未來(lái)的車(chē)燈，只能發(fā)光照明可不行!

　　為了更好地照亮黑暗的夜晚，OEM汽車(chē)生產(chǎn)廠家和照明系統(tǒng)的供應(yīng)商們紛紛開(kāi)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(lái)的車(chē)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(chē)燈，能夠避免燈光直射對(duì)向車(chē)輛

　　黑暗潮濕的路面加上對(duì)面車(chē)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(chē)的安全性，而且這種情況下，路上的行人和自行車(chē)等弱勢(shì)群體同樣非常危險(xiǎn)。多年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的供應(yīng)商和OEM汽車(chē)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(chē)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(chē)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(guò)研究表示，在使用近光燈時(shí)駕駛員會(huì)比使用防炫目遠(yuǎn)光燈更晚意識(shí)到危險(xiǎn)性，在平均時(shí)速80 km/h時(shí)大約會(huì)晚1.4 s，這相當(dāng)于車(chē)輛行駛了32 m的距離!看來(lái)，現(xiàn)在我們同樣需要更好的近光燈。

　　圖1 將來(lái)，夜間行駛時(shí)的周?chē)h(huán)境將利用進(jìn)一步開(kāi)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(chē)生產(chǎn)廠家都在按照自己的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)不同的車(chē)燈，包括LED發(fā)光二極管技術(shù)的車(chē)燈、μAFS發(fā)光二極管技術(shù)的車(chē)燈(見(jiàn)圖1)和DMD數(shù)字微鏡技術(shù)的車(chē)燈等。

　　更高分辨率的LED車(chē)燈

　　全LED(發(fā)光二極管)車(chē)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(chē)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(chē)燈。這種車(chē)燈利用電子技術(shù)控制開(kāi)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(guò)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(chē)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(chē)燈技術(shù)最多能夠?qū)崿F(xiàn)一盞車(chē)燈配備120支發(fā)光二極管了?！盚ella公司照明技術(shù)開(kāi)發(fā)部光電機(jī)一體化技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人Wolfgang Pohlmann博士說(shuō)道。但新的問(wèn)題是，今天的LED元器件都是作為離散的元器件排列在車(chē)燈中的，這些發(fā)光照明元器件的開(kāi)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(lái)汽車(chē)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，車(chē)燈將會(huì)更小、更加細(xì)長(zhǎng)，這就使得今天的LED發(fā)光二極管技術(shù)可能無(wú)法繼續(xù)作為車(chē)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(duì)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(guó)汽車(chē)照明技術(shù)研究協(xié)會(huì)介紹了它們最新開(kāi)發(fā)的μAFS發(fā)光二極管照明技術(shù)(見(jiàn)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(huì)帶來(lái)汽車(chē)車(chē)燈技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)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(chē)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?cè)囍频那罢諢粼椭?，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(lái)，為了更好地利用車(chē)燈內(nèi)的空間并減少車(chē)燈所消耗的能源，研發(fā)人員會(huì)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(duì)1024個(gè)發(fā)光點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)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?！盤(pán)ohlmann先生解釋說(shuō)。Infineon公司成功地做到了這一點(diǎn)，他們?cè)O(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(lái)了?；魝惢舴蜓芯克渤晒Φ亟鉀Q了高分辨率的問(wèn)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(chē)燈中使用激光技術(shù)

　　圖3 奧迪公司更加偏愛(ài)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(chē)寬顯示功能，可以告知駕駛員前方車(chē)輛的寬度尺寸在戴姆勒公司堅(jiān)持不懈地專(zhuān)注于LED發(fā)光二極管技術(shù)的車(chē)燈時(shí)，寶馬公司則集中精力開(kāi)始了DMD(數(shù)字微鏡照明裝置)的開(kāi)發(fā)(見(jiàn)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(chē)燈光源。其實(shí)早在2014年，寶馬公司在i8車(chē)型中就推出了DMD數(shù)字微鏡車(chē)燈。不過(guò)迄今為止，這種激光光源的車(chē)燈僅被用來(lái)作為遠(yuǎn)光燈使用。也許將來(lái)，DMD技術(shù)將在寶馬公司的車(chē)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(chē)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(chē)燈的體積更小?！皩?lái)，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(chē)車(chē)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(wèn)題?！睂汃R公司的發(fā)言人Silke Brigl女士說(shuō)道。她還說(shuō)：“就像LED一樣，激光二極管可以通過(guò)脈沖寬度調(diào)制進(jìn)行調(diào)光，并不會(huì)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(kāi)發(fā)車(chē)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)?！拔覀円呀?jīng)利用DMD數(shù)字鏡像技術(shù)在一個(gè)車(chē)燈中集成了大約10萬(wàn)個(gè)發(fā)光點(diǎn)，并能夠更好地分配車(chē)燈燈光或者利用光與周?chē)h(huán)境交換信息?！眾W迪公司車(chē)燈功能和創(chuàng)新的研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)人Stephan Berlitz先生說(shuō)道。

　　DMD數(shù)字鏡像技術(shù)

　　利用今天的LED車(chē)燈技術(shù)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)利用燈光與道路上的行人、騎自行車(chē)的人進(jìn)行交流和溝通的，而高分辨率的車(chē)燈照明技術(shù)則有可能實(shí)現(xiàn)車(chē)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(chē)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(chē)頭燈

　　雖然今天的LED技術(shù)相對(duì)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(chē)燈仍將全面安裝在所有的奧迪車(chē)型中，全面取代氙氣燈。

　　對(duì)Berlitz先生來(lái)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(chē)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(méi)有照射出一條線來(lái)?！? Berlitz先生說(shuō)。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(kāi)發(fā)與集成提供了更多可能性。當(dāng)車(chē)輛在公路上高速行駛時(shí)，這種車(chē)燈能夠自動(dòng)地在高速公路上投射一個(gè)光錐;當(dāng)車(chē)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(chē)輛在鄉(xiāng)村公路上行駛時(shí)，車(chē)燈的燈光可以清楚地照亮每一個(gè)轉(zhuǎn)彎的彎道。將來(lái)，這種前照燈在保證本車(chē)駕駛員的最大照明范圍的情況下，甚至可以只將逆向車(chē)輛駕駛?cè)说牟糠置婵渍樟粒粫?huì)使他被燈光照的眼花繚亂。

　　未來(lái)，全新的車(chē)燈功能只能由高分辨率的車(chē)燈來(lái)滿(mǎn)足，比如車(chē)寬顯示功能，利用車(chē)燈投射在路面左右兩條明亮的光帶表示前方車(chē)輛的寬度，這使駕駛員能夠了解到在車(chē)寬顯示功能確定的范圍內(nèi)，有無(wú)其他車(chē)輛超車(chē)，從而也可以避免因車(chē)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(chē)燈來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能時(shí)，就只能用更高分辨率的車(chē)燈才能實(shí)現(xiàn)了。這也導(dǎo)致了一些場(chǎng)景出現(xiàn)：停車(chē)場(chǎng)表示“歡迎光臨”的燈火通明、能夠照亮建筑工地車(chē)輛寬度的光帶或者大貨車(chē)車(chē)隊(duì)行駛時(shí)照明強(qiáng)度太弱——因?yàn)樵谝惠v接一輛的車(chē)隊(duì)行駛中，只有第一輛車(chē)需要啟用全部燈光，而后面的車(chē)輛則可以把燈光的亮度開(kāi)到最小。

　　結(jié)語(yǔ)

　　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(chē)燈將會(huì)有著更高的分辨率，而且不僅僅是發(fā)光照明，還會(huì)集成其他一些功能。

　　Berlitz先生堅(jiān)信，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，最終將只有一種照明技術(shù)會(huì)占領(lǐng)市場(chǎng)。不過(guò)，在今后的若干年里，尤其是在自動(dòng)化駕駛車(chē)輛即將問(wèn)世的時(shí)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(wú)法給出定論。