發光二極管前燈是汽車照明行業的突破創新,標志著自20世紀90年代初作為停車燈引進的第一個照明功能以來,發光二極管技術快速發展的頂峰。
目前,發光二極管前燈由于其復雜性和與傳統技術相比的高成本,暫時應用在高端市場。 但是二氧化碳排放在政治方面的討論以及由此引發的經濟和技術討論促使節能照明在市場的投放。 發光二極管前燈具備相應的發展潛力。 因為其不僅在環境方面方面具有優勢,還能使駕駛員在接近日光燈的光色下舒適駕駛。 此外,LED還具有高設計潛力,支持與不同光學產品的組合,車輛的品牌專用差異。 為了產生照明功能,在使用發光二極管時需要采用一個電子刺激的半導體來輸出照明。 光照分布通過不同光學模塊的單個部分照明分布疊加而成。 發光二極管前燈的照明通過自由形式光學分布,總和則是所期望的光照分布。 前提條件是單個光學元件良好的熱管理。 由于只有約10%的電能轉化為可用的光能,發光二極管的功耗必須非常有效地從LED芯片釋放到環境中。 以前市場上的全功能LED頭燈主要用于LED技術的前照燈功能(近光燈和遠光燈)。 自適應照明功能的高動態發展也將在未來進入發光二極管前燈領域。 目前,海拉已經通過第一個全功能LED頭燈和AFS功能提出了相應的實施方案。 隨著該方向發展的繼續,未來的發光二極管前燈與目前的氙氣大燈將達到相同的功能水平。 另一個發光二極管前燈的發展趨勢是能源消耗的優化。 這種所謂的EcoLED系統的特點是成本優化。 EcoLED的照明技術性能將高于目前的鹵素頭燈。
照明系統
第一個為照明為基礎的輔助系統是2003年推出的動態曲線照明。 該系統的照明模塊旋轉取決于轉向角。 這樣,曲線視線范圍幾乎擴大了一倍。
動態曲線照明的進一步發展表現為自適應前燈系統(AFS)。 在該系統下,道路照明參數取決于轉向角和速度。 基于這些內部車輛數據,可以借助VarioX模塊旋轉鼓產生不同的照明分布,例如城市、公路、惡劣天氣或高速公路照明。
再進一步發展就成了自適應燈光明暗界限(aHDG)。 在該系統下,照明分布的產生取決于車輛環境數據。 攝像頭檢測到迎面而來和前行的車輛,借助步進電機在毫秒時間內將VarioX模塊的旋轉鼓旋轉到所需位置。 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。
如果是無眩目遠光燈,則駕駛員可以持續使用。 一旦攝像頭發現其他行車人員,則會自動調整遠光燈分布。
發光二極管為未來提供了相反的可能性。 為了單獨設定位置,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移到危險源,并及早作出反應。
近光燈只是所有部分照明分布的妥協。 因此開發了一個帶自適應前照明的動態照明系統,根據速度和轉向角度提供最好的道路照明。 為了實現這一點,在光源和透鏡之間需要一個VarioX投影模塊和旋轉鼓。 旋轉鼓的特點在于不同的輪廓和可圍繞自己的縱向軸旋轉。 借助步進電機,旋轉鼓可在毫秒時間內旋轉到所需的位置。
對于速度高達55公里/小時啟動的市區用燈,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現路邊的行人。
速度在55至100公里/小時之間時,公路燈打開,可與傳統的近光燈相媲美。 VarioX模塊會產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計。
自適應前燈系統的遠光燈相當于常規的遠光燈。 這里也要求不能對其他行車人員造成眩目。
動態彎道燈也是自適應前照明系統的一部分。 根據轉向角的不同,前大燈最多旋轉15°,實現最佳的曲線照明。
使用惡劣天氣照明時可產生散發更廣的光束,從而提高在雨天、霧天或雪天的能見度。 為了減少自身眩光,應減少遠光燈的使用。
自適應前燈系統靜態光分布的進一步發展結合了該系統與一個攝像頭和相應的圖像處理。
第一步是自適應燈光明暗界限(aHDG):
擋風玻璃上的攝像頭檢測到前進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,則系統切換到遠光燈,始終為駕駛員提供最佳的視線。 此外,通過攝像頭可視區相關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一步改進照明。 頭燈照射范圍的設置是以其他行車人員眩目水平的控制為基礎。 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,尤其在高速和多轉彎行駛中,這往往不夠。 很多駕駛員并不使用遠光燈,因為他們擔心當車輛迎面而來時未能及時做出反應,從而導致其他行車人員感到眩目。
無眩目遠光燈的原理是始終開啟遠光燈,避免其他行車人員感到眩目。
該該系統由一個前置攝像頭、功能強大的軟件和智能照明技術組成,自動減弱可能會干擾其他行車人員的遠光燈分布區域。 這一點顯著增加了遠光燈在夜間行車條件下的使用。
當攝像頭檢測到交通區域內的行車人員可能感到眩目時,系統自動減弱攝像頭識別的行車人員所在范圍的遠光燈分布。 該減弱范圍甚至可以動態跟蹤檢測到的行車人員。 車輛正前方的照明為持續標準燈,照明水平與現今的近光燈類似。 燈光明暗界限可變區的亮度可局部調節。 無眩目遠光燈可通過VarioX投影模塊里旋轉鼓的特殊輪廓實現。 基于圖像處理和通過VarioX模塊智能設置,可使迎面而來的車輛位于眩目遠光燈的分布范圍之外。 對于駕駛者而言,遠光燈的照射范圍幾乎不變,但是與傳統系統相比,可視范圍大幅增加。