随着自動化駕駛和個性化趨勢的發展,汽車照明系統正在經曆着重要變革。主要體現在兩方面:一是從最 開始的單純照明已經發展到現在用于裝飾、品牌特性植入、展現技術實力和設計功力的重要載體。二是随着自動駕 駛的發展,汽車照明系統也日益智能化。文章介紹了不同種類的車燈光源類型和技術,分析其對車燈造型的影響, 指出未來車燈造型發展的方向。
1 引言
在中國,汽車市場正在上演着一輪又一輪的革新和蛻變, 汽車照明,這個曾經為我們探路的配置,也在悄然發生着質 的改變,因為,它已然不再隻是個燈了。如今,各家車企都在玩燈,随着 LED、OLED、激光大燈的不斷演進,車燈的性能越來越強,體積越來越小,也因此被賦予了更多的造型可能。
2 車燈類型
從最基本的鹵素、高級的氙氣大燈到新生力量 LED、充滿未來感的激光大燈,都有各自的優缺點,四種不同的大燈形式如何選擇也取決于車型的定位,下面我們就分别來看一看:
2.1 鹵素大燈
鹵素大燈始于20世紀70年代,這也是目前最常見的大燈光源類型,鹵素燈其實就是生活中使用的白熾燈的升級版,加入鹵族元素的應用,能使得白熾燈的亮度提高1.5倍,同時使用壽命提高2-3倍,由燈泡 反射碗組成,并且反射碗所需體積較大導緻造型可塑性差,但是由于鹵素燈的價位便宜,對于一些價位較低的經濟性車型來說還是非常适用的。
2.2 氙氣燈
氙氣燈打破了愛迪生發明的鎢絲發光原理,在石英燈管内填充高壓惰性氣體—氙氣,取代傳統的燈絲,并通過高壓 電流刺激氙氣發光。氙燈相比鹵素燈而言,色溫更高,目前主流的氙燈色溫在 4200K-6000K,光色更趨近于正午太陽般的白光,由燈泡 反射碗/透鏡組成。相比鹵素燈,氙氣燈的優點是高亮度、長壽命,但是成本相對高一些。
2.3 LED
LED 最初應用于汽車内部照明,後來逐漸擴大到了前照燈及組合尾燈等更廣泛的應用。LED 在前照燈中最為典 型的應用就是日間行車燈,由于LED尺寸較小,便于自由 組合以及二次光學設計,所以可以利用LED形成不同的形狀和線條組合,造型空間大、科技感強。
除此之外,相比 于傳統光源,LED 在性能方面也更加優異:
第一:壽命更長,啟動速度更快,LED 的響應時間可以達到 ns 級,所以當 LED 應用到轉向信号燈與高位制動燈時,能夠滿足車輛行駛過程 中應急反應需求,有效減少汽車事故的發生。
第二:LED 前 照燈可以防眩:白色 LED 光源色溫在5500K~6000K,與氙氣光源(4000K)相比更接近于自然光(4800K~6000K),具有更高舒适性,在避免駕駛人員光疲勞問題上具有更大優 勢。
第三:節能環保,LED是冷光源,是将電能轉換為光能,所以在發光過程中不會産生污染,也不會産生過量的熱能。
2.4 OLED
OLED 的出現為汽車照明系統提供了新的設計方案, OLED 是可塑性極強的物質,造型豐富,目前已在諸多概念 車上實現應用。
OLED 有着以下兩大優勢:
第一,具有自發光的特性,不需要任何光源系統的支持,而且厚度隻有 1.4 毫米。未來的尾燈甚至可以做到像貼紙一樣粘貼在車尾,無 需占用後備箱的空間,在體積上與普通 LED 産品相比擁有更大的優勢;
第二,與 LED 的點光源相比,OLED 擁有面光 源和漫反射的特點,光質均勻,可實現無級調光,不會投射 任何陰影。照明效果既可以是均勻的,也可産生明暗效果, 甚至是動态效果。這兩個特性,使OLED非常适合用來制作車内氛圍燈和尾燈。
它的缺點是使用壽命短,材料隻能承80攝氏度的溫度,價格高,故目前未能在車燈市場上廣泛應用。OLED目前還達不到LED同等亮度,一般隻用于尾燈、信号燈、車内照明。
2.5 激光大燈
除了OLED之外,激光大燈也将是未來車燈發展趨勢之一。相對 LED 大燈,激光大燈技術上有着更多的優勢:其更小的尺寸、更亮的照明以及更低的發熱等優點,便允許設計師重新設計車體,可以将更大的空間留給空氣動力學的布局, 以及适當的對前懸和發動機位置進行調整,以達到優化空間的用意。
激光燈的照明度是LED燈的1000倍,同時體積比LED燈減小100倍。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700米,由于激光本身是直的,在将其分散時可以做到精細可控,沒有多餘的溢光。
因此,采用激光大燈可以開闊駕駛員的視野,有助于更早做出危險判斷,同時,面向對方向會車,燈光的可控範圍也會更大,避免炫目帶來的潛在風險。它的缺點是光束的發散性較差、光束照射的範圍較窄,通常采用 LED 燈源與激光燈源混合使用的方法來解決這個問題,所以目前不适合用作汽車的近光燈。
3 新技術
3.1 ADB 技術
ADB 技術又稱自适應燈光,通過功能強大的 ECU 算法将道路數據計算,可以始終開啟遠光,以提供最大照明。ADB是汽車照明領域最大的創新,當車載攝像頭感應到迎面駕駛來的車輛或行人時,ADB可自動調節燈光,使車燈内的單個LED 變暗或将光束向下和橫向移動。目前配備ADB的汽車占全球汽車市場1%的份額,預計到2025年,将上升至15%。
3.2 DMD 技術
DMD 技術又稱數字微鏡器件,是一種提高分辨率的高端 ADB,它可點亮和關閉其上的一百萬個像素,可以識别路上障礙物的輪廓,甚至可以閱讀路标,可以作為ADB技術的升級,目前還沒有量産車型應用,但在2018北京車展上WEY-X 已經引入了DMD的概念。
3.3 μAFS 技術
μAFS技術又稱激光掃描技術,是ADB技術的創新, 将于2021年應用于汽車前燈,可以将 ADB 帶入新層面,新的LED芯片包含 1,024個可單獨控制的像素,向着智能可控 高分辨率LED邁進了一大步。
3.4 LCD
指的并不是一種發光源, 其背後真正發光的仍然是LED,不過LCD大燈中LED光源的數量非常多。矩陣LED大燈可以實現在一定橫向區域内的暗光照明,但 LCD 技術,理論上可以實現有效像素内的任意造型的遮蔽和照明,并且跟随反應速度也十分可觀。
3.5 數字大燈技術
奔馳研發的最新的DIGITAL LIGHT與車上傳感器、計算機、以及風擋玻璃上的立體攝像頭配合,實現光束的精細化控制,動态組合成上億種不同的幾何圖形排列。
DIGITAL LIGHT 大燈已經擁有了投影儀的功能,可以實時在路面上投射出類似于箭頭之類的标志,與旁車進行燈語交流,并且還可以在路面上投射出斑馬線,保障行人能夠安全過馬路,還可以通過投射危險警示等标志提醒駕駛員,以此來保證行車安全。這種DIGITAL LIGHT 已經在邁巴赫 S 級轎車上量産搭載。
4 車燈造型設計趨勢
4.1 符号化
前燈及尾燈已經成為品牌DNA的重要手段,伴随OLED技術的出現,這一圖形化的設計将以更加新穎的帥氣的形式出現,是提升品牌辨識度的有效手法。各大主機廠挖空心思在尾燈的圖形上做文章,這些符号化的圖形除了智能化需求更大程度是提高品牌的辨識度,新的科技讓符号化設計更加的天馬行空,也更加的生動。
4.2 參數化
其實參數化的概念從很早之前就已經提出了,随着技術的進步,參數化的運用已經不是什麼新鮮的設計手法,伴随OLED技術的出現,這一圖形化的設計将以更加新穎的帥氣的形式出現,是提升科技感的有效手法。
4.3 貫穿式
随着OLED元件的發展,汽車的燈帶可以越來越細,造型越來越豐富,燈帶的運用如各大主機廠的統一規範,形成極富代表性的設計趨勢,橫向細長的燈帶除了提升科技感還是汽車設計“顯寬”的利器。
4.4 交互式
越來越多的新車喜歡将燈光融入到前臉的整體造型中,這時車燈與格栅部分的界限變得模糊。這也使得汽車從外觀 上也具備了與交互的功能。
5 總結
汽車車燈的設計能夠彰顯汽車的價值,一款好的車燈設計能夠提高汽車的價值和氣質,汽車車燈從原始的白熾燈發 展到新興的 HID LED 燈,車燈的發展趨勢也會向多元化方向發展,新材料和光源也會進一步開發,不斷拓展燈具造型的 進步空間,增強性能,為汽車的性能和外觀都提供高品質。
激光大燈、OLED 這兩種新技術,使得車燈的體積變得更小,在車内有限的空間下燈型的可塑性加大;而新材料和新的發光技術的誕生,前所未有的提高了車燈設計的自由度,讓車燈由一個強功能部件成為了一件極具吸引力的“藝術品”。而矩陣LED大燈、LCD大燈以及ADB/DMD/μAFS等技術,得以讓大燈變得更加智能,提升夜間行車的安全性。
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