發(fā)光二極管前燈是汽車照明行業(yè)的突破創(chuàng)新,標(biāo)志著自20世紀(jì)90年代初作為停車燈引進(jìn)的第一個照明功能以來,發(fā)光二極管技術(shù)快速發(fā)展的頂峰。
目前,發(fā)光二極管前燈由于其復(fù)雜性和與傳統(tǒng)技術(shù)相比的高成本,暫時應(yīng)用在高端市場。 但是二氧化碳排放在政治方面的討論以及由此引發(fā)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)討論促使節(jié)能照明在市場的投放。 發(fā)光二極管前燈具備相應(yīng)的發(fā)展?jié)摿Α?因為其不僅在環(huán)境方面方面具有優(yōu)勢,還能使駕駛員在接近日光燈的光色下舒適駕駛。 此外,LED還具有高設(shè)計潛力,支持與不同光學(xué)產(chǎn)品的組合,車輛的品牌專用差異。 為了產(chǎn)生照明功能,在使用發(fā)光二極管時需要采用一個電子刺激的半導(dǎo)體來輸出照明。 光照分布通過不同光學(xué)模塊的單個部分照明分布疊加而成。 發(fā)光二極管前燈的照明通過自由形式光學(xué)分布,總和則是所期望的光照分布。 前提條件是單個光學(xué)元件良好的熱管理。 由于只有約10%的電能轉(zhuǎn)化為可用的光能,發(fā)光二極管的功耗必須非常有效地從LED芯片釋放到環(huán)境中。 以前市場上的全功能LED頭燈主要用于LED技術(shù)的前照燈功能(近光燈和遠(yuǎn)光燈)。 自適應(yīng)照明功能的高動態(tài)發(fā)展也將在未來進(jìn)入發(fā)光二極管前燈領(lǐng)域。 目前,海拉已經(jīng)通過第一個全功能LED頭燈和AFS功能提出了相應(yīng)的實施方案。 隨著該方向發(fā)展的繼續(xù),未來的發(fā)光二極管前燈與目前的氙氣大燈將達(dá)到相同的功能水平。 另一個發(fā)光二極管前燈的發(fā)展趨勢是能源消耗的優(yōu)化。 這種所謂的EcoLED系統(tǒng)的特點是成本優(yōu)化。 EcoLED的照明技術(shù)性能將高于目前的鹵素頭燈。
照明系統(tǒng)
第一個為照明為基礎(chǔ)的輔助系統(tǒng)是2003年推出的動態(tài)曲線照明。 該系統(tǒng)的照明模塊旋轉(zhuǎn)取決于轉(zhuǎn)向角。 這樣,曲線視線范圍幾乎擴(kuò)大了一倍。
動態(tài)曲線照明的進(jìn)一步發(fā)展表現(xiàn)為自適應(yīng)前燈系統(tǒng)(AFS)。 在該系統(tǒng)下,道路照明參數(shù)取決于轉(zhuǎn)向角和速度。 基于這些內(nèi)部車輛數(shù)據(jù),可以借助VarioX模塊旋轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生不同的照明分布,例如城市、公路、惡劣天氣或高速公路照明。
再進(jìn)一步發(fā)展就成了自適應(yīng)燈光明暗界限(aHDG)。 在該系統(tǒng)下,照明分布的產(chǎn)生取決于車輛環(huán)境數(shù)據(jù)。 攝像頭檢測到迎面而來和前行的車輛,借助步進(jìn)電機(jī)在毫秒時間內(nèi)將VarioX模塊的旋轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)到所需位置。 這樣光錐通常終止在迎面而來的車輛前方或前行車輛的后方。
如果是無眩目遠(yuǎn)光燈,則駕駛員可以持續(xù)使用。 一旦攝像頭發(fā)現(xiàn)其他行車人員,則會自動調(diào)整遠(yuǎn)光燈分布。
發(fā)光二極管為未來提供了相反的可能性。 為了單獨(dú)設(shè)定位置,可以選擇照明有針對性的對象,例如路邊玩耍的小孩。 這樣,駕駛員的注意力將及時轉(zhuǎn)移到危險源,并及早作出反應(yīng)。
近光燈只是所有部分照明分布的妥協(xié)。 因此開發(fā)了一個帶自適應(yīng)前照明的動態(tài)照明系統(tǒng),根據(jù)速度和轉(zhuǎn)向角度提供最好的道路照明。 為了實現(xiàn)這一點,在光源和透鏡之間需要一個VarioX投影模塊和旋轉(zhuǎn)鼓。 旋轉(zhuǎn)鼓的特點在于不同的輪廓和可圍繞自己的縱向軸旋轉(zhuǎn)。 借助步進(jìn)電機(jī),旋轉(zhuǎn)鼓可在毫秒時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)到所需的位置。
對于速度高達(dá)55公里/小時啟動的市區(qū)用燈,橫向燈光明暗界限可避免使其他行車人員感到眩目。 此外,分散的前燈照明能及早發(fā)現(xiàn)路邊的行人。
速度在55至100公里/小時之間時,公路燈打開,可與傳統(tǒng)的近光燈相媲美。 VarioX模塊會產(chǎn)生一個非對稱光照分布,因此可以避免給迎面而來的車輛造成眩目。 燈光明暗界限提高,使左邊道路得到更好的照明并實現(xiàn)更大的照明范圍。
速度超過100公里/小時,高速公路燈打開。 光的分布范圍專為高速大半徑曲線而設(shè)計。
自適應(yīng)前燈系統(tǒng)的遠(yuǎn)光燈相當(dāng)于常規(guī)的遠(yuǎn)光燈。 這里也要求不能對其他行車人員造成眩目。
動態(tài)彎道燈也是自適應(yīng)前照明系統(tǒng)的一部分。 根據(jù)轉(zhuǎn)向角的不同,前大燈最多旋轉(zhuǎn)15°,實現(xiàn)最佳的曲線照明。
使用惡劣天氣照明時可產(chǎn)生散發(fā)更廣的光束,從而提高在雨天、霧天或雪天的能見度。 為了減少自身眩光,應(yīng)減少遠(yuǎn)光燈的使用。
自適應(yīng)前燈系統(tǒng)靜態(tài)光分布的進(jìn)一步發(fā)展結(jié)合了該系統(tǒng)與一個攝像頭和相應(yīng)的圖像處理。
第一步是自適應(yīng)燈光明暗界限(aHDG):
擋風(fēng)玻璃上的攝像頭檢測到前進(jìn)和迎面而來的車輛并控制大燈,使光錐在其他車輛前終止。 這使近光燈的照射范圍可從目前的約65米提高到200米(3勒克斯線)。 如果前面的道路無其他車輛,則系統(tǒng)切換到遠(yuǎn)光燈,始終為駕駛員提供最佳的視線。 此外,通過攝像頭可視區(qū)相關(guān)對象的垂直角度可獲得地形信息,從而在跌宕起伏的路面可以進(jìn)一步改進(jìn)照明。 頭燈照射范圍的設(shè)置是以其他行車人員眩目水平的控制為基礎(chǔ)。 這樣可以避免眩目,并可提供最大范圍的近光燈分布。
針對前面交通狀況的垂直明暗截止線近光燈能為駕駛員提供最好的能見度,同時排除使其他行車人員感到眩目。 但是,尤其在高速和多轉(zhuǎn)彎行駛中,這往往不夠。 很多駕駛員并不使用遠(yuǎn)光燈,因為他們擔(dān)心當(dāng)車輛迎面而來時未能及時做出反應(yīng),從而導(dǎo)致其他行車人員感到眩目。
無眩目遠(yuǎn)光燈的原理是始終開啟遠(yuǎn)光燈,避免其他行車人員感到眩目。
該該系統(tǒng)由一個前置攝像頭、功能強(qiáng)大的軟件和智能照明技術(shù)組成,自動減弱可能會干擾其他行車人員的遠(yuǎn)光燈分布區(qū)域。 這一點顯著增加了遠(yuǎn)光燈在夜間行車條件下的使用。
當(dāng)攝像頭檢測到交通區(qū)域內(nèi)的行車人員可能感到眩目時,系統(tǒng)自動減弱攝像頭識別的行車人員所在范圍的遠(yuǎn)光燈分布。 該減弱范圍甚至可以動態(tài)跟蹤檢測到的行車人員。 車輛正前方的照明為持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)燈,照明水平與現(xiàn)今的近光燈類似。 燈光明暗界限可變區(qū)的亮度可局部調(diào)節(jié)。 無眩目遠(yuǎn)光燈可通過VarioX投影模塊里旋轉(zhuǎn)鼓的特殊輪廓實現(xiàn)。 基于圖像處理和通過VarioX模塊智能設(shè)置,可使迎面而來的車輛位于眩目遠(yuǎn)光燈的分布范圍之外。 對于駕駛者而言,遠(yuǎn)光燈的照射范圍幾乎不變,但是與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,可視范圍大幅增加。