现代汽车照明系统的发展趋势

2011-11-09 20:03:23来源: 互联网 关键字:现代  现代汽车  汽车  汽车照明

  目前, 汽车照明系统正在经历着重要变革, 不仅HID和LED光源得到了更广泛的应用,而且汽车照明系统也日益智能化。并且在智能化的范围不断延伸,汽车生产商们正在用更安全、更环保、设计更精美以及更省油料等优点来吸引用户。与此同时, 新车款型也必须符合最新的规定,这就导致了新技术不断得到应用。

  在轿车的灯具中, 除了牌照灯之外, 主要作用是为驾驶者提供路面照明, 在一定情况下也可以起信号作用,例如超车时闪烁大灯以示对方注意。外信号灯则是为方便其他驾车者识别本车轮廓和判断本车动向而设置的。其中转向指示灯和制动灯是极重要的信号指示灯,它对于汽车安全关系重大。为了进一步提高安全性, 近年来, 轿车广泛采用副制动灯-高位制动指示灯,安置在后档风窗的位置以吸引他人的注意。

  

  汽车照明系统是汽车的三大安全件之一, 是最主要的主动式安全装置。如轿车大灯, 它是保障汽车安全运行的重要部件, 前照灯的灯照距离越远,配光特性越好, 汽车行驶的安全性能就越高。由于汽车照明是行车安全的关键部件, 因此, 外照明灯和外信号灯,都属于强制性检验的项目。鉴于灯光对于汽车行驶安全有着重要的作用, 各国都有严格法规要求。要改变传统的灯光方式,首先要研究法规问题。为此,欧洲已经组织了汽车制造商( 如宝马、罗浮、奔驰、大众/奥迪、福特、沃尔沃、雷诺、标致、雪铁龙)、灯具系统供应商及灯具制造商一同参加的工作组, 开展研究以使在灯光设计上能有更大的自由度, 逐渐走向适应式灯光, 并提出新法规的建议。

  汽车生产商们正在用更安全、更环保、设计更精美以及更省油料等优点来吸引用户。与此同时, 新车款型也必须符合最新的规定,这就导致了新技术不断得到应用。

  目前, 汽车照明系统正在经历着重要变革, 不仅HID和LED光源得到了更广泛的应用, 而且汽车照明系统也日益智能化,并且在智能化的范围不断延伸。例如头灯甚至可以转化任意角度, 以便驾驶者看到偏僻的角落, 不过这还取决于汽车的行驶速度。另外,汽车内部的照明系统对汽车内环境也有着重要的影响, 设计工程师们也正努力使这一系统与内环境更加的融合。随着汽车技术的发展,轿车前照灯发生越来越大的变化。在现代轿车上,过去那种可装卸的白炽灯泡和白炽真空前照灯都先后被淘汰, 取而代之的是卤素前照灯,它在近几年时间就席卷全球, 成为各国轿车前照灯的主力。目前, 很多生产厂家都开发出各种不同的样品正在进行试验,有的智能式前照灯已经装在最新样车上。

  主动式旋转头灯

  在未来几年中我们可以看到Audi先进的前灯照明系统, 从上到下: 角灯照明系统和转向锁与速度输入的响应; 前灯旋转;前灯光束形状随周围环境的变化而变化。

  其实, 部分雪铁龙车型早在几年前就已经开始应用这种旋转头灯,不过这种技术并没有普遍流行。但是现在这种主动式旋转头灯再次被人们提起, 并且将会比以前具有更好的应用。

  Audi 先进的头灯照明系统( AFS) 在汽车中的应用被寄予厚望。事实上, 这一技术的最基本的照明系统( 角灯照明系统)已经用在Audi A8豪华汽车和其他的一些汽车上。但是所提到的这种系统更有意思的是:它们甚至在汽车开始拐弯以前就已经可以照到周围的拐角。

  在Audi系统中, 侧面照明主要取决于转向角, 不过, 它同时还与汽车的速度有关。例如, 当汽车行驶在高速公路上时和在市区时,当相应的输入信号进入到系统( 包括GPS) , 前灯自动的改变光束宽度、角度和范围。目前所销售的豪华汽车几乎都装配了GPS导航系统,因此这一系统非常可行, 而且该系统的安全性能是显着的。

  传统的近光灯在曲率半径为190m拐弯时, 传统的近光灯可以提供的照明范围仅有30m,而该系统可以达到55m.采用HID照明技术的主动照明系统已经广泛的用于Mercedes汽车上。独立的微控制器,通过处理来自转向角和速度的传感器的即时信息, 控制电动机旋转对应的前灯。另外, 传统的主动前灯可用来减少对驾驶者造成眩目的机会。

  BMW 照明系统

  BMW像素照明系统, 这是德国汽车制造商不久前开始研究的技术, 这就是所谓的“pixelheadlights” 系统,它采用480,000个独立控制的显微镜片取代了传统的发射镜功能。这种方法形成的前灯光柱形状完全符合驾驶者的驾驶条件,同时还不会产生耀眼的远光照明。并且在拐弯、城市、高速公路和恶劣天气时具有独特的照明效果, 另外, 它的附属光还可以照亮道路标志。

  BMW Pixel light前灯系统可以给驾驶者提供特别的提示、警告信息, 例如左转时光束显示出相应的左转箭头指示信息。


  

LED前大灯和智能化前照灯

  LED前大灯:北美国际车展登场的福特概念车中, 其中一辆将结合环保科技, 采用太阳能作为照明系统的电力来源,在日间有阳光时采集能量, 加以储存之后, 夜间便可提供灯光照明使用; 而另一辆概念车则使用发光二极管LED取代传统灯泡,因为LED拥有高亮度、反应时间短与使用寿命长等优点。以往LED通常应用在尾灯,此次福特工程师将这种技术巧妙地应用到汽车前大灯上。2007款林肯Aviator也将全面采用此全新的照明系统,可以预见将来福特旗下的所有车型皆有可能采用此头灯照明系统。福特将成为第一位将LED置入头灯设计并实际量产的车厂。在全新的照明系统中,除了将AFS主动式转向照明系统加以运用外, 同时结合了LED光源, 主灯仍采用传统的卤素灯泡,拥有高亮度的光源但却又没有HID的炫目疑虑, 加上LED的辅助照明, 使得车辆能拥有全方位的照明能力。

  智能化前照灯系统: Hella运用高压气体放电集成远光的双氙气前照灯批量生产已经成熟。在此基础上,该公司新开发出动态转弯灯。动态转弯灯是智能化前照灯系统的一个重要组成部分,这项新技术极大的提高了驾车的安全性和舒适性。动态转弯灯的特点是在不同的转弯半径下, 该前照灯能够在水平±150度之内摆动,这使得转弯时近光灯照亮区域几乎扩大了1倍,以帮助驾车者能够更好更快地适应弯道路况。当转弯半径为190m时,普通前照灯可以照亮前方弯道30m左右处,而动态转弯灯可以将照亮弯道区域再延长25m左右。在激活远光灯功能时, 动态转弯灯同样发挥作用。

  卤素前照灯

  传统的大灯有两组灯丝, 分别射出远和近的光束。远光束亮些,照得远些, 主要用于高速行驶; 近光束暗些, 照得近些,主要用于会车。何时用远灯或近灯皆由驾车者操纵, 而且前大灯的每组光束强弱是不可调的,角度也是在安装的过程中就调整好了。随着轿车的行驶速度的不断提升, 传统大灯的照明已经日益显示出它的弊端,在转弯、会车、雨雾天及在高速公路上行驶, 两光束的大灯会使驾车者不易看清路面, 视野狭窄, 也容易造成对方驾车者眩目。

  传统的车灯是由一根紧密盘卷的细钨丝装在一个充满惰性气体的灯泡中组成, 当电流通过钨丝时,它会燃烧起来并发出白热光,在高温的作用下, 钨丝中的钨原子处在蒸发状态, 时间一长, 蒸发的钨原子会越来越多, 钨丝会越烧越细,最终被烧断,钨原子会沉积在相对较冷的灯泡玻璃上, 日久天长就会有一层阴影, 遮住光线的照射,灯的亮度就会减弱。电光学工程师针对上述问题研制了卤素灯,这种灯就是在灯泡内的惰性气体渗入少量的碘(碘是化学元素中的卤元素),从灯丝蒸发出来的钨原子与碘原子相遇反应, 生成碘化钨化合物,当碘化钨化合物一接触白热化的灯丝(温度超过1450℃), 又会分解还原为钨和碘, 钨又重新回到灯丝中去,碘则重新进入气体中。如此循环不已, 灯丝几乎不会烧断, 灯泡也不会发黑。所以, 卤素前照灯比传统的白炽前照灯寿命更长,亮度更大。现在的卤素灯玻璃是用石英制成, 又称作石英卤素灯, 可以承受很高的温度。

  卤素灯主要用作汽车的前照灯, 有其独特的配光结构。每支灯管内有两组灯丝, 一组是主光束灯丝,发出的光经灯罩反射镜反射后径直向前射去, 这种光源俗称“远光”; 另一组是偏光束灯丝, 发出的光给遮光板挡到灯罩反射镜的上半部分,其反射出去光线都是朝下漫射向地面, 不会给对面来车的驾驶者造成眩目, 这种光源俗称“近光”。

  目前的轿车前照灯总成比较流行低风阻的新型内装式灯具, 外型与车身轮廓相配合做到浑然一体融于车中。同时, 灯罩也做了改革,采用新型聚光玻璃, 能提供更远更广泛的视野区域, 不易使迎面而来的驾车者造成眩目, 日本凌志轿车就装配了这种前照灯。

  氙灯

  虽然氙灯的成本比卤素灯高,但由于性能优越, 亮度、色温、防眩目和耐用等方面氙灯都比卤素灯好,因此在汽车上日益受到重视,已经有越来越多的中高级乘用车使用氙灯。卤素灯与普通灯泡一样有灯丝, 而氙灯则是没有灯丝,这是氙灯与传统灯具最重要的区别。氙灯是利用两电极之间放电器产生的电弧来发光的,如同电焊中产生的电弧的亮光。高压脉冲电加在完全密闭的微型石英灯泡( 管) 内的金属电极之间, 激励灯泡内的物质(氙气、少量的水银蒸气、金属卤化物) 在电弧中电离产生光亮。这种光亮的色温与太阳光相似, 但含较多的绿色与蓝色成份,因此呈现蓝白色光。这种蓝白色光大幅提高了道路标志和指示牌的亮度。

  氙灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上, 同时电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%以上, 所以氙灯具有比较高的能量密度和光照强度,而运行电流仅为卤素灯的一半。车灯亮度的提高也有效扩大了车前方的视觉范围,从而营造出更为安全的驾驶条件。氙灯的变压器和电子控制单元控制电弧的放电过程, 保证了光亮的稳定性及连续性。由于氙灯没有灯丝,因此就不会产生因灯丝断而报废的问题,使用寿命比卤素灯长得多。据介绍,氙灯使用寿命相当于汽车平均使用周期内的全部运行时间。更重要的一点是, 氙灯一旦发生故障不会瞬间熄灭,而是通过逐渐变暗的方式熄灭, 使驾车者能在黑夜行车中赢得时间, 紧急靠边停车。氙灯还有一个好处,在安装正确的情况下不会产生多余的眩光, 不会对迎面来车的驾驶者造成干扰。

  采用氙灯增加了汽车前灯总成形状设计的自由度, 即提高了对汽车前照面设计的任意性。通过研制结构紧凑的前大灯总成,进一步提高了汽车的空气动力学性能。目前, 为了减少成本简化结构, 一些轿车的四灯制前照灯采用氙灯与卤素灯混用方式,远光系统用氙灯,近光系统用卤素灯, 充分发挥各自的性能。

  尾灯

  虽然没有象前灯的发展那样引人关注, 但尾灯系统同样发生了巨大的变化。其中的一个方面是智能化, 就是使汽车尾灯自动的执行工作,改善与其他道路使用者之间的交流功能。例如, 如果频繁的忘记关闭或者误用雾灯就会自动的由尾灯取代, 不过这还要取决于具体天气条件。

  用于照明系统中的传感器会探测透镜周围的环境状况、污染物,甚至速度和交通信息。当有汽车尾随时, 输入信息经分析后,尾灯的工作方式自动改为“有雾”状态,减少尾灯的亮度,避免车祸的发生。通过采用脉冲宽度调整LED,尾灯的亮度可以很轻易的以低成本的方式实现在很大的范围内的改变。另外一种智能技术是紧急刹车后,自动紧急后灯就会亮起( 这种技术在一些汽车中已经实现, 不过是在安全气囊打开后) 。

  通过采用LED矩阵,尾灯的形状和亮度可以相应的改变。这种方法还提供白天和夜间的model-to-model改变及软件驱动改变。如果LED矩阵用于尾灯,现在尾灯已确定的形状将来可能不会再延续下去, 他们的形状可以由软件命令来确定和改变, 这有可能取决于法律的规定( 刹车灯和指示灯),例如, 刹车灯与倒车灯可以变成不同形状。最后,刹车灯的照亮范围也可以由汽车行驶速度的快慢来决定。BMW概念车X-Coupe已经采用了该技术, 在开始刹车时,刹车灯只有外围亮。随着踏板压力的不断增加, 照明的范围逐渐的向内延伸, 全刹车时, 整个区域被照亮。

  目前, 红色LED已经开始被用在一系列的汽车刹车灯上, 低功耗、快速点亮和较长的使用寿命使它们具有了比传统灯更先进的优点。

  内部照明

  随着消费者对汽车舒适性要求的提高, 汽车制造商不断开发新技术以缓解汽车行驶中的驾驶者和乘客之间的心理压力,内部照明技术也随之更加先进。Audi A8在门套、把手( 内、外) 、门饰及驾驶者放腿脚的搁脚空间等地方都安装了相应的照明灯。

  不过, 事实上, 汽车内部的照明系统仍保留在比较初始的阶段,照明的方式和控制通常用手来实现,其他小舱的灯也仅是几个离散的。内部照明系统应该营造出一种安宁的氛围。当汽车在夜间停止行驶和驾驶者离开汽车时, EL条可以朦胧的照射车门。

  这种所谓的“心理”方式已经在Mercedes SL系列汽车上开始应用, 包括: 照亮汽车驾驶者和乘客搁脚空间,产生一种广阔空间的舒适感觉; 车门把手凹陷的夜间照明灯, 有助于黑暗中乘客的开门; 汽车后视镜中央安装有综合照明灯,可以发出温和的光。

  为了确保良好的状态, SL系列的汽车上装有一个特别的传感器来探测周围光的亮度, 测定的信息传送到控制模块,最终决定内部的光亮强度。

  我国车灯生产前景广阔

  未来的汽车照明系统的前景是令人兴奋的。先进的前灯、可变亮度的尾灯和更人性化的内部照明系统是全新的汽车照明技术,在不久的将来我们就会看到它们的应用。

  伴随着汽车使用率的日益提高, 国内外汽车厂家纷纷抢滩市场,形成群雄争霸之势, 从而加速推动中国汽车市场的变化。在未来几年中,我国汽车市场将发生四大变化:

  一是国外汽车厂商在中国销售日益本土化; 二是国外汽车厂商和中国汽车正以战略联盟方式发生变化,更趋于灵活开放;三是随着中国消费者对汽车的消费鉴别能力日益提高, 国外车商不得不将最先进的车型同步引进中国销售;四是一些主要汽车生产国开始在中国生产汽车并出口到其他国家地区。汽车市场的变化, 无疑给汽车配件生产提供了绝佳良机,同时也提出一系列问题, 那就是如何在环保技术改进、产品质量等方面进一步提高, 这样才能从根本上适应市场变化的需求。

  汽车、摩托车灯泡的生产, 一方面要根据市场需求而确定生产计划, 另一方面又应根据其发展增长速度进行配套生产。随着经济的不断发展,中国的汽车制造业一步步向世界迈进, 汽车生产速度也在加快。据了解, 在汽车生产迅猛增长的同时, 也给汽车配件的生产提出了更高的要求,一定要生产更适合汽车变化的产品。在生产车灯方面, 如做好卤素型H1、H9 和800、900系列新型汽车灯泡的生产,努力开发金属卤化物汽车前照明灯等新光源。然而, 有些灯饰制造业较为发达和集中的地方,极少或者根本看不到有生产汽车、摩托车照明灯泡的迹象, 许多企业在生产该类产品时缺少必要的技术、设备等。

  其实, 随着国企改革, 国有经济的逐步退出, 民营的中小企业可以大张旗鼓地利用国企多年培养出来的优秀技术人才,研制汽车、摩托车灯泡生产的新技术, 这也会成为民营企业发展壮大的另一出路。业内人士称, 车灯生产缺口大,我国现有政策优势、市场优势、生产厂家优势,又有集群型灯饰生产群体等, 如把握好商机, 定能造就一批生产汽车、摩托车照明灯的巨头

 

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/1109/article_4661.html
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