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因應新出行時代的汽車照明
由感測和視覺化融合的照明浪潮

【作者: ams OSRAM】   2023年08月20日 星期日

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在談汽車照明之前,先試著回答一個問題—「自動駕駛時代對汽車照明意味著什麼?當自動駕駛逐步普及,傳統照明又意義何在?」


艾邁斯歐司朗(ams OSRAM)資深行銷經理羅理表示,這是他近年來在跟客戶、行業專家聊天時,大家探討得比較多的一個話題。可以說,汽車照明,也在尋找自己的時代定位。


在回答這個問題之前,我們先系統瞭解新出行時代下的汽車照明。


新出行時代下的汽車照明

「從上世紀 90 年代開始,我們的LED產品就已經批量上車了。」


但當時,產品的應用還主要集中在汽車內飾,比如按鍵、儀表燈等的背光照明,隨後才逐步滲透到汽車尾部的訊號燈照明,再到汽車前大燈領域。


艾邁斯歐司朗在汽車照明領域的變遷發展仿佛是一個縮影,以一己之身讓我們看到汽車照明行業每隔5年漲起的不同技術浪潮(如圖一所示)。



圖一 : 汽車照明行業每隔5年的技術浪潮(source:ams OSRAM)
圖一 : 汽車照明行業每隔5年的技術浪潮(source:ams OSRAM)

「當然,我們能順應各個技術浪潮的反覆運算,一方面是自身技術的發展,以及隨之帶來的效率提升和成本下降;另一方面也是我們能夠帶來額外的價值。」


這個價值主要分為2部分,其一,設計價值,比如其LED系列產品應用在汽車尾燈,可以帶來造型優勢。小封裝更易組合的特點,也利於主機廠去推廣其品牌設計;其二,性能價值,其產品相比於傳統照明,會帶來安全性、亮度、壽命、可靠性的全方位性能提升。「僅以壽命為例,傳統光源的壽命一般僅為幾千小時,我們的產品壽命基本都是5萬小時起步,甚至很多能超過10萬小時,幾乎是覆蓋到汽車的整個生命週期。」


而汽車照明行至智慧聯網新能源汽車這個新出行時代下,一個由「感測」和「視覺化」融合的照明浪潮也因此到來。


幾乎所有的燈都在從靜態向動態轉變,同時所有功能型的照明也都在參與環境照明,而這都還不是全部。


比如,艙內艙外,趨勢不同。


艙內,RGB LED的無極調色烘托艙內氛圍;用創新性工藝和材料將織物和LED照明、甚至感測集合;從安全性考慮加入駕駛狀態監控(DMS);越來越多艙內的顯示器也慢慢過渡到3D顯示器,甚至是用Micro LED直顯的方式去替代傳統背光方式等——在不同應用場景提升人的互動以及體驗;


艙外,從普通的ADB,到像素化頭燈,在提升安全性的同時,增加駕駛的感知舒適度;車窗顯示;LiDAR感測等—這都是我們在汽車外飾上能窺見的中長期趨勢。


以點窺面:Micro LED照明大燈

若想以點窺面,羅理認為從像素化頭燈即可顯現新時代出行的變化。


道路環境其實很複雜。


以圖二為例,儘管是一張靜態的圖片,仍然顯示了出行環境的複雜,同向行駛的汽車、對向形勢的汽車,行人,非機動車輛,以及速度標牌,駕駛需要感知多維資訊。



圖二 : 照明環境(source:ams OSRAM)
圖二 : 照明環境(source:ams OSRAM)

而若是在夜晚,用合適的光源把環境照亮,從而方便駕駛去判斷就非常關鍵。


「開車的人都知道,如果夜晚時候對面來車將遠光打開,你的眼睛就會感到眩暈,這樣的情況不僅不禮貌,最重要的是不安全。」



圖三 : 像素前向照明可實現精確的去眩光(source:ams OSRAM)
圖三 : 像素前向照明可實現精確的去眩光(source:ams OSRAM)

解決方案當然不能是「關閉遠光,只開近光」,這樣雖然保障了對向行車的安全,但也會同時丟失不少可用資訊,伴隨潛在風險。


「因此,我們在ADB(Adaptive Driving Beam;自動調整遠光燈)的基礎上,創造了矩陣式大燈(Matrix Headlamp)。」


藉由把遠光的覆蓋區域化成不同的區塊(如圖三左下方,每一個豎條代表一個可控制的區域),借助相機鏡頭及感測器來輔助觀察並將燈光作為執行器,「有意識」地去自動控制每個光束的打開或關閉,以及燈光灰度的調節—在保證駕駛安全的同時,儘量增大駕駛的可視面積。


據悉,目前市面上已經量產的車型,最多可以把區間細分到100個像素左右,雖然有100個像素,但實際上每個區塊還是較大,能不能進一步拓展到更小角度的區分(如圖三右下角那種非常多小方格控制的光源類型)?


「因此,我們創新性地推出了一個全新產品系列,即Micro LED照明趨勢代表產品之一—EVIYOSR產品系列。」


在EVIYOSR系列中,艾邁斯歐司朗創新性地把其LED產品跟控制、驅動IC整合在一個封裝體中(如圖四所示)。



圖四 : EVIYOS—第一數位照明來源(source:ams OSRAM)
圖四 : EVIYOS—第一數位照明來源(source:ams OSRAM)

據悉,這個產品系列目前已經開發到第二代—EVIYOS 2.0,它在40mm2的發光區間中,包含25,600個像素的LED,這其中的每一顆LED都是可以獨立定址、控制其開關以及灰度。



圖五 : Active Pixel-LED:EVIYOS 2.0元件(source:ams OSRAM)
圖五 : Active Pixel-LED:EVIYOS 2.0元件(source:ams OSRAM)

這樣的Micro LED照明產品,不僅能夠帶來更好的照明體驗,同時也可滿足視覺化的需求,比如二維碼和字元均是EVIYOSR 2.0透過控制每一個單獨的LED像素來實現,透過光學投影系統,就可以將所要的畫面清晰投影到路面等,進而產生效果很好、精確控制的照明。


「基於EVIYOSR 2.0,我們還提供了更高的對比度以及熱阻效能,使得產品能夠更好應用在系統中。」


當然,除了EVIYOSR產品之外,市面上現在較為常見的是DPL或者雷射掃描的投影方式。而將3種方案進行對比(如上圖中的雷達圖所示),就會發現EVIYOSR這類Micro LED的解決方案,在多個維度,比如亮度、可視面積、能量優化、可延展性、空間使用以及最重要的系統成本等方面均表現領先性。


從系統層面來分析,上述方案中EVIYOSR 2.0在尺寸、重量減少一半的情況下,協助降低50%以上的系統成本,同時實現超過1倍的亮度。此外,EVIYOSR 2.0是一個主動式光源,相比DLP技術的被動式光源,可以在不使用時將功耗降到0。


目前,EVIYOS 2.0已經依計畫於今年下半年量產,而且由於其產品開發和搭載車型量產基本是同步進行,預期今年下半年,也會有全球首發搭載EVIYOSR 2.0的車型同步上市。


回答最開始的問題

就文章開端的問題—「自動駕駛時代對汽車照明意味著什麼?當自動駕駛逐步普及,傳統照明意義何在?」羅理是這樣回答的:


首先,他認為訊號燈不僅不會消失,甚至還會因為自動駕駛的到來得到加強。因為訊號燈未來很重要的一個作用是互動,告訴車上的其他感測器,以及周圍的人、車,也就是Car-to-X,當前車輛是在一個什麼樣的狀態下行駛;


其次,目前已有草案就ADAS自動駕駛狀態燈的顏色、安裝角度、位置和亮度進行定義,未來這套全新的燈光法規,也會給照明市場帶來進一步的規範提升;


再次,從另外一個角度來看,現在的自動駕駛執行機構,比如雷達、LiDAR等,在有一些條件下,它們的性能還是受限。特別是在夜間,它們仍然需要相機鏡頭的輔助,去進行感測器的融合,這就勢必需要高精度的照明,提升相機鏡頭的感測以及品質,以輸出更好的訊號品質,進而回饋到執行機構去做判斷;


甚至,目前已經可以看到傳統做照明的廠家和當前ADAS廠商已經就例如車身四周的四個角落安裝位置互相競爭、互相滲透。「這裡面誰會先一步成功,我覺得關鍵點在於軟硬體結合的能力。」


最後,伴隨智慧駕駛的普及,汽車也在越來越多脫離駕駛本身的概念,車艙也會愈加體現第三生活空間的概念,除了家和辦公區間以外,標榜第三生活空間的車艙需要很多燈光營造氛圍,也需要smart surface等一系列人機互動的視窗出現,這也會對未來車載照明、感測這部分市場,帶來不同的拓展和變化。


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