文/auto man圖/ai汽車制造業(yè)

為了更好地照亮黑暗的夜晚，oem汽車生產(chǎn)廠家和照明系統(tǒng)的供應(yīng)商們紛紛開發(fā)了一些不同的照明技術(shù)。不論是led發(fā)光二極管照明技術(shù)、μafs發(fā)光二極管照明技術(shù)，還是dmd數(shù)字微鏡裝置照明技術(shù)，目的都是將未來的車燈提高分辨率，而且不僅僅具有發(fā)光照明的功能，還可以集成其他功能，比如交流功能。

智能車燈，能夠避免燈光直射對向車輛

黑暗潮濕的路面加上對面車輛發(fā)出的耀眼燈光——這些都是駕駛員們經(jīng)常遇到的情況，這難免讓人擔(dān)心行車的安全性，而且這種情況下，路上的行人和自行車等弱勢群體同樣非常危險(xiǎn)。多年來，汽車工業(yè)領(lǐng)域的供應(yīng)商和oem汽車生產(chǎn)廠家們都一直在致力于具有動(dòng)態(tài)照明、高分辨率、精準(zhǔn)照明效果而且不影響其他道路使用者的車燈研究。今天，防炫目的全發(fā)光二極管遠(yuǎn)光燈已經(jīng)在很大程度上提高了夜間行車的安全性。

在“燈光—視線安全倡議聯(lián)盟”中，不同的照明設(shè)備生產(chǎn)廠家的代表們匯聚在gieβen技術(shù)研究所，經(jīng)過研究表示，在使用近光燈時(shí)駕駛員會比使用防炫目遠(yuǎn)光燈更晚意識到危險(xiǎn)性，在平均時(shí)速80 km/h時(shí)大約會晚1.4 s，這相當(dāng)于車輛行駛了32 m的距離！看來，現(xiàn)在我們同樣需要更好的近光燈。

圖1 將來，夜間行駛時(shí)的周圍環(huán)境將利用進(jìn)一步開發(fā)的μafs技術(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨率的、防炫目的照明

戴姆勒公司、保時(shí)捷公司、寶馬公司和奧迪公司等汽車生產(chǎn)廠家都在按照自己的開發(fā)項(xiàng)目開發(fā)不同的車燈，包括led發(fā)光二極管技術(shù)的車燈、μafs發(fā)光二極管技術(shù)的車燈(見圖1)和dmd數(shù)字微鏡技術(shù)的車燈等。

更高分辨率的led車燈

全led（發(fā)光二極管）車燈，例如今天戴姆勒公司的多波束led智能前照燈系統(tǒng)，還有保時(shí)捷公司的動(dòng)態(tài)照明系統(tǒng)中，每一盞車燈內(nèi)都安裝了84支發(fā)光二極管，可以形成矩陣式led前照燈、防炫目燈和日間行車燈。這種車燈利用電子技術(shù)控制開關(guān)和發(fā)光，因此可以有目的性地照亮或者不照亮某一區(qū)域的空間和路面。不過這一技術(shù)的應(yīng)用有很高的技術(shù)要求：為了將燈光精確地投射到路面上，并使之能夠更好地與交通狀況和黑暗的邊緣區(qū)域保持匹配，同時(shí)也為其他的車輛、行人有目的地提供照明，就需要分辨率非常高的技術(shù)。

除此之外，其他很多相關(guān)的技術(shù)也在不斷發(fā)展，“今天的矩陣式led車燈技術(shù)最多能夠?qū)崿F(xiàn)一盞車燈配備120支發(fā)光二極管了。”hella公司照明技術(shù)開發(fā)部光電機(jī)一體化技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人wolfgang pohlmann博士說道。但新的問題是，今天的led元器件都是作為離散的元器件排列在車燈中的，這些發(fā)光照明元器件的開啟和關(guān)閉都是由電路板上其他電子元器件控制的，按照未來汽車的設(shè)計(jì)趨勢，車燈將會更小、更加細(xì)長，這就使得今天的led發(fā)光二極管技術(shù)可能無法繼續(xù)作為車燈照明系統(tǒng)而使用了。

μafs照明技術(shù)的創(chuàng)新

圖2 在μafs技術(shù)中，一塊芯片就能完成對1024 個(gè)發(fā)光點(diǎn)的電子控制

不久前，由戴姆勒公司、izm和iaf兩家霍倫霍夫研究所，還有hella公司、osram光電半導(dǎo)體技術(shù)公司、osram特種照明技術(shù)公司以及infineon公司組成的德國汽車照明技術(shù)研究協(xié)會介紹了它們最新開發(fā)的μafs發(fā)光二極管照明技術(shù)(見圖2)。

據(jù)介紹，μafs是一種微結(jié)構(gòu)化的自適應(yīng)前照明系統(tǒng)，這一技術(shù)將會帶來汽車車燈技術(shù)領(lǐng)域的一場歷史性革命。在這一合作項(xiàng)目中，osram公司、infineon公司和izm霍倫霍夫研究所合作，按照hella公司和戴姆勒公司的要求，設(shè)計(jì)制造了一種新型led發(fā)光二極管車燈控制芯片，該芯片可以控制1024個(gè)單獨(dú)的二極管發(fā)光點(diǎn)。實(shí)際上，在他們試制的前照燈原型中，共有三組led光源，其中有總計(jì)3072個(gè)單獨(dú)的發(fā)光控制點(diǎn)。

將來，為了更好地利用車燈內(nèi)的空間并減少車燈所消耗的能源，研發(fā)人員會把led的電子控制系統(tǒng)集成到一塊芯片中，這塊芯片可以對1024個(gè)發(fā)光點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的控制。“我們用的只是它發(fā)出的光，而不需要像高分辨率系統(tǒng)這一替代解決方案所產(chǎn)生的陰影，這樣就能夠提高能源的利用效率了。”pohlmann先生解釋說。infineon公司成功地做到了這一點(diǎn)，他們設(shè)計(jì)的led芯片中的驅(qū)動(dòng)電路直接把它控制的led發(fā)光二極管連接起來了。霍倫霍夫研究所也成功地解決了高分辨率的問題：適合于矩陣式led技術(shù)使用的結(jié)構(gòu)非常精細(xì)的、最小化的有源驅(qū)動(dòng)電路的電器連接技術(shù)。

在車燈中使用激光技術(shù)

圖3 奧迪公司更加偏愛dmd

數(shù)字鏡像照明技術(shù)，它能將高分辨率的燈光投射到路面上，實(shí)現(xiàn)很多新的功能，比如車寬顯示功能，可以告知駕駛員前方車輛的寬度尺寸在戴姆勒公司堅(jiān)持不懈地專注于led發(fā)光二極管技術(shù)的車燈時(shí)，寶馬公司則集中精力開始了dmd(數(shù)字微鏡照明裝置)的開發(fā)(見圖3)。在這一基于投影原理的照明技術(shù)中，寶馬公司利用激光作為車燈光源。其實(shí)早在2014年，寶馬公司在i8車型中就推出了dmd數(shù)字微鏡車燈。不過迄今為止，這種激光光源的車燈僅被用來作為遠(yuǎn)光燈使用。也許將來，dmd技術(shù)將在寶馬公司的車燈中發(fā)揮更重要的作用。

寶馬i8所使用的dmd數(shù)字微鏡車燈

相比較而言，dmd技術(shù)的光效率比led更好，消耗的能源也減少了1/3。另外，其激光二極管的體積也只有傳統(tǒng)led發(fā)光二極管的1/10，這就大大減少了所占用的空間，能夠讓車燈的體積更小。“將來，一旦激光二極管的價(jià)格能夠與led發(fā)光二極管相媲美時(shí)，它將成為汽車車燈中新的標(biāo)準(zhǔn)配置，我相信這只是一個(gè)時(shí)間早晚的問題。”寶馬公司的發(fā)言人silke brigl女士說道。她還說：“就像led一樣，激光二極管可以通過脈沖寬度調(diào)制進(jìn)行調(diào)光，并不會因脈沖調(diào)制而影響使用壽命。”

利用燈光傳遞信息

奧迪公司也在開發(fā)車燈的替代解決方案，除了廣泛使用的led矩陣光源之外，奧迪公司也在研究dmd數(shù)字微鏡照明技術(shù)。“我們已經(jīng)利用dmd數(shù)字鏡像技術(shù)在一個(gè)車燈中集成了大約10萬個(gè)發(fā)光點(diǎn)，并能夠更好地分配車燈燈光或者利用光與周圍環(huán)境交換信息。”奧迪公司車燈功能和創(chuàng)新的研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)人stephan berlitz先生說道。

dmd數(shù)字鏡像技術(shù)

利用今天的led車燈技術(shù)是無法實(shí)現(xiàn)利用燈光與道路上的行人、騎自行車的人進(jìn)行交流和溝通的，而高分辨率的車燈照明技術(shù)則有可能實(shí)現(xiàn)車輛之間的記錄和溝通，或者是利用新的燈光照明技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，例如：實(shí)現(xiàn)車輛行駛的安全性、提高駕駛的舒適性等，也包括了下一步與道路上的其他交通參與者之間的交流。

可編顯示內(nèi)容智能車頭燈

雖然今天的led技術(shù)相對于明天的智能化燈光技術(shù)，幾乎已經(jīng)被挖盡了潛力，但在今后幾年里，矩陣式led技術(shù)的車燈仍將全面安裝在所有的奧迪車型中，全面取代氙氣燈。

對berlitz先生來講，控制著1024個(gè)發(fā)光點(diǎn)的μafs技術(shù)是最新的矩陣式led車燈照明技術(shù)，但還不足以取代dmd數(shù)字微鏡照明技術(shù)。“它至今還沒有照射出一條線來。” berlitz先生說。但奧迪公司仍然十分關(guān)注這一技術(shù)的研發(fā)成果，也并不排除今后采用這一技術(shù)，只要它的像素能夠明顯提高。

集成新的功能

高像素不僅提高了遠(yuǎn)光燈的分辨率，而且也為一些新功能的開發(fā)與集成提供了更多可能性。當(dāng)車輛在公路上高速行駛時(shí)，這種車燈能夠自動(dòng)地在高速公路上投射一個(gè)光錐;當(dāng)車輛在城市市內(nèi)行駛時(shí)，則可以更好地為行人提供照明，照亮道路邊緣;當(dāng)車輛在鄉(xiāng)村公路上行駛時(shí)，車燈的燈光可以清楚地照亮每一個(gè)轉(zhuǎn)彎的彎道。將來，這種前照燈在保證本車駕駛員的最大照明范圍的情況下，甚至可以只將逆向車輛駕駛?cè)说牟糠置婵渍樟粒粫顾粺艄庹盏难刍潄y。

未來，全新的車燈功能只能由高分辨率的車燈來滿足，比如車寬顯示功能，利用車燈投射在路面左右兩條明亮的光帶表示前方車輛的寬度，這使駕駛員能夠了解到在車寬顯示功能確定的范圍內(nèi)，有無其他車輛超車，從而也可以避免因車道狹窄而出現(xiàn)后果嚴(yán)重的交通事故。

當(dāng)然，若讓每塊電路板只能控制120支led發(fā)光二極管的車燈來實(shí)現(xiàn)上述功能時(shí)，就只能用更高分辨率的車燈才能實(shí)現(xiàn)了。這也導(dǎo)致了一些場景出現(xiàn)：停車場表示“歡迎光臨”的燈火通明、能夠照亮建筑工地車輛寬度的光帶或者大貨車車隊(duì)行駛時(shí)照明強(qiáng)度太弱——因?yàn)樵谝惠v接一輛的車隊(duì)行駛中，只有第一輛車需要啟用全部燈光，而后面的車輛則可以把燈光的亮度開到最小。

結(jié)語

不論是led發(fā)光二極管照明技術(shù)、μafs發(fā)光二極管照明技術(shù)，還是dmd數(shù)字微鏡照明技術(shù)，明天的車燈將會有著更高的分辨率，而且不僅僅是發(fā)光照明，還會集成其他一些功能。

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