагаю вам всем проделать этот шаг самостоятельно, чтобы проработать свои алгебраические мышцы).Термин $ \ frac {1} {f} $ известен как оптическая сила и обычно выражается в диоптриях, которые являются просто обратными метрами. Это единицы, которые оптометристы используют для прописывания корректирующих линз или контактных линз (в дополнение к другим ключевым параметрам, таким как расстояние между вашими зрачками, если вы носите очки).
Руководство по выбору оптических линз: типы, особенности, применение
Оптическая линза — это прозрачный оптический компонент, используемый для сведения или отклонения света, излучаемого периферийным объектом.Затем прошедшие световые лучи формируют реальное или виртуальное изображение объекта.
Линзы— хороший пример пропускающих оптических компонентов , что означает, что они пропускают или пропускают свет. Другие пропускающие компоненты включают фильтры, окна, плоскости, призмы, светоделители и волновые пластины, в то время как противоположная категория — отражатели (которые отражают свет, а не пропускают его) — включают оптические зеркала и ретрорефлекторы.
Оптические линзы использовались по крайней мере с.700 г. до н.э. для различных применений, в том числе:
- Увеличение
- Коррекция оптических аберраций
- Использование в качестве поджигателя (горящие очки)
- Фокусировка изображения
- Проекция изображения
Формы и типы
Линзы бывают разных форм, включая двояковыпуклые, двояковогнутые, плосковыпуклые, плоско-вогнутые, положительный мениск и отрицательный мениск.
Формы линз. Изображение предоставлено: Википедия
Линзыможно разделить на два основных типа: положительные (или сходящиеся) и отрицательные (или расходящиеся) линзы.
Положительные линзы заставляют коллимированный луч света — при условии, что луч проходит параллельно оси линзы и проходит через линзу — сходится или фокусируется на точке за линзой. При обращении к изображению выше двояковыпуклые и плосковыпуклые линзы считаются положительными.
Преломление света через собирающую линзу. Изображение предоставлено: Центр научного обучения
Отрицательные линзы заставляют коллимированный световой луч расходиться и распространяться за линзой.Два типа вогнутых линз — двояковогнутые и плоско-вогнутые — отрицательны.
Преломление через расходящуюся линзу. Изображение предоставлено: Центр научного обучения
Менисковые линзы — третий широкий тип линз, также называемый выпукло-вогнутыми — могут быть как положительными, так и отрицательными, в зависимости от кривизны обеих сторон линзы. Линза мениска с крутой вогнутой поверхностью является отрицательной, тогда как линза с более крутой выпуклой поверхностью будет положительной.Менисковая линза с одинаковой кривизной с обеих сторон не будет ни сближать, ни рассеивать свет.
Выбор правильного типа линзы и полярности во многом зависит от предполагаемого применения, как описано ниже. Выбор идеальной формы линзы, известной как «лучшая форма» приложения, является ключом к минимизации оптических искажений и аберраций.
Фокусное расстояние, коэффициент сопряжения и выбор линзы
Фокус линзы — это точка на оптической оси, где сходится свет.Его фокусное расстояние — это расстояние от линзы до этой точки, как показано на изображении. Положительная линза имеет положительное фокусное расстояние, а отрицательная линза имеет фокусное расстояние меньше нуля. Изображение ниже иллюстрирует эти два параметра.
Изображение предоставлено: Служба таможенного и пограничного контроля Австралии
Сопряженный коэффициент определяется как отношение между расстоянием от объекта (источника света) до линзы и расстоянием от линзы до проецируемого изображения.Конечные точки этих двух длин известны как точки объекта и изображения. Эти две точки лежат на оптической оси линзы и расположены так, что свет, излучаемый из точки объекта, фокусируется в точке изображения. Объект, помещенный в фокус линзы, дает бесконечное сопряженное отношение, в то время как объект, помещенный на удвоенное фокусное расстояние, дает изображение, сформированное с удвоенным фокусным расстоянием, что дает сопряженное отношение 1.
На изображениях ниже показаны важные оптические точки.
Изображение предоставлено: Olympus
Коэффициент сопряжения в приложении во многом определяет идеальный тип сферической линзы. В таблице ниже показаны идеальные формы линз для соотношения сопряженных частиц в приложении.
Форма линзы | Идеальное соотношение конъюгатов |
Двояковыпуклые | <5: 1 |
Плоско-выпуклая | Все |
Плоско-вогнутый | Бесконечное, большее конечное (> 5: 1) |
Двояковыпуклая | <5: 1 |
Мениск | Зависит от; зависит от кривизны и полярности |
Классификация линз
Engineering360 подразделяет линзы на следующие типы.Категории не исключают друг друга; например, сферическая линза также может быть ахроматической.
Сферические линзы
Сферические линзы (или синглеты) имеют изогнутые поверхности, на которых сходятся или расходятся лучи. Все линзы в поперечном сечении представляют собой сферические линзы.
Цилиндрические линзы
В отличие от сферических линз цилиндрические линзы имеют изогнутые грани, которые можно рассматривать как часть цилиндрической формы. Это заставляет их фокусировать проходящий свет на линию, а не на одну точку.Цилиндрические линзы обычно используются для изменения соотношения сторон изображения или формирования лазерного луча.
Луч, образованный двумя цилиндрическими линзами. Изображение предоставлено: Ньюпорт
Ахроматы
Ахроматы (также известные как ахроматические линзы) используются для минимизации особого типа искажения изображения, называемого хроматической аберрацией. Это искажение возникает, когда объектив не может сфокусировать все цветовые волны в одной и той же точке конвергенции, что приводит к размытому контрасту и цветовой окантовке.В ахроматах используются как минимум две отдельные линзы — одна вогнутая с высокой дисперсией и одна выпуклая с низкой дисперсией — для достижения своего корректирующего эффекта.
Ахроматический дублет. Изображение предоставлено: Энциклопедия науки
Линзы Френеля
Линзы Френеля состоят из тонких и легких пластиковых листов, на которых нанесен ряд концентрических канавок. Каждая канавка служит отдельной преломляющей поверхностью; ряд канавок изгибает коллимированный свет к общей точке фокусировки.Линзы Френеля — это компромисс между эффективностью и оптическим качеством: поскольку материал линз очень тонкий, очень небольшое количество света теряется в процессе передачи.
Сравнение стандартной двояковыпуклой линзы и линзы Френеля.
Изображение предоставлено: Университет штата Джорджия
Линзы с градиентным индексом
Линзы с градиентным индексом(GRIN) — это простые плоские линзы, которые непрерывно изгибают световые лучи внутри линзы, пока они, наконец, не сойдутся в точке фокусировки.Это контрастирует с обычными линзами, которые в первую очередь резко отклоняют свет, когда он выходит из задней части материала линзы. Поэтому линзы GRIN экономичны и просты в использовании. Кроме того, возможность точно изготовить самолет по длине обеспечивает огромную гибкость для соответствия параметрам применения.
Линза GRIN работает. Обратите внимание на постепенный изгиб в плоскости линзы.
Изображение предоставлено: Grintech
Технические характеристики
Важные характеристики оптических линз включают длину волны и материал.
Диапазон длин волн
После выбора типа линзы, наиболее подходящей для их применения, покупатели должны проанализировать диапазон длин волн, в котором они применяются. При выборе линзы производители обычно указывают диапазон электромагнитного излучения, для передачи которого предназначены линзы. Длины волн можно разделить на три большие группы: инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые. Линза может не ограничиваться одним спектром и может передавать длины волн как в инфракрасном, так и в видимом диапазоне, или в видимом и ультрафиолетовом диапазонах и т. Д.
- Инфракрасные линзы предназначены для работы в диапазоне длин волн от 750 до 2500 нм.
- Линзы, предназначенные для использования в видимом спектре, могут пропускать волны в диапазоне от 380 до 750 нм.
- Ультрафиолетовые линзы могут пропускать волны длиной от 4 до 380 нм.
Материал линзы
Раньше оптические линзы изготавливались из прозрачного стекла, но теперь они также изготавливаются из других материалов — акрила, полимеров и минералов.Материал линзы определяется характеристиками дисперсии сырья и длины волны. Например, линзы, предназначенные для применений, требующих низкой дисперсии, могут быть изготовлены из коронного стекла. Акриловые и полимерные линзы лучше всего подходят для пропускания в видимом спектре, в то время как минералы, такие как германий и сапфир, подходят для очень широкого диапазона длин волн, но особенно хороши в инфракрасном спектре.
Список литературы
Обучение моделированием — Оптические линзы
Фотоника — аберрации линз
Фотоника — оптические компоненты
Изображение предоставлено:
Прецизионные инструменты Gurley
Прочитать информацию об оптических линзах для пользователей
| MLWD-10X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 10x, 0.28 NA, 20 мм FL | € 848 | MLWD-10X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 10x, 0.28 NA, 20 мм FL | |||||
| MLWD-2X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 2x, 0,05 NA, 100 мм FL | На складе | € 895 | MLWD-2X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 2x, 0.05 NA, 100 мм FL | ||||
| MLWD-50X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 50x, 0,55 NA, 4 мм, FL | € 2 562 | MLWD-50X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 50x, 0.55 NA, 4 мм FL | |||||
| MLWD-5X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 5x, 0,14 NA, 40 мм, FL | На складе | € 677 | MLWD-5X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 5x, 0.14 NA, 40 мм FL | ||||
| MLWD-7.5X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 7,5x, 0,21 NA, 27 мм, FL | € 1 308 | MLWD-7.5X Объектив микроскопа, большое рабочее расстояние, 7,5x, 0,21 NA, 27 мм FL |
| 61001-117 Инфракрасные материальные плоско-выпуклые линзы Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38,1 мм, фокусное расстояние 5,13 дюйма, кромка 7,1 мм, DURALENS | 61001-117 Инфракрасные материальные плоско-выпуклые линзы Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38.1 мм, 5,13 дюйма, фокусное расстояние, кромка 7,1 мм, DURALENS | ||||||
| 61002-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38,1 мм, фокусное расстояние 7,63 дюйма, край 8 мм, DURALENS | 61002-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38.1 мм, 7,63 дюйма, Фокусное расстояние, край 8 мм, DURALENS | ||||||
| 61019-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 50,8 мм, фокусное расстояние 5 дюймов, край 9,65 мм, DURALENS | 61019-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 50.8 мм, 5 дюймов, фокусное расстояние, край 9,65 мм, DURALENS | ||||||
| 61405-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 50,8 мм, фокусное расстояние 7,5 дюйма, край 9,65 мм, DURALENS | 61405-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 50.8 мм, 7,5 дюйма, фокусное расстояние, край 9,65 мм, DURALENS | ||||||
| 62649-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38,1 мм, фокусное расстояние 7,5 дюйма, край 7,6 мм, DURALENS | 62649-117 Плоско-выпуклая линза, ZnSe, 38.1 мм, 7,5 дюйма, фокусное расстояние, край 7,6 мм, DURALENS |
Молекулярные выражения: наука, оптика и вы: свет и цвет
Знакомство с линзами
Термин «линза ».Два наиболее распространенных типа линз — это вогнутые линзы и выпуклые линзы , которые показаны ниже на Рисунке 1.
Обычная двояковыпуклая линза считается положительной линзой , потому что она заставляет световые лучи сходиться или концентрироваться, чтобы сформировать реальное изображение. Реальные изображения можно проецировать на экран или просматривать без помощи дополнительных линз, но они выглядят перевернутыми или противоположными ориентации просматриваемого объекта.Эти линзы толще в центре, чем на периферии, и кажутся выпуклыми наружу полусферическим образом с постоянной кривизной радиуса. Двояковыпуклая линза, показанная на Рисунке 1 (a), имеет фокус в точке F с соответствующим фокусным расстоянием FL . Поскольку эта выпуклая линза симметрична с одинаковыми углами кривизны с обеих сторон линзы, на другой стороне линзы есть еще одна точка фокусировки такой же длины, как у FL , хотя она не показана.
С другой стороны, вогнутые линзысчитаются негативными линзами , потому что световые волны, проходящие через них , расходятся на или рассеиваются от фокальной точки или центральной линии. Это расхождение происходит из-за того, что линза тоньше в центре и толще на периферии, в результате чего свет, попадающий в линзу, преломляется от ее центра. Двувогнутая линза, показанная на рисунке 1 (b), работает аналогично вогнутым зеркалам, с помощью которых световые волны преломляются, как если бы они излучались из точки за линзой.Эти волны сходятся в отрицательной фокусной точке, обозначенной F на рисунке 2 (b). Поскольку свет на самом деле не сходится в этой точке, она называется точкой виртуального фокуса , а соответствующее изображение — виртуальным изображением . Виртуальные изображения выглядят вертикально или в той же ориентации, что и реальный объект, но их можно просматривать или проецировать только с помощью другого объектива.
| Интерактивное учебное пособие по Java | ||
Как показано на рисунке 1, линза действует, преломляя входящие световые волны в точках, где они входят и выходят из линзы.Однако угол этого преломления и, следовательно, фокусное расстояние линзы зависят от материала, из которого она состоит. Материалы с высоким показателем преломления имеют меньшее фокусное расстояние, чем материалы с более низким показателем преломления ( RI ). Например, линзы из синтетических полимеров, таких как Lucite (RI = 1,47), имеют более низкий показатель преломления, чем стекло (RI = 1,51), что приводит к их немного большему фокусному расстоянию. К счастью, показатели преломления Lucite и стекла настолько близки, что Lucite можно использовать вместо стекла во многих областях применения линз, таких как популярные одноразовые камеры.В качестве другого примера, линза из чистого алмаза (RI = 2,42) будет иметь фокусное расстояние значительно меньше, чем стекло или Lucite, хотя стоимость разработки такой линзы будет непомерно высокой.
Линзы различных форм, размеров и материалов могут использоваться в самых разных сферах. Например, одиночные линзы, способные формировать реальные изображения, можно найти в инструментах, используемых для простого увеличения, таких как лупы, очки, однообъективные камеры, видоискатели и контактные линзы. Более сложные устройства, такие как составные микроскопы, телескопы и бинокли, используют комбинацию линз для увеличения увеличения и других желаемых оптических свойств.Однако эти инструменты обычно страдают от ошибок линз, которые искажают изображения из-за множества механизмов, связанных с аберрациями , или дефектами, возникающими из-за сферической геометрии поверхностей линз. Есть несколько типов ошибок линз, но общий эффект оптических аберраций в микроскопе — это появление дефектов в крошечных деталях и деталях наблюдаемого изображения. Таким образом, аберрация — один из многих факторов, которые следует учитывать при принятии решения о том, какой объектив использовать.
Большинство линз классифицируются в соответствии с их двумя основными поверхностями и формами кривизны, поскольку тип преломления, возникающий при прохождении света через линзу, зависит от геометрии этой линзы. Группы основных линз обычно делятся на две подкатегории: собирающие линзы и расходящиеся линзы. Каждая категория содержит несколько разных типов линз, которые рассматриваются отдельно ниже.
Двояковыпуклая линза — Простейшая увеличительная линза — это двояковыпуклая (иногда называемая двояковогнутой) собирающая линза, которая конденсирует световые лучи в точку фокусировки, как показано на рисунке 1 (а).Фокусное расстояние двояковыпуклой линзы, также показанной на рисунке 2 (а), зависит от угла кривизны ее граней. Более высокие углы кривизны приводят к более коротким фокусным расстояниям из-за того, что световые волны преломляются под большим углом по отношению к центральной линии линзы. Симметричный характер двояковыпуклых линз сводит к минимуму сферическую аберрацию в приложениях, где изображение и объект находятся на симметричных расстояниях. Эти линзы обычно используются для фокусировки и увеличения изображения.
Двояковогнутая линза — Вогнутая линза, подобная той, что показана на рисунке 2 (d), в основном используются для рассеивания света и уменьшения изображения, а также для увеличения фокусных расстояний системы и коллимирования сходящихся световых пучков. Двувогнутая (иногда называемая двояковогнутой) линза преломляет параллельные входные лучи так, что они расходятся от оптической оси на выходной стороне линзы, но образуют отрицательную фокусную точку перед линзой, как показано на рисунке 1 (б).Хотя выходные лучи на самом деле не пересекаются, чтобы сформировать точку фокусировки, они кажутся расходящимися от виртуального изображения, расположенного на стороне объекта линзы. Двувогнутые линзы часто сочетаются с другими линзами, чтобы уменьшить фокусные расстояния оптических систем.
Плоско-выпуклая линза — Рис. 2 (b) и Рис. 3 изображают типичные плоско-выпуклые линзы, которые имеют одну положительную полусферическую сторону и одну плоскую сторону. Плоско-выпуклые линзы сходятся, фокусируя параллельные лучи света в положительную точку фокусировки, как показано на рисунке 3.Таким образом, эти линзы формируют реальные изображения, которые можно проецировать или изменять с помощью пространственных фильтров. Асимметрия плоско-выпуклых линз сводит к минимуму сферическую аберрацию в тех случаях, когда объект и изображение находятся на разных расстояниях от линзы. Когда изогнутая поверхность линзы ориентирована на объект, достигается максимально резкая фокусировка. Плоско-выпуклые линзы полезны для коллимирования расходящихся лучей света и для фокусировки оптической системы.
Вогнуто-выпуклая линза — Третий тип собирающей линзы — вогнуто-выпуклая линза, которая изображена на Рисунке 2 (c) и Рисунке 4.Эта линза, более известная как линза с положительным (сходящимся) мениском, также имеет асимметричную структуру. Одна его грань имеет выпуклую полусферическую форму, а другая — слегка вогнутую. Менисковые линзы чаще всего используются в сочетании с другой линзой для создания оптической системы с более длинным или меньшим фокусным расстоянием, чем исходная линза. Например, линза с положительным мениском может быть размещена после плоско-выпуклой линзы, чтобы сократить ее фокусное расстояние без ухудшения характеристик оптической системы.Линзы с положительным мениском имеют больший радиус кривизны на вогнутой стороне линзы, чем на выпуклой стороне, что позволяет формировать реальное изображение.
Плоско-вогнутая линза — Плоско-вогнутая линза, показанная на Рис. 2 (e) и Рис. 5, представляет собой расходящуюся линзу, которая имеет отрицательную точку фокусировки и создает виртуальное изображение. Когда коллимированный световой луч падает на изогнутую поверхность плоско-вогнутой линзы, выходная сторона образует расходящийся луч.Этот луч, кажется, выходит из виртуального точечного источника меньшего размера, чем если бы плоская поверхность была обращена к коллимированному лучу. Плоско-вогнутые линзы используются для расширения световых лучей или увеличения фокусных расстояний в существующих оптических системах.
Выпукло-вогнутая линза — эту линзу обычно называют линзой с отрицательным (расходящимся) мениском, поскольку ее вогнутая поверхность имеет меньший радиус кривизны, чем ее выпуклая поверхность, как показано на Рисунке 2 (f) и Рисунке 6. .Этот тип линз можно использовать для уменьшения или устранения сферической аберрации в оптических системах, с которыми они соединены, и их можно комбинировать с другими линзами для увеличения разрешающей способности.
Соавторы
Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.
Шеннон Х. Нивс и Майкл У. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 г. Ист., Государственный университет Флориды, Таллахасси, Флорида, 32310.
НАЗАД К СВЕТУ И ЦВЕТУ
Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1998-2021, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашей командой
по графике и веб-программированию
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Количество обращений с 10 марта 2003 г .: 170512
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:
Линзы и зеркала | Оптика детская
Линзы и зеркала
Линза — это прозрачное устройство с двумя изогнутыми поверхностями, обычно сделанное из стекла или пластика, которое использует рефракцию для формирования изображения объекта.Зеркала с изогнутыми поверхностями, предназначенными для отражения лучей, также формируют изображения. Система линз и / или зеркал формирует изображение, собирая лучи от объекта, а затем заставляет их сходиться или расходиться. Положение, в котором лучи сходятся или расходятся, и есть изображение. Реальное изображение формируется, когда оптическая система заставляет лучи сходиться в точку, виртуальное изображение формируется в том месте, откуда они, кажется, исходят.
Изображения линз, образующие реальные и виртуальные изображения.Позитивные и негативные линзы могут формировать как реальные, так и виртуальные изображения.
Воздействие линз и зеркал на луч можно определить с помощью принципа Ферма, с помощью тригонометрии и применения закона Снеллиуса, чтобы проследить путь светового луча от точки источника до точки изображения. Для этого: 1) отслеживание луча от объекта до первой поверхности линзы с помощью тригонометрии, 2) определение того, как луч преломляется на первом интерфейсе с использованием закона Снеллиуса, 3) отслеживание луча до второго интерфейса с использованием тригонометрии, 4 ) выяснение того, как он преломляется на этой поверхности с помощью закона Снеллиуса, 5), а затем отслеживание луча до местоположения изображения с помощью тригонометрии.По крайней мере, два луча от каждой точки источника должны быть отслежены, чтобы определить положение точки изображения. Матричный метод, основанный на этих правилах, часто используется для математического определения того, как лучи распространяются через оптическую систему.
Эскиз, показывающий шаги, предпринимаемые при распространении луча через оптическую систему.
Обычно кривизна одной стороны объектива отличается от кривизны другой стороны объектива. Кривизна поверхности линзы обратна радиусу кривизны поверхности (c = 1 / R).Кривизна положительна, когда центр кривизны находится справа от поверхности, и отрицательна, когда центр кривизны находится слева от поверхности. Говорят, что линзы или зеркала с плоскими поверхностями имеют бесконечный радиус кривизны.
Поверхности с положительной и отрицательной кривизной. R — радиус кривизны, а c = 1 / R — кривизна поверхности.
Хотя можно купить линзы с асферически изогнутыми поверхностями, подавляющее большинство линз имеют сферически изогнутые поверхности.В большинстве оптических систем используются сферические линзы, потому что их проще изготавливать и дешевле покупать, чем асферические линзы. (См. Следующий раздел об аберрациях, чтобы узнать, почему разработчик линз может захотеть использовать асферические линзы в оптической системе.) Дизайнеры линз задают кривизну, толщину и показатели преломления линз, чтобы контролировать способ линзирования объектов изображения. .
Для линзы с очень малой толщиной, называемой тонкой линзой , хорошим приближением будет сказать, что линза НЕ имеет толщины.В этом случае нет необходимости распространять луч от первой поверхности линзы на вторую (шаг 3 опущен). Эффект линзы зависит только от разницы в кривизне двух поверхностей линз, поэтому разные тонкие линзы могут иметь одинаковую оптическую силу. Сила тонкой линзы в воздухе f составляет
.f = (c1-c2) (n-1).
Фокусное расстояние той же тонкой линзы в воздухе составляет
f = 1 / f.
Фокусное расстояние тонкой линзы — это расстояние между линзой и точкой, в которой линза заставляет луч, который первоначально шел параллельно оптической оси, пересекать оптическую ось.
Фокусное расстояние тонкой линзы
Если источник расположен очень далеко от линзы, все лучи, достигающие этой линзы, будут почти параллельны друг другу. Если источник находится на бесконечном расстоянии , лучи будут полностью параллельны друг другу. (Язык модели оптики электромагнитных волн говорит, что эти лучи представляют собой плоскую волну ). Такой пучок лучей можно использовать для определения фокусного расстояния тонкой линзы; линза сфокусировала бы их всех в одну точку, которую было бы легко найти.Лазеры могут излучать такой свет. Если у вас нет доступа к лазеру, вы все равно можете оценить фокусное расстояние объектива, используя солнце (которое находится очень далеко от земли) или даже потолочные лампы (которые находятся несколько далеко, если вы держите объектив на уровень стола).
Простое выражение, описывающее, как тонкая линза отображает объект, называется уравнением тонкой линзы . Это хороший способ определить местоположение изображения, если известно расстояние между объектом и линзой и фокусное расстояние линзы.Это уравнение предполагает, что воздух окружает объект, изображение и линзу.
Уравнение тонкой линзы
Изображение не обязательно будет того же размера, что и объект. Размер изображения (himage) определяется путем умножения размера объекта (hobject) на коэффициент увеличения системы. Увеличение тонкой линзы
.h изображение = m h объект
Если увеличение отрицательное, то изображение инвертируется по отношению к объекту.
Зеркала также могут использоваться для формирования изображений. У них есть множество изогнутых поверхностей, в зависимости от их функции. Популярные формы зеркал телескопов — параболоиды, гиперболоиды и вытянутые эллипсоиды. Зеркала широко используются в телескопических системах, поскольку они не страдают хроматическими аберрациями. (См. следующий раздел о дисперсии, чтобы узнать больше о хроматической аберрации.) Одной из проблем при разработке телескопов является разработка оптической системы, которая отображает точки, расположенные вне оптической оси, а также объекты на оптической оси.Это то же самое, что сказать, что дизайнеры работают над увеличением поля зрения телескопов.
Космический телескоп Хаббла имеет форму телескопа Ричи-Кретьена. Этот телескоп увеличивает поле зрения за счет использования гиперболоидов в качестве как главного, так и вторичного зеркала. Комбинация двух зеркал необходима для формирования хорошего изображения, в отличие от других конструкций телескопов, в которых используется одно параболоидное зеркало для формирования хорошего изображения и вторичное зеркало для направления изображения на глаз или другой детектор.Астронавтам пришлось установить на телескоп Хаббла другую оптику, чтобы исправить дефект кривизны главного зеркала, возникший во время производства.
Телескоп Ричи-Кретьена
Хотя многие телескопы сделаны с использованием зеркал, некоторые из них сделаны с использованием линз. Кеплеровский телесоп — один из них. Этот телескоп формирует перевернутое внутреннее изображение. Большинство биноклей основаны на этой конструкции, и они используют отражающие призмы, чтобы перевернуть изображение, чтобы изображение выглядело вертикально.