帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
公路照明:進階光電子技術展示在汽車行業之價值
 

【作者: Mark Patrick】   2019年09月19日 星期四

瀏覽人次:【1743】
  


世界各地進行的大量研究顯示,在夜間發生的道路交通事故比例要大許多,這是由於駕駛員在夜間駕車時遇到的較差照明條件所致。



圖一 :  近年來頭燈技術已成為汽車工程團隊的主要關注點之一。
圖一 : 近年來頭燈技術已成為汽車工程團隊的主要關注點之一。

駕駛員能夠看到更清晰的視野,發生事故的幾率就越小,因為可以有更長時間對前方的狀況作出回應,從而減少發生碰撞的可能性,並且儘量降低傷害。提高汽車頭燈運作性能可以使汽車製造商相應的車型更加安全,因此,近年來頭燈技術已成為汽車工程團隊的主要關注點之一。


過時的照明技術

多年來,鹵素和氣體放電式(HID)氙氣燈一直是汽車頭燈的主要候選技術。由廣受尊敬的標準組織國際電子電機委員會(IEC)編制的測試資料表明,在耗電35W時,氙氣HID燈可以提供強度為3,000lumen的光輸出,而鹵素燈則需要大約55W的功率才能產生1,450lumen。氙氣HID燈比鹵素燈具有更長的平均壽命(2,500小時相較500小時),並且不會隨時間推移而產生傾斜。相反,鹵素燈則建議每三年更換一次,因為調整光束的最佳傾斜角度可能會滑動。


氙氣HID頭燈的不足是需要比鹵素燈更高功率的電源,因此控制器和變壓器都是強制要求。不同國家的法規也可能意味著需要額外的設備(例如鏡片清洗和自動光束高度調節器)。必須承認,氙氣燈技術相較鹵素燈確實有助於提供更好的前方道路照明,但測試已證實這種效果隨著距離的增加而顯著下降(超過75米後剩餘照度很少)。正是氙氣HID燈和鹵素燈各自功能的局限性意味著它們現在開始被基於LED的技術取代。


採用固態技術之汽車頭燈

LED已經用於汽車內部照明相當長時間,可為車內乘客提供多種顏色選擇以適應乘客的情緒,並可使旅行時的環境更為舒適。LED也可用於尾燈、轉向指示器等。現在,它們也越來越普遍地用於汽車頭燈,這在高端車型中尤為明顯,並且隨著生產批量的不斷增加,LED在低端車型方面的吸引力也開始變得更加明顯。


如你所料,基於LED的汽車頭燈可以勝過剛剛討論過的兩種已有技術。首先,其效能要高很多,產生相同水準的照明,平均下來相較鹵素燈泡減少80%的功率,相較氙氣HID燈減少60%的功率,這對車輛的電力消耗具有正面效果,可以獲得更高的燃油經濟性。


LED在汽車環境中還可提供許多其他優勢。LED運作更加穩定,平均壽命約為10,000小時(相較傳統燈泡長20倍)。它們產生的光輸出具有更好的定向,光束很窄,因而照明可以非常精確。相較白熱燈,這些LED的回應時間也提高了200ms。可以為駕駛員提供更長的回應時間,例如前面車輛亮?車燈的狀況。


其它層面

固態汽車頭燈不僅具有運作性能和使用壽命等優勢,使這種技術具有強大吸引力,除此之外,這種技術還可以提供相較白熱燈更廣泛的特性和功能。


這裡給出一個重要用例, LED矩陣可以控制運作,從而能阻止部分前光束。因此,相向而行的車輛駕駛員(以及行人和野生動物)不會感到眩目,從而有助於減輕可能造成的嚴重交通意外。Audi A8等一些車型已經在使用一列微小的數字微鏡來實現這一目標。


LED頭燈產生的光束形狀也可以改變,以便更好地應對周邊環境,例如道路的傾斜和彎曲等狀況,並確保最佳照明主要集中在最需要區域。這種主動頭燈轉向(AFL)技術,有時也稱為主動調整頭燈(ADB)技術,無需電機和類似設備,僅仰仗電子設備進行所需的光束更改。


另一個有價值的特性是當車速增加時,能夠擴大光照的範圍,因而駕駛員將能夠有更多時間來識別和回應前方任何問題。


不言而喻,採用經受嚴格標準化測試的LED非常重要。LED的突然意外故障可能會極大地危及道路使用者的安全。國際電子電機委員會已經發佈了汽車LED的確定性標準IEC 60810:2017,該標準總體上是基於汽車電子委員會(AEC)針對矽半導體的早期標準,解決了整合到任何道路車輛中的LED相關問題。


當然,領先的製造商認識到了相容標準的必要性。Lumileds的LUXEON F產品系列由高功率、1.9mm x 2.3mm格式LED組成,並且完全符合AEC-Q101標準和歐洲經濟委員會(ECE)關於顏色的規格。這些產品旨在支援包括AFL在內的汽車功能智慧系統,並滿足外部照明系統嚴格的可靠性、性能和壽命測試要求。該產品系列尺寸很小,即便在某些空間非常有限的應用狀況下也可進行部署,其業界領先的散熱性能可以簡化附帶的散熱元件。Osram的Oslon Black Flat S 系列由表面黏著LED組成,輸出為1650 lumen,每個封裝中最多有5個可單獨控制的發光元件。它們不僅能使頭燈光束成形,而且可以在需要時阻擋特定區域。



圖二 : Lumileds的 LUXEON F產品系列。
圖二 : Lumileds的 LUXEON F產品系列。

用於上述主動光束調整用途的LED需要提供相較以往技術更大的光強度。因此,當涉及到支援的驅動電路時,需要額外的增強性能,以便能夠將足夠大電流輸送到發光元件。Texas Instruments的TPS92515-Q1是一個多通道、高邊(high-side)線性控制器IC,可配置為在分流FET調光週期的開/關期間保持恒定的峰間紋波(peak-to-peak ripple),從而在整個分流FET調光範圍內保持線性回應。它整合了一個高精度的片上脈波寬度調變(PWM)發生器,支援電流降額。這樣可以在高輸入電壓條件下保護外部MOSFET,以確保系統可靠性。


在頂級豪華汽車市場,光電技術的創新使得下一世代道路安全機構(如ADB/AFL)成為可能。然而,所有這些都必須付出代價,很大程度上是源於與之配套的附加電子電路。當下的訣竅是生產更具成本效益的解決方案,以滿足更廣泛的車輛需求。和以往任何技術一樣,在達到一定規模經濟後,所有LED相關應用都會發生。


(本文作者Mark Patrick任職於貿澤電子)


相關文章
工業4.0催化轉型 驅動PLC智慧變革
智慧型水耕蔬菜雲端控制系統
卓越的編碼器技術滿足不妥協工業環境應用之要求
邁萃斯之質量競爭力 宋賢德:將藉產品模組化來提昇產量與品質
無刷直流馬達控制應對新挑戰
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新品
mbed
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Arduino
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Raspberry Pi
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
  相關新聞
» 拆解2020年 集邦拓墣提明年產業大預測
» 2019數據創意提案大賽 近百團隊鬥數據
» 誰最好?誰最強?由你決定!MCU品牌與新品調查
» 供應鏈向南遷移 印度形成臺灣科技產業廊帶
» IoT感測網路參考架構標準化 將提升物聯網應用導入效率
  相關產品
» Basler AG與drag and bot GmbH合作開發機器人程式整合專案
» u-blox最新公尺級定位技術 增強GNSS效能
» 英飛凌雷達技術助力Google Pixel 4實現手勢控制功能
» 意法半導體推出下一代支付系統晶片 提升性能和保護功能
» 貿澤供貨ADI ADcmXL3021三軸震動感測器 適用於條件式監控
  相關資源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw