Противоослепляющие зеркала

Противоослепляющие зеркалаПод термином «система остекления автомобилей» сегодня понимают комплекс деталей и устройств автомобиля, объединенных общим назначением — обеспечить водителю визуальную информацию о ситуации на дороге, функциональными признаками — передача и обработка оптической информации, и конструктивно-технологическими особенностями — изготавливаются на основе стекла или других светопроницаемых или отражающих материалов. Поэтому к системе остекления относят не только остекление салона автомобиля, но и зеркала заднего вида, оптические элементы фар и устройств световой индикации, люки, оптику автомобильных приборов и системы видеонаблюдения.

Отметим, что именно тесная функциональная связь этих элементов заставляет рассматривать их как единую систему. Так, появление в недавнем прошлом тонированных противоослепляющих зеркал заднего вида поставило вопрос сочетания этих зеркал с тонированными стеклами. Тонированные в голубом цвете теплозащитные стекла, в свою очередь, вызвали появление бесцветных рассеивателей приборов световой индикации. Достоверность и полнота визуальной информации о ситуации на дороге непосредственным образом связана с безопасностью движения.

В настоящем обзоре освещаются разработки последних лет в области автомобильных зеркал заднего вида. Также кратко характеризуются участники рынка стекла для зеркал с улучшенными свойствами для отечественных автомобилей.

В развитии зеркал можно выделить три основных направлениях: повышение безопасности, повышение комфортности использования зеркала, совершенствование зеркала как элемента общего дизайна автомобиля. Новшества в дизайне мы оставляем за пределами настоящего обзора. Что же касается комфорта и безопасности, то, если речь идет об автомобиле, грань между этими понятиями провести невозможно.

К основным усовершенствованиям зеркал заднего вида последних лет можно отнести: противоослепляющее действие, улучшение четкости изображения и снижение помех от загрязнений, обогрев, электропривод управления положением зеркала, и специальную форму отражающей поверхности, обеспечивающую уменьшение «мертвой зоны».

1. Противоослепляющие зеркала

Простейшее противоослепляющее внутрисалоннное устанавливается в качестве штатной комплектации на отечественные легковые автомобили. Зеркало имеет призматическое стекло. Благодаря этому основное отражение от зеркального слоя, расположенного на обратной стороне стекла, пространственно отделено от слабого отражения, обусловленного наружной поверхностью (рис.1). Водитель переводит зеркало из обыкновенного положения в неослепляющее вручную.

Недостатки зеркала также хорошо известны: в противоослепляющем положении видны лишь отблески фар, деталей различить невозможно; переключение отвлекает водителя от наблюдения за дорогой впереди автомобиля. Усилие при переключении приходится дозировать очень внимательно: передозировка приводит к нарушению положения самого зеркала.

Известен ряд конструкций, частично устраняющих недостатки простого призматического зеркала. Так, в [1] предложено зеркало, переключаемое из обыкновенного положения в неослепляющее с помощью электромотора, в [2] — с помощью электромагнитов, воздействующих на металлические пластинки, приклеенные к стеклу. Чтобы переключить эти зеркала, водитель должен нажать на соответствующую кнопку. Значит, он все равно на некоторое время отвлекается от наблюдения за дорогой. Кроме того, нередко водитель может быть ослеплен раньше, чем он успеет переключить зеркало. Например, когда автомобиль сзади выворачивает из-за угла или по какой-то причине вдруг включает дальний свет, хотя только что двигался с ближним

Ослепление при неожиданном появлении слепящего света исключает зеркало, предложенное в [3]. Это зеркало оснащено фотоэлементом, обнаруживающим опасность ослепления, и автоматическим устройством переключения. Скорость переключения измеряется десятыми долями секунды. При исчезновении опасности зеркало возвращается в обыкновенное положение. В другой конструкции [4 ] в зеркало введен второй фотоэлемент, контролирующий общую освещенность. Это исключает возможность случайного переключения зеркала на хорошо освещенной дороге, где опасности ослепления нет.

Однако, эти технические нововведения не устранили главный недостаток призматических зеркал — невозможность различить детали дорожной обстановки при неослепляющем положении зеркала. Этот недостаток обусловлен тем, коэффициент отражения стекла не превышает 0,1. Поэтому в некоторых конструкциях зеркал заднего вида [5] присутствуют два отражающих элемента — основной, с высоким коэффициентом отражения, и дополнительный, имеющий пониженный, но больший, чем у стекла, коэффициент. Он устанавливается на место основного отражателя поворотом соответствующего рычага или автоматически, с помощью устройств, аналогичных используемым в призматических зеркалах. Такой дополнительный отражатель защищает от ослепления и в то же время позволяет различать детали дорожной обстановки. В другой конструкции перед отражателем с высоким коэффициентом отражения устанавливается полупрозрачная пластина, снижающая общую отражательную способность зеркала.

Наличие дополнительных отражателей, механических узлов переключения и электронных схем приводит к удорожанию зеркала, снижению его надежности и ремонтопригодности. В то же время, и технология на месте не стоит. В последние годы появились противоослепляющие зеркала на основе жидких кристаллов [6]. Противоослепляющее действие этих зеркал основано на способности некоторых жидких кристаллов изменять свою прозрачность под действием электрического поля. Такое зеркало (рис.2.) обычно состоит из двух параллельных стеклянных пластин с прозрачными электродами. Между пластинами помещается слой жидких кристаллов, на корпусе зеркала устанавливаются фотоэлементы, контролирующие общую освещенность и наличие ослепляющего источника, а внутри корпуса — электронное устройство, управляющее жидкими кристаллами. В обыкновенном состоянии слой жидких кристаллов непрозрачен и отражает свет с максимальной эффективностью. При обнаружении ослепляющего света на электроды подается необходимое электрическое напряжение, изменяющее ориентацию жидкого кристалла. При этом жидкий кристалл становится частично прозрачным, и часть света проходит сквозь зеркало. Интенсивность отраженного света уменьшается, и зрение водителя оказывается надежно защищенным. Управляя напряжением на электродах, отражающую способность такого зеркала можно поддерживать на максимально допустимом уровне, обеспечивая, тем самым, минимальные потери информации об обстановке позади автомобиля.

Аналогично устроены электрохромные зеркала. Только в этих зеркалах между стеклянными пластинами находится жидкий или твердый электролит, прозрачный в обычном состоянии и темнеющий под действием электрического тока, а внутренняя пластина имеет металлический слой с высоким коэффициентом отражения. При обнаружении опасности ослепления к жидкости подводится электрический ток, жидкость темнеет и поглощает часть света. Тем самым создается защита от ослепления.

Зеркала на жидких кристаллах или электрохромные зеркала не имеют движущихся узлов и деталей, следовательно, они долговечны и надежны. К сожалению, материалы эти дороги сами по себе. Жидкие кристаллы теряют свои свойства при низких температурах, а электрохромные материалы имеют относительно высокое время затемнения до требуемой величины светопропускания.

Поэтому большее распространение получили зеркала, противоослепляющий эффект которых основан на соответствующем подборе спектров отражения — тонировании. Согласно работе исследователей корпорации Donnelly Mirror Corp. [7], предпочтительными цветами тонирования являются голубой и желтый. Передача информации о ситуации на дороге в этих случаях практически не уступает обыкновенному «белому» зеркалу. При использовании зеркал, тонированных в другом цвете, отмечены потери в информации, особенно у лиц пожилого возраста.

Противоослепляющий эффект голубых зеркал объясняется следующим. Наибольшая яркость ламп автомобильных фар соответствует спектральной области красного и желтого цвета (рис.3 ). Голубые же зеркала эффективно отражают голубую и зеленую составляющую спектра, но при этом подавляют красную и желтую. Тем самым достигается защита глаз водителя от ослепления при сохранении информации о дорожной обстановке.

Однако, что слишком насыщенный голубой тон зеркала может исказить цвета предметов, видимых в зеркале, и привести к ошибке в управлении автомобилем. Кроме того, в последнее время разработаны автомобильные лампы, наибольшая интенсивность излучения которых лежит в голубой области спектра.

Заметим, что все описанные выше способы защиты от ослепления не учитывали восприятие света человеческим глазом. Глаз, как оптическая система участвующий в процессе восприятия изображения, отвечает за передачу информации в мозг. Недавно разработаны зеркала учитывающие особенности светового и темнового зрения [8]. Темновое (ночное) зрение лучше адаптировано к условиям недостаточной освещенности и обладает высокой чувствительностью. Именно оно передает мозгу основную информацию при движении ночью. Его спектральная характеристика смещена относительно светового зрения в область голубого и синего цвета (рис.3.). Путем подбора спектра отражения зеркала, защищают именно темновое зрение. Такие зеркала имеют спектральный максимум отражения в области желтого или красного цвета, что придает им характерный золотистый или красноватый оттенок. Они не искажают цвета наблюдаемых объектов. А снижение отражающей способности в области зеленых и синих лучей компенсируется высокой чувствительностью темнового зрения, в результате чего мозг получает практически полную информацию о ситуации на дороге позади автомобиля.

Основной метод тонирования зеркал — нанесение интерференционных или селективно-отражающих пленочных покрытий на основе оксидов, нитридов или карбидов металлов. При изготовлении зеркал этот метод является предпочтительным по сравнению с введением добавок в массу стекла, так как позволяет добиться лучшего соответствия свойств изделия предъявляемым к нему требованиям. Применяемые при этом материалы обладают высокой химической стойкостью и механической прочностью, зачастую превосходящими соответствующие характеристики стекла.

2. Четкость и чистота изображения.

Успехи в области пленочных технологий и материаловедения позволили в последние годы разработать зеркала с улучшенной четкостью и сниженными помехами изображению от загрязнения зеркала.

Эффект достигнут путем применения наружного отражающего слоя. В обыкновенном зеркале отражающий слой наносится на внутреннюю по отношению к окружающей среде поверхность стекла. Поэтому в таком зеркале можно увидеть как основное отражение предмета, так и слабый второй его контур, обусловленный отражением от наружной поверхности. А любое загрязнение видно дважды: само загрязнение и его отражение (см. рис.4.а.).

В зеркале с наружным отражающим слоем отражение предмета лишь одно, а отражение загрязнения совпадает с самим загрязнением (Рис.4.б.). В результате, при одинаковой загрязненности поверхности зеркал в зеркале с наружным отражающим слоем видно в 2 раза меньше грязи, чем в обыкновенном зеркале. Контур предмета виден четче, контрастнее.

Благодаря использованию новых отражающих покрытий зеркало с наружным отражающим слоем может обладать также противоослепляющим действием.

3. Защита от ультрафиолетового излучения.

В России активно рекламируются внутрисалонные зеркала, защищающие глаза от воздействия ультрафиолетовых лучей. Однако, ультрафиолетовое излучение хорошо поглощается обычным стеклом. В салоне закрытого автомобиля свет, прежде чем отразиться от зеркала, в любом случае проходит через стекло. Дополнительная защита от ультрафиолета, поэтому, не обязательна. Зеркала с такой защитой целесообразно использовать на автомобилях с кузовами «кабриолет», «купе-кабриолет» или «фаэтон».

В России такие зеркала не производятся, на рынок поступают импортные, преимущественно азиатские изделия.

4. Защита от снега, влаги и наледи на зеркалах.

Для защиты зеркал от влаги, наледи и снега используется множество различных приспособлений — от обыкновенного козырька до зеркала с вращающимся стеклом, с которого центробежная сила сбрасывает снег и воду. Известны зеркала со стеклоочистителями, вибрирующие зеркала, зеркала с аэродинамическими трубами, создающими обдув стекла за счет набегающего при движении потока воздуха.

Однако, все механические средства оказываются бессильными, когда на зеркале успел образоваться лед. Поэтому основным средством очистки зеркал от влаги, наледи и снега стала система электрического обогрева. При включении нагрева лед и снег растапливаются, излишняя влага за счет разницы температур поверхности зеркала и окружающей среды испаряется. Испарение влаги очищает зеркало и во время дождя, а нагрев предотвращает конденсацию влаги на зеркале при движении в тумане

Существует 3 основных типа систем обогрева (рис. 5). Простейший тип нагревателя (рис.5.а.) изготавливается из проволоки, намотанной на основание или запрессованной между двумя полосами изолирующего материала. Он прикрепляется к обратной стороне зеркального стекла с помощью клея, липкой ленты или механических зажимов. Из — за наличия воздушных зазоров и промежуточных слоев между нагревателем и обогреваемым стеклом, такой нагреватель характеризуется низким коэффициентом полезного действия. Быстрота прогрева зеркала при включении обогрева недостаточна. Потребление электроэнергии — важный для автомобильного применения параметр — велико.

Более совершенным является плоский нагреватель (рис.5.б.), изготовленный методами трафаретной печати проводящими пастами (аналогично системе обогрева заднего стекла). Печатные проводники заключены между двумя слоями термостойкого полимера. Нагреватель приклеивают или фиксируют с помощью двусторонней липкой ленты на обратной стороне зеркального стекла. В другом варианте на отражающий слой зеркала наносят изолирующую пленку, а печатные проводники формируют поверх этой пленки. В настоящее время этот тип нагревателя получил в мире наиболее широкое распространение. Тем не менее, между источником тепла — проводниками и обогреваемым стеклом по-прежнему есть промежуточные слои. Значит, есть бесполезный расход электроэнергии, снижается быстрота прогрева. Пасты, используемые для изготовления нагревателя, содержат серебро, что увеличивает стоимость нагревателя.

Наибольшей эффективностью обладают системы обогрева, нагревательный элемент которых наносится непосредственно на зеркальное стекло (рис.5.в.) в виде сплошной пленки, равномерно покрывающей всю его поверхность. Для формирования нагревателя используются современные технологии вакуумного плазменного напыления. Отсутствие промежуточных слоев и равномерное покрытие исключают непроизводительные потери электроэнергии. Обеспечивается максимальные быстрота и равномерность прогрева при хорошей энергетической экономичности. При этом нагреватель может одновременно выполнять функцию отражающего покрытия, что существенно снижает себестоимость зеркала.

Создание таких зеркал стало возможным благодаря новым материалам на основе оксидов и нитридов металлов, стойким к дорожному смогу и перепадам температур, и в то же время, способным проводить электричество. В России эти зеркала появились, естественно, в результате конверсии военной и космической промышленности.

This entry was posted in Зеркала в авто and tagged . Bookmark the <a href="http://avtodrom-tuning.ru/vvedenie/" title="Permalink to Противоослепляющие зеркала" rel="bookmark">permalink</a>.

Comments are closed.