未來的車燈，只能發(fā)光照明可不行！

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。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，在使用近光燈時駕駛員會比使用防炫目遠(yuǎn)光燈更晚意識到危險性，在平均時速80 km/h時大約會晚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，夜間行駛時的周圍環(huán)境將利用進(jìn)一步開發(fā)的μafs技術(shù)實現(xiàn)高分辨率的、防炫目的照明

戴姆勒公司、保時捷公司、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)，還有保時捷公司的動態(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?！県ella公司照明技術(shù)開發(fā)部光電機一體化技術(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 個發(fā)光點的電子控制

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個單獨的二極管發(fā)光點。實際上，在他們試制的前照燈原型中，共有三組led光源，其中有總計3072個單獨的發(fā)光控制點。

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個發(fā)光點進(jìn)行單獨的控制?！拔覀冇玫闹皇撬l(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?！眕ohlmann先生解釋說。infineon公司成功地做到了這一點，他們設(shè)計的led芯片中的驅(qū)動電路直接把它控制的led發(fā)光二極管連接起來了?；魝惢舴蜓芯克渤晒Φ亟鉀Q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持不懈地專注于led發(fā)光二極管技術(shù)的車燈時，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?！皩恚坏┘す舛O管的價格能夠與led發(fā)光二極管相媲美時，它將成為汽車車燈中新的標(biāo)準(zhǔn)配置，我相信這只是一個時間早晚的問題?！睂汃R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?！?/p>

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)在一個車燈中集成了大約10萬個發(fā)光點，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?！眾W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)實現(xiàn)自動駕駛，例如：實現(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個發(fā)光點的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)?！八两襁€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，這種車燈能夠自動地在高速公路上投射一個光錐;當(dāng)車輛在城市市內(nèi)行駛時，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，車燈的燈光可以清楚地照亮每一個轉(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現(xiàn)上述功能時，就只能用更高分辨率的車燈才能實現(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行駛時照明強度太弱——因為在一輛接一輛的車隊行駛中，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。

berlitz先生堅信，從長遠(yuǎn)發(fā)展的觀點來看，最終將只有一種照明技術(shù)會占領(lǐng)市場。不過，在今后的若干年里，尤其是在自動化駕駛車輛即將問世的時候，究竟哪一種技術(shù)能夠得到大范圍的應(yīng)用呢?也許目前我們還無法給出定論。