汽車信號照明的新趨勢及挑戰

徐 濤， 郭 揚， 蔡 恒

（重慶長安汽車股份有限公司， 重慶 401120）

隨著城市基礎設施的改善，車聯網、電動化以及消費者對個性化的需求日益增加，車燈不再是簡單的照明工具，更是彰顯汽車設計語言的裝飾元素。而隨著自動駕駛汽車的落地，車燈則變成了車與車、車與環境、車與人之間溝通的重要載體。車燈被喻為一輛汽車的眼睛，作為集照明、信息交流、外觀美化等功能為一體的汽車關鍵零部件之一，對汽車的實用性、安全性和外觀均有著舉足輕重的影響。那么車燈都有哪些新的趨勢，又將有哪些新的挑戰呢？

1 燈具的進化

1.1 由光源帶來的燈具進化

汽車燈具之所以能快速發展到今天，主要得益于光源的升級與創新。燈具的發展可以簡單歸納為一部光源的發展史。如圖1所示，汽車自進入電氣化時代后，汽車燈具開始逐漸采用燈絲燈泡，作為曾經占主導地位的光源，現在仍有一些車型的燈具會選擇燈絲燈泡，主要是因為相對于其它光源燈泡的成本最低，但是缺點也很明顯，即所需要的燈具空間較大，且限制造型的發揮空間。隨著LED光源技術的成熟及成本的大幅下降，因其體積小、光效高、能耗低、壽命長等優勢，使得LED開始逐漸取代燈泡成為汽車燈具開發的主流配置，極大地豐富了燈具的造型。一些高端合資車型，甚至一些國產品牌車型已開始小規模應用OLED，這主要得益于OLED作為一種面發光，對比度高，可分區控制，具有豐富的擴展性。近幾年MiniLED/MicroLED開始成為熱點，其優勢主要是相對LED，體積更小，顯示效果更豐富，交互性更強，隨著其技術的不斷成熟，相信將會成為燈具的主流應用之一。

圖1 燈具主要應用的各類光源

1.2 由新材料新工藝帶來的燈具進化

隨著汽車工業的發展和科技的進步，燈具通過新材料、新工藝取得了巨大的進步。如圖2所示，由最初的燈泡反射形式到后來LED點陣式的出現，使得燈具造型有了巨大變化，最典型的就是奧迪淚眼式DRL；再到后來通過光導、鐳雕實現的LED線狀式使燈具可以展現更均勻、更獨特的效果；再到利用半透等工藝實現的3D效果使燈具由2D邁入3D階段；再發展到目前大量應用的LED面狀式，可通過磨砂或乳化材料內配等來實現。

圖2 燈具在新材料、 新工藝方面的進化

1.3 由新四化帶來的燈具進化

汽車已進入電動化、智能化時代，燈具在智能化方面也發生了巨大的變化。如圖3所示，第1階段由最初的Ilighting1.0基礎模式，即實現最基本的道路照明功能；第2階段開始逐步邁入I-lighting2.0智能模式，比如出現了一些尋車模式、迎送賓模式、充電模式、娛樂模式等，使進出車輛、駕駛車輛更加舒適；第3階段將會進化到I-lighting3.0智駕模式，實現車與車、車與人、車與路的V2X交互功能，通過燈光的參與使駕駛車輛更加智慧。

圖3 燈具在新四化方面的進化

2 汽車燈具的新趨勢

2.1 汽車燈具在時尚化方面呈現的新趨勢

2.1.1 尾燈扁平化

和其它半導體一樣，LED同樣符合海茲定律，如圖4所示，即每18～24個月LED亮度約可提升1倍，每經過10年LED輸出流明可提升20倍，而成本則降至現有的1/10[1]。正是得益于LED的普及，使得大量采用LED的汽車尾燈像前照燈一樣越來越扁平化且首尾呼應。如圖5所示。

圖4 LED光效及成本的演變： 海茲定律

圖5 扁平化燈具

2.1.2 信號燈貫穿化設計師通過將燈具貫穿整個車身來體現獨特的外觀效果，給用戶帶來典型的視覺沖擊，彰顯汽車品牌特征。尾燈尺寸越來越長，甚至貫穿整個車身尾部。另外貫穿燈的應用不僅僅體現在尾部，前貫穿燈應用也越來越多，而且可以進行獨立控制以實現多種動畫效果，如迎送賓、音樂律動等功能，如圖6所示。

圖6 貫穿燈具

2.1.3 前后LOGO可點亮

隨著汽車消費群體越來越年輕化，燈具作為汽車的顏值擔當被賦予了更多的期待，以彰顯汽車的個性化、時尚化。法規允許點亮的LOGO燈具作為前或后位置燈的一部分，LOGO是汽車最重要的品牌標識，在夜間點亮時可顯著提升汽車的品牌形象，另外點亮LOGO代表電動產品的設計思路。如圖7所示。

圖7 點亮LOGO

2.1.4 大面積發光

伴隨著自動駕駛的腳步越來越近，并在造車新勢力的推動下，汽車燈光發生了巨大的轉變，軟件定義汽車在燈具上得到大量體現。新能源車前格柵無進氣需求，促進前格柵燈具化，前后格柵上的LED大屏幕根據各種不同應用場景顯示任意想要的符號及駕駛信息，比如迎賓、制動、充電、娛樂互動等；還可通過OTA實現升級、更新。可以想象一下，當車門打開與關閉時，前格柵與其左右兩側的白色LED元素會呈現出歡迎圖案，甚至當軸距改變時，車輛前后的LED燈也會呈現專門設計的動態序列。

2.1.5 燈具參數化

利用各種圖形形成參數化的燈具設計，有效提升燈具科技感，具有較高的品牌辨識度，如圖8所示。

圖8 參數化燈具

2.2 汽車燈具在人性化方面呈現的新趨勢

2.2.1 流水轉向燈通過有序動態地點亮轉向燈，增強轉向的提示效果，以更醒目的方式提示其它人員本車輛的轉向意圖。不過法規對流水轉向有明確的定義，比如流水的周期、流水的方向、流水的間隔，不能隨意設計，如圖9所示。

圖9 流水轉向燈效果及法規要求示意

2.2.2 自適應尾燈（ARS）

我們開車在等紅綠燈或堵車的時候經常會抱怨前面車子的制動燈太刺眼，如果配備了ARS自適應尾燈后將不再會有此抱怨。因為像自適應前燈一樣，ARS自適應尾燈可以根據路況及環境自動調整尾燈的亮度或照明區域，如圖10所示。

圖10 自適應尾燈應用

實驗研究發現：尾燈光強的主觀感受（舒適程度） 不僅與光強有關，還與觀察者到前方尾燈的距離有關，如圖11所示。

圖11 制動燈的光強與主觀感受的相關性

2.2.3 動畫功能

駕駛員可以自主選擇不同的燈具動畫效果，還可以通過OTA升級獲取更多效果，也可以根據音樂進行律動點亮，使自己的車輛更具個性化，如圖12所示。

圖12 奧迪Q5不同狀態下的尾燈點亮效果

2.2.4 投影功能

安裝在車輛上的投影燈在特定的場景下投射出的圖案不僅可以起到尋車、警示和照亮車前路面的功能，更能彰顯車主身份，提升進出及駕駛車輛的科技感、儀式感，比如轉向投影使車輛轉向提示更加醒目，駕乘人員靠近車輛時布置在門檻處的迎賓光毯開啟則凸顯進出車輛的儀式。目前主要的技術路線有3種：菲林鏡片式、MLA式、DLP式，每種技術路線各有優劣，如圖13所示。

2.3 汽車燈具在智能化方面呈現的新趨勢

隨著汽車自動駕駛程度不斷提高，車燈將逐步從“可見”的安全設備發展為更完善的通信工具，提升可見性的同時，識別出與其它道路使用者包括越來越多自動駕駛汽車進行交流的訊息。車燈可以通過像素化的顯示形式賦予了V2X信息交互功能，在特定的應用場景下向用戶傳遞駕駛意圖或車輛狀態。追求性價比的車輛可以采用LED陣列來實現，而追求高顯示性能的車輛則可以采用miniLED或OLED等來實現。

圖13 三種投影技術路線

3 汽車燈具面臨的戰

汽車燈具不僅僅只是作為功能件存在，更多的是作為一輛汽車的裝飾元素來美化整車的外觀造型，并借助電子軟硬件技術在燈具上的應用使未來的車燈更加智能、個性化。設計師和工程師在燈具開發或設計過程中肯定會遇到一些新的挑戰，如圖14所示。

圖14 燈具面臨的挑戰

比如說外觀瓶頸，如貫穿燈、小型化越來越普遍，上到百萬級別的豪華車奧迪A8，下到幾萬級別的大眾平民車長安CS35 PLUS都加入了貫穿燈的行列，燈具該如何創新才能吸引消費者；其次是法規的限制，很多創新的燈具功能很多（如動畫、投影等） 只能被迫在靜止狀態下點亮；不對稱logo不被認可（最新法規將允許不對稱LOGO點亮），再者燈具系統越來越復雜，隨著各種動畫效果、音樂律動等功能的應用，使車燈不再僅僅是結構件，更多的是電子件，且加入通信功能，對燈具軟硬件設計及匹配驗證提出了更高的要求；還有就是成本的約束，車燈各功能均開始LED化，大面積使用LED甚至OLED，使得燈具系統成本不斷升高，售后維修也面臨巨大的成本壓力。