现代汽车照明新技术充满商机

zeng · 发表于 2007-11-8 15:31:52

现代汽车照明新技术充满商机
内容提要：改善汽车照明及信号系统，是提高夜间行车安全的重要保障，本文根据汽车灯具的发展脉络，详细叙述了现在汽车车灯的外形和功能、LED灯具成为汽车光源的新亮点以及未来汽车照明中的新技术；并指出了汽车灯具的发展前景。
关键词：汽车灯具新技术发展前景
随着交通密度的加大和信息流量的提高，行车安全已成为人们要解决的当务之急。驾驶员在驾车过程中，应做到对道路环境了如指掌，以便采取应对措施。汽车照明系统是汽车最主要的主动式安全装置之一，汽车灯具为行驶的主动安全提供了必须的保证。据统计，驾驶员80%以上的交通信息是通过视觉来获得的，这些信息包括道路的表面形状、方向、交通信号、交通标志、本车所处的交通环境以及对面方向道路上的车流情况等等。这些信息若在白天就很容易通过视觉获得，但在夜晚或恶劣的气候之下就十分困难了。驾驶视野的清晰度对行车安全是有直接影响的，因此，改善汽车照明及信号系统，是提高夜间行车安全的重要保障。

1 汽车灯具的发展
1898年，哥伦比亚号电动汽车把电灯用于前灯和尾灯，这样车灯就诞生了。同年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜运用到汽车的大灯、侧灯和尾灯；截至20世纪80年代，汽车前照灯都是全玻璃密封式，其镜头和反射镜连为一体，中间放置热辐射白炽灯，共有6种形状作为统一规格，由于产品规范，生产工艺可极大地简化，生产成本低廉，因此几十年一直被广泛采用。直到20世纪80年代初，新设计的汽车前照灯具表面镜头的形状逐步与汽车形状相适应，出现了光源可换式的前照灯。这种灯具一旦光源损坏，不必把整个前照灯换下来，只需更换光源就解决问题了。通过对前照灯现状的专门设计和应用光效较高的卤钨白炽灯，就可提高前照灯的光利用效率。
进入新世纪，汽车照明系统正在经历着重要变革，不仅HID和LED光源得到了更广泛的应用，而且汽车照明系统也日益智能化。例如头灯可以转化任意角度，以便驾驶者看到偏僻的角落。他们还希望有更好的转弯照明、更好的高速公路行驶照明、更好的停车及倒车照明等。另外，汽车内部的照明系统对汽车内环境也有着重要的影响，设计师们也正努力地使这一系统与内环境更加地融合，研究、开发并推广应用智能型汽车灯具系统已迫在眉睫。
高标准的智能型汽车灯具系统将预示着一种全新的照明技术的开发，智能系统必须对车辆在行驶途中的各种各样的情况自动做出反应，要求照明系统自动控制，迅速生效。随着电脑技术在各行各业的广泛运用，驾驶员的愿望也不再是梦想，灯具设计师们将车灯安上电脑，可实现由传感器来辨认各种照明状况。速度传感器能够为智能照明系统提供各种数据，辅助传感器不仅承担向照明系统提供重要数据，还能为其他控制系统，如ABS或ASR提供数据，从而为驾驶员提供更为有效的帮助。

2 LED灯具成为汽车光源的新亮点
如今，汽车生产商们都用更安全、更环保、设计更精美以及更省油等手段来吸引用户；而同时，新车款式也必须符合最新的潮流和趋势，这就使新技术不断得到应用。LED被称为第四代汽车光源，LED车灯除一次性投入较高外，还具有质量好和品位高等白炽灯无法比拟的优点。
汽车用LED可分为车内LED与车外LED两大类。车内LED主要用在数字仪表总成的指示灯背光显示等方面，其技术性能指标与手机等消费产品的LED类似，但对LED的角度、色差、亮度、阀值电压、电流等光学、电学性能的一致性和可靠性要求更高。车外LED主要用在制动灯、前转向灯、后转向灯、侧转向灯、后雾灯和倒车灯等处。而LED前照大灯还处在研制阶段，日本小糸公司、德国海拉公司均有样灯展出，但还没有达到商业化批量生产的程度，其主要原因包括单个LED元件的亮度还不够强、前照灯使用的白光LED尚有衰减和价格太高等，估计在未来5年内会有商品上市。
汽车灯具长期以白炽灯光源为参照物来决定汽车灯的光学、电学和形状的标准，这些标准在近期内几乎不可能改变。以LED光源替代白炽灯的LED汽车灯具是参照白炽灯点光源标准来设计的，而LED光源的基点是LED陈列，因此LED汽车灯具设计是一套全新的思路。其技术路线是利用LED光源的单色性，不加滤色片直接选用不同波长的多个高效LED元件设计成分别能满足汽车灯具要求的红、黄、白等三维阵列灯具，这就决定了LED车用灯具设计和加工的特殊性。
对LED元件的主要要求有三点：一是高效、大功率和高可靠性(-40℃～125℃)；二是电学和光学参数稳定性；三是LED元件经1000h(直流下工作)点亮，其发光强度衰减要小于20%。
在国产LED元件生产方面，如果在半导体照明工程的推动下，通过科研人员与企业的共同努力，在两年左右的时间里能拿出汽车灯具所需的高质量、高亮度功率LED系列产品，就能赶上LED汽车灯具的大发展。近几年，LED在我国车灯市场有加快发展的趋势，国产轿车的组车灯中有望有1～2个灯(如后制动灯和后转向灯)使用。2000年，由上海汽车电子工程中心与上海小糸车灯有限公司联合开发的LED光源，已通过了上海大众汽车公司认证而投产，年产量20万套。据预测在未来5年内，我国LED车灯将有大规模的发展，近几年内会形成年产10亿元的产值，5年后会形成每年30亿元的产值。

3 未来汽车照明中的新技术
3.1 主动式旋转头灯
在未来几年中我们可以看到Audi先进的前灯照明系统，从上到下角灯照明系统和转向锁与速度输入的响应；前灯旋转；前灯光束形状随周围环境的变化而变化等。Audi先进的头灯照明系统（AFS）在汽车中的应用被寄予厚望。目前，这一技术的最基本的照明系统（角灯照明系统）已经用在Audi A8豪华汽车和其他的一些汽车上。但是所提到的这种系统更有意思的是：它们甚至在汽车开始拐弯以前就已经可以照到周围的拐角。在Audi系统中，侧面照明主要取决于转向角；不过，它同时还与汽车的速度有关。例如，当汽车行驶在高速公路上和市区时，当相应的输入信号进入到系统（包括GPS）时，前灯会自动改变光束宽度、角度和范围。目前所销售的豪华汽车几乎都装配了GPS导航系统，因此这一系统非常可行，而且该系统的安全性能是显著的。HID照明技术的主动照明系统已经广泛地应用于Mercedes汽车上。独立的微控制器通过处理来自转向角和速度的传感器的即时信息，控制电动机旋转对应的前灯。另外，传统的主动前灯用来减少对驾驶者眩目的机会。美国汽车零配件生产商Valeo采用机械化的前灯，旋转的角度由转向角、轮速传感器和GPS系统的输入信息确定。
3.2 BMW pixel light照明系统
BMW像素照明系统（pixel light system）是德国汽车制造商不久前开始研究的技术，它采用了48万个独立控制的显微镜片取代了传统的发射镜功能，光束的形状完全可以通过编程来实现。这种方法形成的前灯光柱形状完全符合驾驶者的驾驶条件，同时还不会产生耀眼的远光照明。并且在拐弯、城市、高速公路和恶劣天气时具有独特的照明效果；另外，它的附属光还可以照亮道路标志。该系统同时还可以给驾驶者提供特别的提示、警告和信息，例如左转时光束显示出相应的左转箭头指示信息等。旋转的前灯可以明显扩展夜间的可视范围，在这里所提到的系统中，传统的近光灯在曲率半径为190m拐弯时，照射范围为30m，而旋转前灯的照射范围会增加25m，达到了55m。
3.3 Hella公司智能化前照灯系统
Hella运用高压气体放电集成远光的双氙气前照灯批量生产技术已经成熟。在此基础上，该公司将新开发出动态转弯灯。动态转弯灯是智能化前照灯系统的一个重要组成部分，这项新技术极大地提高了驾车的安全性和舒适性。动态转弯灯的特点是在不同的转弯半径下，该前照灯能够在水平正负15度之内摆动，这使得转弯时近光灯照亮区域几乎扩大了1倍，可帮助驾车者更好更快的适应弯道路况。当转弯半径为190m时，普通前照灯可照亮前方弯道30m处，而动态转弯灯可将照亮弯道区域再延长25m。在激活远光灯功能时，动态转弯灯同样发挥作用。
3.4 尾灯
虽然没有像前灯的发展那样引人关注，但尾灯系统同样发生了巨大的变化。其中之一是智能化，就是使汽车尾灯自动地执行工作。例如，如果频繁的忘记关闭或者误用雾灯就会自动的由尾灯取代，不过这还要取决于具体天气条件。用于照明系统中的传感器会探测透镜周围的环境状况、污染物，甚至速度和交通信息。输入信息经分析后，尾灯的工作方式自动改为“有雾”状态，减少尾灯的亮度，避免车祸的发生。通过采用脉冲宽度调整LED，尾灯的亮度可以很轻易以低成本的方式实现在很大范围内的改变。另外一种智能技术是紧急刹车后，紧急后灯就会自动亮起。通过采用LED矩阵，尾灯的形状和亮度可以相应的改变。如果LED矩阵用于尾灯，现在尾灯已确定的形状将来可能不会再延续下去，其形状可以由软件命令来确定和改变，这有可能取决于法律的规定。例如刹车灯与倒车灯可以变成不同形状。最后，刹车灯的照量范围也可以由汽车行驶速度的快慢来决定。BMW概念车X-Coupe已经采用了该技术，在开始刹车时，刹车灯只有外围亮。随着踏板压力的不断增加，照明的范围逐渐延伸，全刹车时，整个区域被照亮。目前，红色LED已经开始被用在一系列的汽车刹车灯上，低功耗、快速启点和较长的使用寿命使它们具有了比传统灯更先进的优点。
3.5 内部照明
随着消费者对汽车舒适性要求的提高，汽车制造商不断开发新技术以缓解汽车行驶中的驾驶者和乘客之间的心理压力，内部照明技术也随之更加先进。AudiA8在门套、把手、门饰及驾驶者放腿脚的搁脚空间等地方都安装了相应的照明灯。Mercedes 和Volvo汽车现在开始安装外部照明入口，当遥控车门时可以打开相应的照明系统。这是一种非常有效的方法，可以便捷的打开辅助照明系统，预计可能很快地在其他的汽车上看到。与此同时，光纤导光管也开始在汽车内部照明系统中使用。另外，还要考虑到内部照明系统对驾驶者和乘客的心理方面的影响。例如在晚上和较黑的环境中时，内部照明系统应该营造出一种安宁的氛围。当汽车在夜间停止行驶和驾驶者离开汽车时，EL条可以朦胧地照射车门。这种所谓的“心理”方式已经在Mercedes SL系列汽车上开始应用，包括：照亮汽车驾驶者和乘客搁脚空间，产生一种广阔空间的舒适感觉等多项技术。

4 结束语
综上所述，未来的汽车照明系统前景是令人兴奋的。先进的前灯、可变亮度的尾灯和更人性化的内部照明系统等多项新型车灯技术正在日新月异地发展，现代汽车照明新技术充满商机,这让我们完全有理由看好汽车灯具市场的良好发展前景。

callen · 发表于 2007-11-12 09:47:46

没接触过这个东东啊,也投不起资呀

现代汽车照明新技术充满商机

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