如何实现汽车前照灯系统设计？有什么解决方案？

自21世纪初以来，汽车照明应用在数量、种类和复杂性方面都有所增长，大功率LED的出现加速了这一趋势。从前照灯到仪表盘照明装置和车牌灯，汽车照明对车辆功能、风格、安全性和舒适性都至关重要。

每辆车的具体要求不同，造型各有不同且很复杂， 外加各地法规也不同，车辆照明系统的光学设计过程也因此极为复杂。因此，开发者们更加依赖汽车照明设计软件来进行创新。在整个光学系统的开发过程中，高端仿真软件起着十分重要的作用，从验证设计可行性的光学概念到得出完整、高度精练且经过验证的产品，开发者都通过软件进行创建、仿真和验证光学模型。除了获得表征光学性能的各种测光数据外，开发者们还使用逼真的图像来准确模拟车辆灯光在现实生活中的样子。所有这些任务都可以在软件中以虚拟的方式完成，从而降低建立物理原型所耗费的时间和成本。

在本文中，我们将进一步介绍汽车照明的类型和功能、光学建模和仿真的重要性、车内照明和车外照明的不同规格，以及新思科技光学解决方案系列将如何有效帮助开发者。

一个高品质氙气灯泡是这样诞生的

我们走进国内一家氙气灯的生产制造工厂——岩崎照明，来了解一下如何历经十几道精密工艺的锻造，才能最终生产出一支合格的高品质氙气灯。我们看到，国内生产企业愈来愈注重这种精益求精、追求极限的精神，不断赶超飞利浦等国际品牌，甚至在产品质量及性能方面已经实现了部分超越。岩崎灯泡的线束分离设计，不会因为高温融化导致灯泡焦点的微小偏移，使得在高温下长期工作的灯泡焦距更加稳定。国内海蓝星安定器自从2007年已经为飞利浦OEM生产，凭借低于千分之五的不良率和三年免费保修的承诺赢得了消费者的认可。世界格局在改变，我们真心希望国产品牌抓住机遇，不单单满足于代工生产，早日实现自主品牌成长和国际化。

1.原材料的检测

奥地利钍钨电极的导电性能检测。超高纯度硅玻璃灯管内外管径的测量，都是在极力保障每一只氙气灯的高品质

2.菱形玻璃内球泡壳制作

独特的菱形玻璃内球泡壳这一设计，增加了发光部位的管壁厚度，提高了灯管的耐高温下和避免了电弧闪动，发光形更加稳定，有效防止炫目

3.菱形球泡误差检测

制作好的菱形球泡，还需要在高倍显微镜下，接受泡体管径检测，确保光形效果达到理想状态

4.精准电极定位

氙气灯对电极的定位要求极高，电极间的距离需要精细到0.1毫米，高精度的电极定位，才能保证更好地导电性和电压稳定性

5.可视化无尘真空处理

进入到这一工序的半成品，将在高真空箱中进行排空、放置药丸等工序

6.极致低温凝缩工序

通过零下196度的极致低温，凝缩内管中的氙气，保障球泡内凝聚足够高浓度的氙气。

7.出厂前测试

不同灯型安装不同的底座之后，每一颗灯泡都要经受出厂前严格的灯光测试

两手都要硬的“灯厂”——奥迪

拥有一双复杂而精致的大灯已成为奥迪车非常显著的特征，更有国内网友戏称奥迪为“灯厂”，可见奥迪在车灯技术方面走在各大整车厂前列。激光大灯较之宝马，奥迪也一点不弱，车型跟进很快，最先是奥迪SportQuattro概念车，而后有了第一部量产车——奥迪R8LMX，如今全新奥迪R8也公布将会装备激光大灯。在LED大灯方面，奥迪已经有10余年研发经验，旗下的A3、A6、A7Sportback都装备了LED灯组。前不久，奥迪将这一技术更上一层楼，发布了全新的矩阵式LED大灯光源技术，并首先搭载到改款A8和S8上。

奥迪R8LMX激光大灯

奥迪A8带无炫目远光灯的LED矩阵式大灯

单从卖相上看，这种全新的矩阵式LED大灯那是相当超前。它能够动态管理矩阵中LED灯管。比如它可以根据光源传感器侦测到的数据，自动调整矩阵中的LED光源，从而避免灯光直射前方的车辆或者行人，让行车更加安全。而且，这种矩阵式LED大灯还专门设置对行人的保护。当夜视辅助摄像头侦测到前方行人或动物时，“保护”灯组便会自动发出三次光线频闪以警示驾驶员和行人潜在的危险，降低夜间意外发生的概率。这种闪烁十分人性化，并不会晃到人眼，只照到头部以下的地方。

LED大灯执着者——奔驰

奔驰S65AMGCoupe上装备的施华洛世奇水晶LED大灯相当奢华

尽管宝马和奥迪争前恐后的推出自家装备激光大灯的车型，但奔驰对于激光大灯却一直不屑一顾，奔驰的高层甚至直接表示暂时不需要激光大灯这种“噱头”技术。奔驰多年以来一直专注于LED大灯，从集成部分LED光源到全LED，乐此不疲。如此痴迷于LED，奔驰的“任性”当然有自己的道理，除了美观和可塑性强之外，LED灯的优点众多。光强高、能耗低、寿命长、价格低。奔驰认为这些优点让LED灯能够迅速取代目前主流的卤素灯甚至是氙气灯。如今，奔驰几乎已经将LED大灯装备在全系量产车型上，即便是国产入门级奔驰C级也都标配LED大灯。不过跟奔驰最新发布的多光束LED大灯相比，奔驰C级的这个LED大灯太小儿科了。新一代LED大灯由多达84颗LED光源组成，这比新一代S级的LED大灯的56颗还要增加了28颗。而且这84颗LED都可以进行单独的控制，带来最直接好处是让大灯更亮、照得也更远、也更加的智能，为驾驶员提供更加安全的照明服务。

奔驰的新一代LED大灯由多达84颗LED光源组成

奔驰把自己的多光束LED大灯技术分成了三个发展阶段，第一阶段是集成24颗可单独控制的高性能LED灯泡，第二阶段是集成84可单独控制的高性能LED灯泡，第三阶段是使用LED芯片将照明效果提升到超过1024像素的水平，使得照明效果更加清晰、接近自然光。目前刚进入第二阶段，未来LED大灯同样也会向着更智能化方向发展，自动切换远近光、自动识别并警示路上行人这些目前只有旗舰车型上才有的功能会逐步普及开来。

激光大灯先行者——宝马

对于激光大灯的研发，宝马无疑是始作俑者，在研发首款混合动力超跑——宝马i8的时候，宝马就与欧司朗合作共同研发全球首款激光大灯。目前上市的宝马i8标配LED大灯，激光大灯是选装件。而且这套激光大灯并不是完完全全以激光为基础的，近光灯依旧是LED的，只有远光灯才是以激光为光源。

激光大灯由于其体积小，所以能够为设计师留出更多前端设计造型的空间余地。与LED相比，激光大灯大约可节省30%的能耗，且照射范围更广，射程可达600米。另外，激光大灯与宝马远光灯辅助系统配合，可防止因驾驶者未及时将大灯切换为近光灯或完全忘记切换近光灯，而使其它道路使用者感到眩目。汽车发出激光光束，是否会对车外的人员或是动物造成伤害呢?这点大可放心，宝马这套激光大灯并不是毫无遮挡直接向车辆前方发射，而是先以三道激光束射向一组反射镜片，经过反射后，激光能量将聚集在一片充满黄磷的透镜里，此时黄磷受到激光的激发，会发散出强烈的白色光芒，这束白色光芒再往后照在一片反光器上，最后往车辆前方射出一道明亮的白色光线。这道白光对眼睛并不会造成刺激或伤害，而且激光大灯的亮度色温都经过研究，照射效果符合人眼的视觉习惯。

汽车前照灯是汽车的重要功能件和法规件，灯光在照亮前方道路的同时，既不能对对面车辆产生炫目影响，而且也一定要使灯光照射到前方路面，以确保驾驶性和安全性。

由于汽车悬架的影响，当汽车的载荷情况发生变化或者车速发生变化时，车身相对于路面的倾斜角往往会发生很大的变化，这将引起近光灯照明距离和照明方向的改变。当汽车载荷增加或者加速时，汽车会出现后部下降、前部升高的现象，这将导致灯光线抬高，使得迎面来车的驾驶员炫目，同时会造成驾驶员视野变窄;而当汽车突然制动时，会出现前部下降后部升高的现象，这时车灯光线会压低，大部分灯光照射到路面，影响其功能和行车安全性。

1背景技术 1898年，哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯，车灯就诞生了。最初的前照灯不能调光，所以在会车时有些晃眼。为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。这种前照灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置，操作起来很不方便。

随着人们生活水平的提高，顾客对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求不断增加。现在根据法规的要求(GB47854.3.2.6.2.2)，驾驶员对前照灯灯光调节必须坐在驾驶座位上来操作。所以目前一般都是在汽车仪表板的左下方装配一个灯光调节开关，驾驶员通过安装在室内的灯光调光开关来调节前照灯灯光高度。

2电动机调光系统原理 在电动调节灯光系统中，一般电动机多采用小功率的直线型调节电动机。该电动机是一种用于短焦距前照灯灯光在垂直方向上可达距离的调节设备。整车内的前照灯调节开关将不同的调节电压输出给调节电动机，电动机根据自身特性曲线以及输入的电压值，控制电动机调整杆的运动行程，从而达到灯光调节的目的。

3技术方案 关于前照灯调节开关与灯光角度调节的匹配，目前大多数汽车上的灯光调节开关是有级调节，此类有级开关类似档位。每个档位位置固定，不能微调灯光照射距离。通过对前照灯调节开关内部电位器在不同档位阻值的设定，使前照灯调节开关输出不同的电压，调光电动机根据开关输入的电压调节灯光反射镜位置，以实现前照灯水平照射距离的调整。由于电动机有工作电压的限制，一般在设计灯光调节开关时，要严格控制调节开关输出的电压范围，以免造成电动机空转或者停转导致灯光失效等异常情况。此技术方案解决了汽车上前照灯调节开关档位与整车载荷不匹配的问题，满足了灯光照射的法规GB4785要求，提高了汽车的舒适性和安全性。