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牛萍娟

天津工業(yè)大學大功率半導體照明應用系統(tǒng)
教育部工程研究中心主任、教授
阿拉丁新媒體特約作者 
《2018阿拉丁照明產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》顧問

part1.LED汽車照明

LED作為一種新型的固態(tài)光源，具有開關速度快、發(fā)光效率高、壽命長等優(yōu)點，已廣泛應用于汽車前照燈。汽車照明系統(tǒng)是汽車最主要的主動式安全裝置，但傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)的局限性，給汽車駕駛帶來安全隱患。

汽車生產(chǎn)商們一直致力于研究更加安全的智能照明技術，發(fā)展了三代自適應大燈系統(tǒng)。

前照燈自適應控制技術

防炫目技術

輔助駕駛技術—行人提醒實現(xiàn)

動態(tài)轉(zhuǎn)向燈技術

水坑燈技術

窄路照明技術

車內(nèi)氛圍燈技術

   前照燈隨動調(diào)節(jié)

   1.光照強度傳感器感知車輛外部的環(huán)境亮度。

   2.轉(zhuǎn)角傳感器測量出汽車轉(zhuǎn)彎的角度。

   3.橫擺角速度傳感器測量出汽車的橫擺角速度。

   4.車速傳感器測量出當前汽車的行駛速度。

   5.加速度計傳感器獲取車身高度(車輛質(zhì)心)。

   6.車燈轉(zhuǎn)角傳感器獲取車燈轉(zhuǎn)角等變化信息。

   7.多傳感器信息交互對汽車前大燈的配光進行最優(yōu)化的調(diào)節(jié)。

矩陣式LED光束調(diào)節(jié)

矩陣式LED大燈可以實現(xiàn)對照明區(qū)域的精確控制，即在光源的覆蓋范圍內(nèi)，系統(tǒng)可以選擇特定區(qū)域進行照明，亦可以選擇一些區(qū)域來進行遮蔽。所以在前置攝像頭的配合下，矩陣式大燈在會車時可以由系統(tǒng)自動控制，關閉射向?qū)Ψ絹碥嚨墓馐?，而正常負責照明的光束則不受任何影響。等到會車結(jié)束之后，之前因為遮蔽而關閉LED燈珠再自動開啟，恢復正常的照明工作。

 氙氣車燈與LED矩陣式大燈照明對比

矩陣式LED大燈控制系統(tǒng)能夠通過車輛檢測系統(tǒng)，感知和跟蹤到800米距離內(nèi)的其它車輛；當檢測到汽車前方或?qū)ο蜍嚨烙熊囕v和行人時，大燈控制系統(tǒng)會實時檢測跟蹤目標車輛，并關閉相應位置的LED單體，同時，其他LED單體繼續(xù)保持照明。這樣既能夠避免對方產(chǎn)生炫目的情況，又保證了駕駛員的正常照明需求。

無Matrix大燈工況示意

Matrix大燈防眩目功能

矩陣式LED大燈可與夜視輔助系統(tǒng)相互配合。當夜視輔助系統(tǒng)監(jiān)測到有行人出現(xiàn)在車輛前方的關鍵區(qū)域時，夜視輔助駕駛系統(tǒng)會在顯示屏上標注相應的目標及向駕駛員發(fā)出警報。同時汽車控制系統(tǒng)會控制矩陣式LED燈組，使相應的LED單體照亮行人頭部以下的部位，并通過連續(xù)閃爍三次來提醒行人；通過突出照亮行人，將行人與周圍環(huán)境區(qū)別開，以提醒行人和駕駛員。

奧迪矩陣式LED與夜視輔助系統(tǒng)結(jié)合

動態(tài)轉(zhuǎn)向燈就像流水燈一樣，當駕駛員開啟轉(zhuǎn)向燈時，排列在轉(zhuǎn)向燈帶上的多個LED單體會依次亮起，形成一種與“眨眼”方式相同的動態(tài)漸變效果，雖然這種轉(zhuǎn)向燈對安全性而言并無太多實質(zhì)意義，但在漆黑的夜晚中，這種獨具一格的變換方式使其識別度更高，對追求個性的人來說，可是有著不小的吸引力

奧迪A8L矩陣式大燈動態(tài)轉(zhuǎn)向燈

在夜間行駛燈光技術的研發(fā)方面，研究員研發(fā)了一種頗為新穎的“水坑燈”。在夜間，當車門打開時位于車輛外面的后視鏡處安裝的水坑燈就會亮起，它可以將燈光投射到車門旁邊的地面上，照亮汽車周邊的路面，從而防止駕駛員和乘客在下車時陷入水坑或發(fā)生其它潛在的危險。

2015款現(xiàn)代勞恩斯——投射出'Genesis'字樣和品牌徽章

2015款福特野馬——投射出奔騰的野馬

2015款路虎攬勝——投射出汽車的剪影

林肯MKC水坑燈

當汽車行駛在施工路段或狹窄的道路時，它能夠讓左右大燈投射出兩條約15米長的光束，兩條光束的間距與車身寬度一致，從而能夠幫助駕駛員更容易的通過那些施工區(qū)域或其它狹窄路段，該項技術對于剛拿到駕駛證不久的新手來說是非常有幫助的。

圖片來源：太平洋汽車網(wǎng)

特點

1.顏色多樣，部分車型配備多種顏色的氛圍照明可切換。

2.車內(nèi)氛圍燈可以提高夜間開車者的精神，給人帶來舒適溫溪的感覺。

3.根據(jù)品牌不同，大致位置可分為腳底、中控臺、車門扶手、車輛底部等。

五種顏色氛圍燈

part2.車燈控制技術的未來發(fā)展趨勢—越來越智能化

人工智能發(fā)展三個階段—進入認知智能

萬物皆互聯(lián)、無處不計算

更加智能的社會

傳感器、可穿戴設備等微小的計算設備將進一步普及

谷歌無人駕駛汽車 實時收集數(shù)據(jù)確保安全行駛

當汽車遇到各種不同的交通情況時，采用的DMD（Digital Micromirror Device）技術能夠提供最適合的照明方案。從技術層面上來說，DMD技術可以讓矩陣式激光大燈擁有無限種可能的控制方式。

450納米的光線輻射到3毫米的鏡片上，精密的就像微創(chuàng)手術。

從這張光源照射距離圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，激光燈源擁有近乎LED遠光燈兩倍的照射距離，最遠照射距離可達500米，而且鐳射燈二極管直徑僅為幾微米，比組成LED燈二極管體積要小得多。

奔馳數(shù)字前大燈

戴姆勒研發(fā)的智能像素前大燈內(nèi)嵌像素點，這些可控像素點封裝成一個“芯片”。每個像素有獨立的硬件來控制他們，使他們的效率高于現(xiàn)行標準。每個智能像素LED可以單獨調(diào)光輸出，它們的光束可以更精確地控制。也就是說，可以針對迎面而來的汽車形成更好的暗斑以模仿機械“角照明”系統(tǒng)。數(shù)字前大燈能夠?qū)ò唏R線 、停車標志以及指路牌在內(nèi)的發(fā)光標志投射在路面上。這種系統(tǒng)中采用的智能“像素”式光束調(diào)制技術被稱為數(shù)字大燈。

一種由攝像機、處理器、空間光調(diào)制器和分束器組成的全新可編程智能LED車頭燈。

  1.采用了數(shù)字光處理技術。

  2.對探照燈的光線調(diào)節(jié)來替代目前標準的前照燈。

  3.探照燈的光線分散成100萬束細小的光線，每個束光經(jīng)過車載處理器對其進行獨立編程控制。

  4.該系統(tǒng)采用單個攝像機就可以檢測、識別和追蹤迎面而來的駕駛員和行人及其它物體。

  5.系統(tǒng)根據(jù)需求對100萬束光進行相應的調(diào)整，適應安全行駛條件。

OLED（Organic Light-Emitting Diode）有機發(fā)光二極管的優(yōu)點：

1.可視度和亮度高，呈現(xiàn)出來的色彩更加準確。

2.單片二極管的厚度不到 1 毫米，也無需反射器、導光板等光學組件，自然減輕了重量。

3.驅(qū)動電壓低且省電效率高，同樣亮度的情況下，工作壽命可提高 10 倍，而且在零下 40 °正常工作。

寶馬在 2015 年 8 月發(fā)布首款使用 OLED 的量產(chǎn)車 M4 GTS

奧迪在 2016 年 1 月的國際消費電子展（CES）上展出配備 OLED 的新款 TT RS

OLED車燈技術

中國最薄柔性OLED車燈樣品：2017年6月，翌光發(fā)布全新的柔性OLED車燈屏體。該柔性屏體厚度僅0.1mm，比藍色火車票還薄一半多，重量不到1克，發(fā)光面積約13cm2，不僅實現(xiàn)了很好的彎曲性，而且屏體均勻性也達到了新的高度。

  翌光與延峰科技合作研發(fā)了OLED汽車尾燈（2017年4月發(fā)布）。該車的尾燈共選用了36片翌光科技提供的OLED紅光燈片，采用三角形疊加造型，未點亮時屏體呈透明狀態(tài)，點亮后發(fā)出深紅光，呈現(xiàn)出多種流水動態(tài)效果，具有3D縱深感。該車燈打造輕量化設計的同時兼顧了功能性，實現(xiàn)了人與車、車與車之間的信息交流與互動功能。

翌光與延鋒合作研發(fā)的OLED汽車尾燈

基于雷達和視覺識別技術的智能化LED汽車前照燈

城市照明模式：車速在60km/h以下，系統(tǒng)切換到最佳城市道路燈光設定。

高速公路照明模式：車速超過90km/h時（保持5s），或超過110km/h時立即啟動。左側(cè)車道燈光減弱為不炫目模式，避免對面車輛炫目；跟車或超車時，前方車輛的后視鏡眩光將減弱。   

市郊照明模式：車速高于70km/h時，燈光增強，改善當前車道和道路側(cè)的照明，對面車輛和前方車輛不會被強光干擾。

彎道照明模式：車速在0-40km/h時如近光燈和轉(zhuǎn)向燈開啟，方向盤轉(zhuǎn)彎半徑大于120度時，對彎道照明。車速在40-70km/h時，方向盤轉(zhuǎn)彎半徑大于120度，無須開轉(zhuǎn)向燈自動對彎道照明。

泊車照明模式：掛入倒車檔且前照燈開啟時，激活兩側(cè)角燈和倒車燈，照亮周圍區(qū)域。之后將保持短時照亮，前進車速超過7km/h時熄滅。

節(jié)能模式：車輛靜止時，配合發(fā)動機自動啟停，自動進入節(jié)能模式。