汽车外饰照明系统发展浅析

袁娇 杨博 陈冠华

（上海通用汽车有限公司武汉分公司，武汉433200）

【摘要】 随着汽车的日益普及，人们对汽车的需求已不仅仅满足于其基本性能，对其智能化及个性化也提出了更高的要求，车灯技术也随之持续发展。本文介绍了汽车灯具的分类及分布，对比了不同的车灯光源技术，点明了光源的发展方向，并预测了未来汽车外饰照明系统的发展趋势。

【关键词】 车灯；光源；智能化；趋势

0 引言

车灯作为汽车的眼睛，体现了一辆车的颜值与风格。近年来其更成为人们追求个性化、智能化的突破口[1]，光源技术迭代速度越来越快，从以前的百年才更新几代，到如今2-3年就更新一代，发展极为迅速。光源已从最初的白炽灯、卤素灯、氙气灯向LED灯、激光大灯等方向发展；功能也越来越强大，从仅需满足照明功能、驾驶安全需求到追求个性化、智能化、网联化需求转变[2,3]，矩阵式大灯、OLED尾灯、全像素大灯等新技术也应运而生。

1 汽车灯具分类及分布

汽车外饰灯具根据用途可分为照明装置和信号装置两大类，常见的照明装置有：前照灯（远近光灯）、前雾灯、倒车灯、牌照灯等，常见的信号装置包括：转向灯、位置灯、制动灯、后雾灯、回复反射器、日间行车灯等。当然也可按法律法规是否强制要求安装进行分类。目前要求强制安装的灯有前照灯（远近光灯）、转向灯、制动灯、后回复反射器、后雾灯、位置灯、牌照灯、倒车灯、高位制动灯，他们在汽车上的分布如图1.1所示，其他灯具则可根据需要，选择安装；

      图1.1 整车强制安装的外饰灯具

2 车灯光源简介及发展预测

2.1 车灯光源简介

从表2.1中可以看出，卤素灯亮度低，仅可照亮车前方50m的距离，并且使用寿命短，在设计过程中必须考虑灯泡的更换需求，但由于其价格低廉，穿透能力强，在低档车中仍然普遍存在；氙气灯可照亮车前方300m的距离，但其是通过电压击穿惰性气体发光，需要电子镇流器的辅助才能击穿气体，反应时间长，成本较高，且在雨雾天的穿透能力差，因此目前使用仍然较少；LED发光原理是直接通过将电能转化成光能，发出的光呈现白色，使用寿命长，且照射距离远；激光灯虽然可以照亮车前方600m的距离，照射距离最远，但由于目前发展技术不成熟，成本高，仅适用于远光灯，当前也仅在少数的几款高档车中使用，如宝马x7，劳斯莱斯库里南，奥迪A8。

表2.1 不同车灯光源的对比[4,5,6]

车灯类型	卤素（50m）	氙气（300m）	LED（300m）	激光（600m）
图示
优势	穿透力强，雾天使用，价格便宜，更换方便	亮度高，寿命较长，更换方便	颜色白色，寿命长，照射距离较远，实现更多造型	颜色白色，照射距离远
劣势	亮度低，寿命短，颜色偏黄	价格偏贵，加清洗机构，反应时间较长	散热性不好，容易形成雾气	价格很贵，只适用于高速远光功能
原理	在白炽灯内注入卤素气体，在高温下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，冷却后的钨重新凝固在钨丝上，形成平衡，提升寿命	通过电子镇流器，在充满氙气等惰性气体的灯体内，提高电压，电击氙气，产生电弧发光	发光二极管直接将电能转化为可见光的二极管	激光发光二极管的蓝光灯贯穿前大灯单元体内的荧光粉材料，转化成扩散的白光，

2.2 车灯光源行业发展预测

图2.1(a)、(b)是光源系统成本及份额随时间变化的预测曲线，由图2.1(a)可以看出随着时间的推移，LED技术不断成熟，LED车灯的成本优势逐渐凸显，在2017年其成本已低于氙气大灯，并且随着行业技术的发展，其价格仍然会进一步下降；卤素大灯由于技术早已成熟，成本一直较低，因此随着时间的发展，价格基本无太大波动；氙气灯由于需要高压击穿惰性气体才能发光，需要额外增加灯组部件，价格相对较高，随着时间的发展，价格下降幅度低。由图(b)可以看出卤素大灯由于价格优势，目前仍占有很大市场份额，在低端车型中仍然会继续存在；氙气大灯随着行业的发展，将渐渐退出市场；LED大灯随着技术的不断发展，成本逐渐下降，将逐步取代卤素大灯的地位，其市场份额预计在2025年前后超过传统卤素光源。

   图2.1行业技术预测

(a)光源系统成本的预测; (b)光源系统份额预测

3 外饰照明系统发展趋势

为迎合汽车智能化、自动化及网联化的发展，外饰照明系统也在不断创新，将逐渐朝着解放驾驶员，实现车车交流、人车交互，个性化定制等方向发展。

3.1ADB功能改善驾乘体验

如图3.1所示，图 (a) 为防眩目远光照明模式，当驾驶视野中有其他道路使用者时（如跟车或会车时），ADB 系统会自动捕捉其他道路使用者的位置，将相应位置的LED 调暗或者熄灭，避免对其他道路使用者造成眩目，保证驾驶安全；图 (b) 为防眩目远光高速照明模式，当车辆在高速公路行驶时车速超过100km/h且达到一段时间后，通过自动调节LED点亮的数目，对向车辆区域亮度将降低，确保高速行车时，远光不会对对向车辆造成眩目。图(c) 为全远光照明模式。在道路空旷且安全的情况下，开启全远光模式，提供最大光强，实现最远的照射距离，缓解驾驶疲劳。

图3.1 ADB远光光型模式

激光辅助灯— ADB环境下提升远光路面照度。蓝色激光从激光器射出，通过有荧光粉材料的通道，转为对人眼无害的白光，通过反射碗形成圆锥形光束射出车外，其原理如图3.2所示。激光大灯在布置上进行优化，以防碰撞引起激光外泄，一旦发现激光外泄，整套系统立即断电，避免照射到行人的眼睛，保证驾驶安全。

                图3.2激光大灯原理图

3.2投影式大灯实现人车交互

智能网联 DLP 全像素式大灯，实现人与车之间的互动，目前主要如图3.1的几种形式。通过智能化和网联化技术，对道路、车辆、行人、天气等进行感知，利用全像素技术，通过更细分的像素，实现在地面的图形投影，提醒驾驶路况的变化，如图3.3所示，让汽车驾驶更加智能，便捷。

图3.3 智能网联 DLP 全像素式大灯

PML（可编程智能大灯）通过应用数字微镜投影芯片、红外线夜视摄像头，并在独立的计算平台的支持下，实现超越传统灯光的照明与交互功能。 红外夜视摄像头，能更精准的识别车况及周边环境，从而缩短驾驶人员的反应时间，缓解驾驶疲劳；独立计算平台，可以更快速的判断路况，计算距离，输出影像，实现人车交互。

4 结论：

随着人们对汽车的要求越来越高，车灯技术发生了重大变革，将向更多元化方向发展：从光源来看，目前常见的光源主要有卤素、氙气、LED和激光，并且未来LED将成为市场的主流光源；车灯功能方面，也已从仅满足照明的功能需求和驾驶安全性开始向个性化、智能化、网联化需求等多维度方向发展。未来外饰照明系统将朝着解放驾驶员，实现车车交互，人车交互方向发展，为汽车早日实现智能驾驶贡献一份力量。

参考文献：

[1] 刘凌波. 汽车车灯结构及工艺优化设计[J]. 科技资讯, 2019, 17(2): 99-101.

[2]李祥兵,彭丽,王坦,赵晓茹,王春才.智能网联时代汽车照明系统的开发[J].汽车工程师,2020(12):28-31+48.

[3] 纪明君，陈新，李彪. 基于机器视觉的自动驾驶原理及应用[J]. 北京汽车，2019（5）：111－113.

作者简介：袁娇，湖南大学材料工程硕士 就职于上海通用汽车有限公司武汉分公司。