汽车照明从昏暗而遥远的过去到光明、智慧的未来

安森美半导体 2021-08-20 19:00

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作者:安森美全球汽车战略和业务拓展副总裁 Joseph Notaro



汽车技术是当前变化最快的市场领域之一,并且几乎汽车中的所有应用都在重新开发,以提高经济性,减少排放,提高安全性和增强联接性。


图片来源:安森美行业分析师日2016–公开信息

图1  照明是汽车发展中的五大关键趋势之一


这些大趋势中的许多都针对安全、减少排放、提高燃油经济性和舒适性/便利性等关键目标。例如,照明解决了所有这些目标,因为我们今天拥有的精密照明提高了能见度,提供了半自动或全自动运行并降低了功耗。


但在20年前,照明是车辆最基本的功能之一。对于大灯,一个简单的开关即可开灯和关灯,第二个列装开关使驾驶员可以根据需要将多丝白炽灯泡从远光(HB)切换到近光(LB),然后再切换回。


灯本身是非常标准的,根据功能的不同,功率和尺寸也有所不同,但几乎对每辆车都是通用的。后来,汽车制造商开始尝试使用不同的形状和灯泡技术(如卤素灯或氙气灯),意识到前大灯对汽车的造型和品牌推广起着至关重要的作用。除了作为安全装置之外,大灯作为品牌差异化因素的作用也由此产生。


传统灯泡本质上能效很低,并且在照明的许多其它方面的带动下,LED技术在2007年左右随着第一只支LED前灯的开发而被引入了车辆中。新的LED灯显著提高了能效,且亮度更亮,同时推动前灯进一步小型化。设计人员现在可以个性化前照灯设计,同时提高车辆能效。


根据Yole Automotive (www.yole.fr) 的一份报告,2018年左右,在前大灯应用中,LED已经超过了氙气灯 (HID)。实际上,LED已用于许多前照灯应用中,包括前大灯远光灯(HB)和近光灯(LB)以及位置灯(PoS)、日间行车灯(DRL)和转向指示灯(TI)。

图片来源:Yole 2016年4月汽车照明报告

图2  LED市场份额持续快速增长


在早期,LED照明被视为一种高级功能,因此主要用于高端车辆。但是,安全性的增强,能效的优势以及设计的灵活性使该技术广受欢迎,如今,LED照明已成为主流,装配到除最低成本汽车以外的所有汽车中。


图片来源:strategy analytics

图3  在所有类别车辆中,LED照明动力正在迅速增长


市场本身是强大的且正在增长,Yole估计汽车照明市场的价值约为300亿美元,复合年增长率(CAGR)约为7%。但是对于LED驱动器等半导体器件的供应商来说,市场更具吸引力:LED方案中的半导体价值比HID/白炽灯方案大十倍。


LED本身成本的下降是其进入该市场的重要推动力。尽管LED技术已在所有类型的车辆上使用,但仍存在一些显著差异。视车辆品牌而定,低端车辆将配备相对基本的LED灯作为标准配置,高端方案可能会额外收费。


高端车辆可能具有某种形式的自适应矩阵照明,使用LED技术来增强其所安装的车辆以及其他道路使用者的道路安全。先进的前照灯系统(AFS)旨在根据一系列输入不断进行自我重新配置,以始终提供最大的照明,同时确保其他道路使用者不会目眩。


这些AFS系统由LED串组成,最精密的包含100,000像素的区域。每串LED都需要电源和控制,通过此控制,可以对光束进行造型,以确保其落在所有没有其他道路使用者的区域上。传统的照明系统有两种模式,远光和近光,而AFS几乎有无限数量的可能光束,取决于任何时间点的路况。


AFS的主要输入来自许多车辆上都有的前置摄像头。这可以检测其他道路使用者的位置,以及它们是跟随车辆还是迎面驶来的车辆。其他输入可包括GPS系统、速度标志识别系统(使用前向摄像头)和转向。


如果车辆通过限速情况或GPS位置知道它在市区内行驶,则使用具有大范围传播的近光灯来确保照亮道路边缘的危险。当在没有其他行驶车辆的开放道路上使用最大射程光束,并且随着迎面驶来的车辆的接近,光束的形状可以保持尽可能多的照明,而同时不会使迎面驶来的驾驶员眼花缭乱。


在现代汽车中,许多前灯是“可转向的”, 它们利用方向盘的输入信息来检测车辆是否在转弯。当检测到这种情况时,步进电机会将前大灯向弯道倾斜,以更好地照亮任何危险,尤其是在弯道内部。


尽管大部分照明重点最初在前照灯上,但由于从传统灯泡转向LED灯串,尾灯也发生了显著变化。由于这项技术的使用,汽车制造商现在有机会使跟随车辆的驾驶员更容易看到尾灯,从而降低了发生事故的可能性。


根据车辆的型号和设计,尾灯包含在多功能组合尾灯(RCL)中或可以单独使用。现在的尾灯由多个LED串组成,允许部署动画和(或)可变强度的光显示,在前面提到的两种情况下,都可以更好地吸引跟随车辆的驾驶员的注意力。


通过使用很少外部元器件的先进驱动器IC,现在可以对转向指示灯进行动画处理,指示车辆意图转向和停止的方向,光强度可以与制动力同步调节,从而在紧急制动时提供额外警告。汽车制造商还可以添加自定义的进入/退出照明序列,以增强便利性并增强品牌形象。在许多情况下,这些序列可以由车主自定义,以适应他们的个人喜好。


总结 


汽车照明是汽车行业重要的大趋势之一,也是半导体制造商已经投资的领域,其先进的方案为现代车辆提供精密的前照灯和尾灯。


安森美半导体 安森美(onsemi, 纳斯达克股票代码:ON)专注于汽车和工业终端市场,包括汽车功能电子化和安全、可持续能源网、工业自动化以及5G和云基础设施等。以高度差异化的创新产品组合,创造智能电源和感知技术,解决最复杂的挑战,帮助建设更美好的未来。
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