汽車照明從昏暗而遙遠的過去到光明、智慧的未來

Joseph Notaro

安森美半導體

摘要：汽車技術是當前變化最快的市場領域之一，幾乎汽車中的所有應用都在再創，以提高經濟性，減少排放，提高安全性和增強聯接性。汽車照明技術也日益智能化，尤其是LED技術的發展，使汽車照明進入新里程。因此汽車照明是汽車行業重要的大趨勢之一，也是半導體制造商投資的領域，將在便利性、安全性以及個性化方面為現代車輛提供更加精密、智能的照明方案。

汽車技術是當前變化最快的市場領域之一，并且幾乎汽車中的所有應用都在重新開發，以提高經濟性，減少排放，提高安全性和增強聯接性。

這些大趨勢中的許多都針對安全、減少排放、提高燃油經濟性和舒適性/便利性等關鍵目標。例如，照明解決了所有這些目標，因為我們今天擁有的精密照明提高了能見度，提供了半自動或全自動運行并降低了功耗。

在20年前，照明是車輛最基本的功能之一。對于大燈，一個簡單的開關即可開燈和關燈，第二個列裝開關使駕駛員可以根據需要將多絲白熾燈泡從遠光（HB）切換到近光（LB），然后再切換回。

燈本身是非常標準的，根據功能的不同，功率和尺寸也有所不同，但幾乎對每輛車都是通用的。后來，汽車制造商開始嘗試使用不同的形狀和燈泡技術（如鹵素燈或氙氣燈），意識到前大燈對汽車的造型和品牌推廣起著至關重要的作用。除了作為安全裝置之外，大燈作為品牌差異化因素的作用也由此產生。

傳統燈泡本質上能效很低，并且在照明的許多其他方面的帶動下，LED技術在2007年左右隨著第一支LED前燈的開發而被引入了車輛中。新的LED燈顯著提高了能效，且亮度更亮，同時推動前燈進一步小型化。設計人員現在可以個性化前照燈設計，同時提高車輛能效。

根據Yole Automotive（www.yole.fr）的一份報告，2018年左右，在前大燈應用中，LED已經超過了氙氣燈（HID）。實際上，LED已用于許多前照燈應用中，包括前大燈遠光燈（HB）和近光燈（LB）以及位置燈（PoS）、日間行車燈（DRL）和轉向指示燈（TI）。

LED照明在早期被視為一種高級功能，主要用于高端車輛。因其安全性、高能效以及設計的靈活性，該技術廣受歡迎，如今，LED照明已成為主流，裝配到除最低成本汽車以外的所有汽車中。

市場本身是強大的且正在增長，Yole估計汽車照明市場的價值約為300億美元，復合年增長率（CAGR）約為7%。但是對于LED驅動器等半導體器件的供應商來說，市場更具吸引力：LED方案中的半導體價值比HID /白熾燈方案大10倍。

LED成本的下降是其進入該市場的重要推動力。盡管LED技術已在所有類型的車輛上使用，但仍存在一些顯著差異。低端車輛將配備相對基本的LED燈作為標準配置，高端方案可能會額外收費。

高端車輛可能具有某種形式的自適應矩陣照明，使用LED技術來增強其所安裝的車輛以及其他道路使用者的道路安全。先進的前照燈系統（AFS）旨在根據一系列輸入不斷進行自我重新配置，以始終提供最大的照明，同時確保其他道路使用者不會目眩。

這些AFS系統由LED串組成，最精密的包含100,000像素的區域。每串LED都需要電源和控制，通過此控制，可以對光束進行造型，以確保其落在所有沒有其他道路使用者的區域上。傳統的照明系統有兩種模式，遠光和近光，而AFS幾乎有無限數量的可能光束，取決于任何時間點的路況。

AFS的主要輸入來自許多車輛上都有的前置攝像頭，這可以檢測其他道路使用者的位置，以及他們是跟隨車輛還是迎面駛來的車輛。其他輸入可包括GPS系統、速度標志識別系統（使用前向攝像頭）和轉向。

如果車輛通過限速情況或GPS位置知道他在市區內行駛，則使用具有大范圍傳播的近光燈來確保照亮道路邊緣的危險。當在沒有其他行駛車輛的開放道路上使用最大射程光束，并且隨著迎面駛來的車輛的接近，光束的形狀可以保持盡可能多的照明，而同時不會使迎面駛來的駕駛員眼花繚亂。

在現代汽車中，許多前燈是“可轉向的”， 他們利用方向盤的輸入信息來檢測車輛是否在轉彎。當檢測到這種情況時步進電機會將前大燈向彎道傾斜，以更好地照亮任何危險，尤其是在彎道內部。

盡管大部分照明最初重點在前照燈上，但由于從傳統燈泡轉向LED燈串，尾燈也發生了顯著變化。由于這項技術的使用，汽車制造商現在有機會使跟隨車輛的駕駛員更容易看到尾燈，從而降低了發生事故的可能性。

根據車輛的型號和設計，尾燈包含在多功能組合尾燈（RCL）中或可以單獨使用。現在的尾燈由多個LED串組成，允許部署動畫和（或）可變強度的光顯示，在前面提到的兩種情況下都可以更好地吸引跟隨車輛的駕駛員的注意力。

通過使用很少外部元器件的先進驅動器IC，現在可以對轉向指示燈進行動畫處理，指示車輛意圖轉向和停止的方向，光強度可以與制動力同步調節，從而在緊急制動時提供額外警告。汽車制造商還可以添加自定義的進入/退出照明序列，以增強便利性并增強品牌形象。在許多情況下，這些序列可以由車主自定義，以適應他們的個人喜好。

汽車照明是汽車行業重要的大趨勢之一，也是半導體制造商已經投資的領域，其先進的方案為現代車輛提供精密的前照燈和尾燈。