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未来的车灯只能发光照明可不行!

时间:2019-01-04 16:36:34  作者:admin  来源:照明剂  浏览:67  评论:0
内容摘要:  为了更好地照亮黑暗的夜晚,OEM汽车生产厂家和照明系统的供应商们纷纷开发了一些不同的照明技术。不论是LED发光二极管照明技术、μAFS发光二极管照明技术,还是DMD数字微镜装置照明技术,目的都是将未来的车灯提高分辨率,而且不仅仅具有发光照明的功能,还可以集成其他功能,比如交流功能。 &...

  为了更好地照亮黑暗的夜晚,OEM汽车生产厂家和照明系统的供应商们纷纷开发了一些不同的照明技术。不论是LED发光二极管照明技术、μAFS发光二极管照明技术,还是DMD数字微镜装置照明技术,目的都是将未来的车灯提高分辨率,而且不仅仅具有发光照明的功能,还可以集成其他功能,比如交流功能。

未来的车灯只能发光照明可不行!

未来的车灯只能发光照明可不行!

  黑暗潮湿的路面加上对面车辆发出的耀眼灯光——这些都是驾驶员们经常遇到的情况,这难免让人担心行车的安全性,而且这种情况下,路上的行人和自行车等同样非常危险。多年来,汽车工业领域的供应商和OEM汽车生产厂家们都一直在致力于具有动态照明、高分辨率、精准照明效果而且不影响其他道路使用者的车灯研究。今天,防炫目的全发光二极管远光灯已经在很大程度上提高了夜间行车的安全性。

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  在“灯光—视线安全倡议联盟”中,不同的照明设备生产厂家的代表们汇聚在Gieβen技术研究所,经过研究表示,在使用近光灯时驾驶员会比使用防炫目远光灯更晚意识到危险性,在平均时速80 km/h时大约会晚1.4 s,这相当于车辆行驶了32 m的距离!看来,现在我们同样需要更好的近光灯。

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  图1 将来,夜间行驶时的周围环境将利用进一步开发的μAFS技术实现高分辨率的、防炫目的照明

  戴姆勒公司、保时捷公司、宝马公司和奥迪公司等汽车生产厂家都在按照自己的开发项目开发不同的车灯,包括LED发光二极管技术的车灯、μAFS发光二极管技术的车灯(见图1)和DMD数字微镜技术的车灯等。

  全LED(发光二极管)车灯,例如今天戴姆勒公司的多波束LED智能前照灯系统,还有保时捷公司的动态照明系统中,每一盏车灯内都安装了84支发光二极管,可以形成矩阵式LED前照灯、防炫目灯和日间行车灯。这种车灯利用电子技术控制开关和发光,因此可以有目的性地照亮或者不照亮某一区域的空间和路面。不过这一技术的应用有很高的技术要求:为了将灯光精确地投射到路面上,并使之能够更好地与交通状况和黑暗的边缘区域保持匹配,同时也为其他的车辆、行人有目的地提供照明,就需要分辨率非常高的技术。

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  除此之外,其他很多相关的技术也在不断发展,“今天的矩阵式LED车灯技术最多能够实现一盏车灯配备120支发光二极管了。”Hella公司照明技术开发部光电机一体化技术领导人Wolfgang Pohlmann博士说道。但新的问题是,今天的LED元器件都是作为离散的元器件排列在车灯中的,这些发光照明元器件的开启和关闭都是由电路板上其他电子元器件控制的,按照未来汽车的设计趋势,车灯将会更小、更加细长,这就使得今天的LED发光二极管技术可能无法继续作为车灯照明系统而使用了。

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  不久前,由戴姆勒公司、IZM和IAF两家霍伦霍夫研究所,还有Hella公司、Osram光电半导体技术公司、Osram特种照明技术公司以及Infineon公司组成的德国汽车照明技术研究协会介绍了它们最新开发的μAFS发光二极管照明技术(见图2)。

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  据介绍,μAFS是一种微结构化的自适应前照明系统,这一技术将会带来汽车车灯技术领域的一场历史性革命。在这一合作项目中,Osram公司、Infineon公司和IZM霍伦霍夫研究所合作,按照Hella公司和戴姆勒公司的要求,设计制造了一种新型LED发光二极管车灯控制芯片,该芯片可以控制1024个单独的二极管发光点。实际上,在他们试制的前照灯原型中,共有三组LED光源,其中有总计3072个单独的发光控制点。

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  将来,为了更好地利用车灯内的空间并减少车灯所消耗的能源,研发人员会把LED的电子控制系统集成到一块芯片中,这块芯片可以对1024个发光点进行单独的控制。“我们用的只是它发出的光,而不需要像高分辨率系统这一替代解决方案所产生的阴影,这样就能够提高能源的利用效率了。”Pohlmann先生解释说。Infineon公司成功地做到了这一点,他们设计的LED芯片中的驱动电路直接把它控制的LED发光二极管连接起来了。霍伦霍夫研究所也成功地解决了高分辨率的问题:适合于矩阵式LED技术使用的结构非常精细的、最小化的有源驱动电路的电器连接技术。

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  数字镜像照明技术,它能将高分辨率的灯光投射到路面上,实现很多新的功能,比如车宽显示功能,可以告知驾驶员前方车辆的宽度尺寸在戴姆勒公司坚持不懈地专注于LED发光二极管技术的车灯时,宝马公司则集中精力开始了DMD(数字微镜照明装置)的开发(见图3)。在这一基于投影原理的照明技术中,宝马公司利用激光作为车灯光源。其实早在2014年,宝马公司在i8车型中就推出了DMD数字微镜车灯。不过迄今为止,这种激光光源的车灯仅被用来作为远光灯使用。也许将来,DMD技术将在宝马公司的车灯中发挥更重要的作用。

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  相比较而言,DMD技术的光效率比LED更好,消耗的能源也减少了1/3。另外,其激光二极管的体积也只有传统LED发光二极管的1/10,这就大大减少了所占用的空间,能够让车灯的体积更小。“将来,一旦激光二极管的价格能够与LED发光二极管相媲美时,它将成为汽车车灯中新的标准配置,我相信这只是一个时间早晚的问题。”宝马公司的发言人Silke Brigl女士说道。她还说:“就像LED一样,激光二极管可以通过脉冲宽度调制进行调光,并不会因脉冲调制而影响使用寿命。”

  奥迪公司也在开发车灯的替代解决方案,除了广泛使用的LED矩阵光源之外,奥迪公司也在研究DMD数字微镜照明技术。“我们已经利用DMD数字镜像技术在一个车灯中集成了大约10万个发光点,并能够更好地分配车灯灯光或者利用光与周围环境交换信息。”奥迪公司车灯功能和创新的研发领导人Stephan Berlitz先生说道。

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  利用今天的LED车灯技术是无法实现利用灯光与道路上的行人、骑自行车的人进行交流和沟通的,而高分辨率的车灯照明技术则有可能实现车辆之间的记录和沟通,或者是利用新的灯光照明技术实现自动驾驶,例如:实现车辆行驶的安全性、提高驾驶的舒适性等,也包括了下一步与道路上的其他交通参与者之间的交流。

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  虽然今天的LED技术相对于明天的智能化灯光技术,几乎已经被挖尽了潜力,但在今后几年里,矩阵式LED技术的车灯仍将全面安装在所有的奥迪车型中,全面取代氙气灯。

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  对Berlitz先生来讲,控制着1024个发光点的μAFS技术是最新的矩阵式LED车灯照明技术,但还不足以取代DMD数字微镜照明技术。“它至今还没有照射出一条线来。” Berlitz先生说。但奥迪公司仍然十分关注这一技术的研发成果,也并不排除今后采用这一技术,只要它的像素能够明显提高。

  高像素不仅提高了远光灯的分辨率,而且也为一些新功能的开发与集成提供了更多可能性。当车辆在公路上高速行驶时,这种车灯能够自动地在高速公路上投射一个光锥;当车辆在城市市内行驶时,则可以更好地为行人提供照明,照亮道路边缘;当车辆在乡村公路上行驶时,车灯的灯光可以清楚地照亮每一个转弯的弯道。将来,这种前照灯在保证本车驾驶员的最大照明范围的情况下,甚至可以只将逆向车辆驾驶人的部分面孔照亮,而不会使他被灯光照的眼花缭乱。

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  未来,全新的车灯功能只能由高分辨率的车灯来满足,比如车宽显示功能,利用车灯投射在路面左右两条明亮的光带表示前方车辆的宽度,这使驾驶员能够了解到在车宽显示功能确定的范围内,有无其他车辆超车,从而也可以避免因车道狭窄而出现后果严重的交通事故。

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  当然,若让每块电路板只能控制120支LED发光二极管的车灯来实现上述功能时,就只能用更高分辨率的车灯才能实现了。这也导致了一些场景出现:停车场表示“欢迎光临”的灯火通明、能够照亮建筑工地车辆宽度的光带或者大货车车队行驶时照明强度太弱——因为在一辆接一辆的车队行驶中,只有第一辆车需要启用全部灯光,而后面的车辆则可以把灯光的亮度开到最小。

  不论是LED发光二极管照明技术、μAFS发光二极管照明技术,还是DMD数字微镜照明技术,明天的车灯将会有着更高的分辨率,而且不仅仅是发光照明,还会集成其他一些功能。

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  Berlitz先生坚信,从长远发展的观点来看,最终将只有一种照明技术会占领市场。不过,在今后的若干年里,尤其是在自动化驾驶车辆即将问世的时候,究竟哪一种技术能够得到大范围的应用呢?也许目前我们还无法给出定论。

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