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中国汽车照明灯具应用现状与发展趋势分析

导读: LED光源与传统光源相比,具备了诸多性能优点,寿命长、响应快、光效高、节能环保,外加LED体积小,易造型,有助于灯具造型的灵活设计,这些都造就了LED光源的竞争力。

汽车照明灯具技术需求及发展趋势

1)LED技术的快速推广

LED光源与传统光源相比,具备了诸多性能优点,寿命长、响应快、光效高、节能环保,外加LED体积小,易造型,有助于灯具造型的灵活设计,这些都造就了LED光源的竞争力。

其次,国家对LED产业的大力度扶持,孕育了LED技术应用的良性生态。总之,LED成本侵蚀、性能优化、LED模块标准化、驱动成本下降、车用LED需求增加,都加速催化了LED 技术的应用和推广。据某公司新开发项目的统计,LED光源占比已达90% 以上,即未来两至三年后上市的车型,几乎所有车型都将使用LED光源。

值得一提的是,新能源汽车的发展推动了LED车灯的应用,不仅加快了LED车用照明的普及,同时为LED在整车上的应用创造了更多可能。

由于新能源汽车对续航里程的需求,除了提升电池性能外,还需要在各环节降低能量消耗,LED的发光效率高,能耗仅是传统卤素灯的30%左右。例如,比亚迪整车灯具,光源全部由灯泡更换为LED光源,单车大约可以节约250W的能耗,以比亚迪E6为例,大约能节约 3%~~5%的电量,所以新能源汽车对LED车用照明的需求十分强烈。

此外,LED技术在新能源汽车上可以实现更多的应用。新能源车由于能耗问题一般设计的比较轻巧,而LED发光集中、光源小,更能满足新能源车对小巧车灯的需要。

2)造型个性化与成本平衡

兼顾个性化的同时,发展基于多样化的标准模组、驱动模块平台件,并配以合适的散热设计,确保零件尽可能多地复用,有利于缩短开发周期,降低开发费用,最终取得成本优势。

3)仪式感塑造

随着LED光源技术、电子驱动技术、传感器技术、及 软件技术的结合,仪式感塑造将从单一灯光模式,向声、光、电一体的融合模式进化,会越来越多地体现在将来的产品上。因此,我们也会看到未来汽车灯光将变得越来越“个性”、“感性”、“灵性”。

4)标准软硬件架构加软件个性化定制

今后,灯具设计会往个性化、智能化、场景化趋势发展,灯光控制将愈加多样复杂,甚至需车辆总线(CAn、LIn)的介入。再者,新车型上市周期缩减,车型平台的更新加快,功能推陈出新频繁,灯控模块需标准化设计,采用标准化软硬件架构,隔离应用软件与底层及硬件,摆脱 ECU软件开发验证对硬件系统的依赖,为客户提供一个具有高度动态性和灵活性的平台来实现个性化定制和快速迭代,满足功能复杂、规范化要求高的项目需求,缩减了开发周期,降低了开发成本和风险。

LED汽车照明灯具光学技术现状分析

概况

随着LED照明应用的深入,LED已经进入了绝大多数照明应用领域,也包括汽车照明。和所有的照明系统一样,汽车照明也包括光学、电子控制、驱动、散热和外形结构等部分。其中,光学设计决定了形成汽车照明特殊的光斑形状 和光色分布,是整个灯具中最精密的部分,也是设计自由度相对最大的部分。因此,光学技术是针对LED车灯的技术布局中最重要的一个部分。

研究LED车灯光学技术的现状,最好的途径是从分析比对LED车灯专利入手。因此,编者调研了截止2014年国内申请的LED光学专利,共找到符合LED照明用光学系统相关的专利共计6503件,仅车灯专利就有841件,占我国申请专利数量的12.93%,远远超过其他单一照明领域的专利数量。由此可见,在光学设计研发成果中,LED车灯的研发成果是最丰富的。形成 LED 汽车照明如此重视光学开发的原因,包括以下几点:

1)、汽车照明灯具类别多,外观形态丰富,为光学设计提供了巨大的发挥空间。

2)、汽车照明技术要求特殊,需要独特的光学设计。

3)、汽车照明利润空间大,集合了最强大的光学设计开发能力。在LED汽车照明光学专利,前照灯的专利数量 超过了一半。此外,由于汽车前照灯的技术要求明确,设计虽然有相当自由度但放置灯头的空间大体相当,便于横向比对和总结汽车用照明光学系统发展脉络。因此,本白皮书针对光学技术的分析将集中在汽车前照灯展开。

前照灯照明规范光学性能对光学设计的要求

现存的汽车前照灯的主要标准体系有:中国GB标准、欧盟ECE法规、美国SAE标准、澳大利亚ADR设计规则等。

其中,欧洲ECE标准中近光灯配光要求规定了四个照明区域,相应的测试点如图1所示。该图中同时标定了路面不同远近位置在垂直接收测试面的映射位置。从标准可知,主要规定了9 个测试点的光度要求;远光灯相对简单,要求远光灯具有足够大的发光强度和足够宽的照明范围,远光光束中心(最大照度点)与中心点的比值大于80%,并设置了5个测试控制点。

中国汽车照明灯具应用现状与发展趋势(中)

对于近光灯的照明规范来说,参考图3.10描述的汽车照明路面模拟示意图,详细说明了ECE 欧标中规定的四个区域对应的实际照明情况。B50L称作防眩点, 距前照灯50m处迎面而来的车辆驾驶员眼睛的位置,为了降低对面车辆的眩光,设计中希望这个点的照度越低越好;50R、75R分别代表本车右边距前照灯50米、75米处路边的照度值,希望能够获得足够的照度;25L及25R分别表示灯具前方25米处的道路的左、右路边的照度值,同样需要一定的照度从而能够让驾驶员的视野更开阔;III区,又称为防眩区,表明车灯的眩目情况,一般需要控制在较精准的范围内,需要照度很低;IV区为过渡区,表示汽车在25米至50米范围内车道全宽的照明情况,需要获得尽量高的照度水平;I区称作近距离照明区,表示距车前25米以内的道路照明情况,在标准中规定得较宽松,但在实际使用的过程中都希望在距离车更近的位置开始获得较好的照明。

中国汽车照明灯具应用现状与发展趋势(中)

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