汽车照明的未来,将由谁来主导?

2020年09月16日 16:34
这篇文章写于秋季,处于典型热带气候的德克萨斯州天气开始变冷,白天也开始变短,日落时间大概会在晚上7点。某天晚上,我应朋友邀约去夜骑,我们下午6:30出发,骑行了大概两个小时。我在车把上安装了CatEye OptiCUBE手电筒,在黄昏时用来照明。它有三个直径5mm的白色发光二极管,可以投射出大约150坎德拉的光,虽然亮度不够,但非常有必要,可以让我在夜间骑行时,看到前方道路的标线和边缘。手电筒能为我照亮前方10-20米的道路,方便我了解路况。而且由于手电筒安装在车把上,当我转动车把和重新对中时,手电筒的光照也会随之移动,始终根据我的转弯和操纵方式来投射光线。

在骑车回家的路上,我突然意识到,转动车把来查看每个角落,这个操作与许多汽车制造商正在采用的自适应前照灯系统 ((AFS) 的概念非常契合。

光线越好,安全系数就越高

根据牛顿物理定律可知碰撞力等于质量乘以加速度,所以汽车制造商非常关心乘客的安全问题。然而黑暗严重限制了人们准确感知和判断距离的能力。据估计,约百分之九十的驾驶决策都是基于人们通过视觉感受到的。因此,驾驶员和汽车制造商都非常关注可见光的最佳组合和使用,以消除黑暗条件下固有的问题。如果可以提高夜间能见度,驾驶员将拥有更好的感知能力,并对可能面临的潜在问题有更清楚的认识。采用更好的照明系统来为驾驶员照亮前方道路,是汽车制造商正在探索的其中一个领域。

寻找可以替代卤素或高强度气体放电 (HID) 等传统汽车大灯的产品也就成为了关键。在过去的十几年里,发光二极管的性能极速提升,优势也更加凸显,逐渐被用于汽车外部照明设计的大部分领域。它们体积小巧,能够在高温环境下工作,可靠性高,电流消耗低,开关速度快,让汽车设计师能够更加灵活地提高乘客的安全系数。LED非常契合AFS的理念,因为它可安装在车辆的不同位置,同时还能改变光束形状和输出强度,以适应各种情况,比如通常需要调整光亮以降低因眩目引发事故的大雾等恶劣天气。先进汽车制造商戴姆勒股份公司 (Daimler AG) 旗下的梅赛德斯-奔驰智能照明系统 (ILS) 就采用了该技术。


图1:2017款梅赛德斯E级轿车在每个多光束LED大灯上使用了84个单独调光的LED芯片,以提供精确的光束控制 (图片来源:Daimler)

动态前照灯

众所周知,在夜间行驶时需要交替使用近光灯(有其他车辆迎面而来时采用的常规模式)和远光灯(在没有其他车辆迎面而来时将光线投射在远处),以最大限度地提高道路照明效果。但这个操作通常需要手动执行。目前,制造商们正致力于通过安装在汽车上的光传感器来实现自动切换。LED通过在高/低电平间切换两次以上实现此操作。此外,由于车灯很容易变暗,制造商在想办法让车灯在现有近光和远光模式间平稳过渡,而不是骤变。根据车辆当前速度直接增大光束角是一个明智的选择。随着车速的提升,势必需要照亮更远处的道路,以获得足够的反应时间。

动态转向灯

就像自行车车把一样,制造商需要考虑到不断变化的转向角,并根据方向盘及其相关系统中的传感器来修改前照灯设计。该系统通过传感器让驾驶员能够观察前方道路,注意到道路结构,并结合基于车辆速度、转弯速度、相对于前方道路的俯仰角的计算,在水平面内旋转光束,以最大限度地提高驾驶员对前方道路的可见性。这将在适当的框架区域内发出更多的光,以提高驾驶员的响应能力。此外,除了头灯外,其他车灯被巧妙地设计到车内,并且可以激活以增加拐角处的照明范围。根据遇到的转弯角度,它们将在需要时打开或关闭。当转向信号灯启动时,它们可以自动连接和打开,这样当车辆从先前的轨迹高速移动时,可以识别路缘石或其他相关物体。


图2:梅赛德斯的多光束LED前照灯跟踪迎面而来的车辆,并在车辆经过时动态调暗相应的LED灯 (图片来源:Daimler)

LED将扭转局势

Lumileds是一家致力于推动LED转型的全球知名供应商,旨在开发、制造和分销突破性LED和汽车照明产品,帮助客户获得并保持竞争优势。Lumileds在汽车照明市场拥有一百多年的经验,并将继续开拓突破性照明技术,从先进的卤素和氙气灯到更先进的LED解决方案。作为全球知名的汽车行业灯具供应商,Lumileds为全球三分之一的汽车提供照明驱动,其产品满足超高性能、质量和安全标准。Lumileds汽车LED最大限度地提高了驾驶安全性和舒适性。


图3:LED AFS系统根据转向角度调整灯光来实现动态弯道照明 (图片来源:Daimler)

Lumileds推出了两个系列的产品以满足AFS市场需求,即:Lumileds LFMH/A LUXEON F LED和Lumileds LAFL LUXEON Altilon LED。Lumileds LFMH/A LUXEON F系列是大功率、1.9mm x 2.3mm LED,专门设计用于支持汽车智能系统,包括先进的前向照明系统 (AFS)、光导和矩阵应用,增加了设计灵活性并提供了高光输出。LUXEON F在85°C的应用条件下进行测试和装箱,以确保所有外部照明应用的可靠性、性能和寿命。LUXEON F符合SAE和ECE颜色规范,并提供比现有系统更细的粒度。此系列LED尺寸小巧,可支持密集封装,提高设计灵活性,而其非融合包装便于进行精确的光学控制。它们拥有低Vf和行业最低的热阻,因此只需较小的散热片,尺寸也更小,是AFS近光/远光灯、转弯灯、前雾灯、日间行车灯和驻车灯以及转向灯等应用的理想之选。


图4:Lumileds LFMH/A LUXEON F Altilon LED (图片来源:Lumileds)

LUXEON Altilon能够为汽车前照灯设计提供特别明亮的白光。LUXEON Altilon经过精心设计和严格测试,可承受极端温度条件,并且简化了光学装置设计,便于制造和组装。LUXEON Altilon采用先进的荧光粉技术,符合SAE和ECE颜色规范,并能提供比现有系统更细的粒度。它还具有1A驱动电流,能产生高光输出,减少了LED数量。其外壳可承受高达150°C的温度,确保了极端条件下的应用性能,同时提供了业界最低的热阻,因此小型设计需要的散热片也就更小。此系列具有带或不带铲形舌片的1x2和1x4两种配置选择,提高了设计灵活性,同时通过AEC-Q101C认证,并提供有生产件批准程序(PPAP)文件。


图5:Lumileds LAFL LUXEON Altilon LED有助于设计出更好的汽车自适应照明系统 (图片来源:Lumileds)

LED照明未来无限可期!将彻底改变驾驶方式的新一代转向汽车照明技术即将到来,你准备好了吗? Lumileds正在全力以赴推动LED的进步,让我们更加清楚地看到前方道路,进一步确保行驶安全。


文章来源:贸泽电子

作者简介:Paul Golata于2011年加入贸泽电子。作为高级技术内容专家,Paul凭借出色的战略领导力、战术执行力以及先进技术与相关产品的整体产品线和营销方向,为贸泽电子的成功做出贡献。 Paul通过编写独特而有价值的技术内容为设计工程师提供最新的技术资讯,促进并增强了贸泽电子作为首选分销商的地位。在加入贸泽电子之前,Paul曾在Hughes Aircraft Company、Melles Griot、Piper Jaffray、Balzers Optics、JDSU和Arrow Electronics担任过制造、营销和销售相关职位。Paul拥有伊利诺伊州芝加哥市德睿理工学院的电子工程学士学位;加州马里布佩珀代因大学工商管理硕士学位;德克萨斯州沃思堡的西南浸信会神学院神学硕士及文学士学位;以及德克萨斯州沃思堡西南浸信会神学院的博士学位。