電子技術(shù)在汽車照明中的應(yīng)用所有專業(yè)

1、 目錄一、引言-3二、HID前照燈-3三、紅外線前照燈-四、LED汽車燈-五、智能化汽車照明系統(tǒng)-六、上海小糸電子技術(shù)的進(jìn)步-七、參考文獻(xiàn) -論電子技術(shù)在汽車照明系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：汽車照明器件是汽車的重要平安部件。為了提高行車的平安性和舒適度，許多新型的汽車燈正被開發(fā)出來。本文簡要介紹了HID前照燈、紅外線前照燈、LED汽車燈和智能化汽車照明系統(tǒng)，并說明了在這些新型汽車燈中先進(jìn)的電子技術(shù)的應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：汽車照明，HID前照燈，紅外線前照燈，發(fā)光二極管，自適應(yīng)性前照燈系統(tǒng)一、引言隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速開展和人民生活水平的提高，我國汽車工業(yè)已步入高速成長期。不僅汽車的產(chǎn)量在成倍地增長，汽車的科技含

2、量也在不斷增加?，F(xiàn)代汽車制造技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)日益密切融合在一起。汽車已不再是簡單的交通工具，而已成為現(xiàn)代科技的載體。照明裝置是汽車中十分重要的平安部件。關(guān)于汽車的歐洲經(jīng)濟(jì)委員會ECE法規(guī)有113項，而其中與汽車燈光有關(guān)的法規(guī)就有37項之多，約占總法規(guī)數(shù)的1/3。由此可見汽車照明裝置的重要性。另外，汽車燈還是汽車造型至關(guān)重要的部份。因此，世界各國對汽車燈具的研發(fā)都非常重視。二、HID前照燈 現(xiàn)在，一般的汽車前照燈都是采用鹵鎢光源。HID汽車前照燈那么是采用高強(qiáng)度放電High Intensity DischargeHID光源。具體說來，汽車前照燈中應(yīng)用的是35瓦小功率金屬鹵化物燈。在汽車前

3、照燈中采用比鹵鎢光源更亮、壽命更長的HID光源，有以下幾方面的原因： 1、節(jié)電的需要隨著汽車電子化的開展，汽車中用電的部件增加，因此有必要降低單個裝置的耗電量，而前照燈是特別耗電的裝置。 2、為了平安和經(jīng)濟(jì)，希望有更長的使用壽命隨著高速道路網(wǎng)的形成，夜間長距離行駛的時機(jī)增加，前照燈的使用頻率提高，因而對光源使用壽命的要求也隨之提高。很顯然，光源的壽命越長，車輛的平安性越高。另外，如果光源的壽命長到可以與整車的壽命相比較，也就是說在汽車的壽命期內(nèi)無需更換光源，免去了這方面的維修費(fèi)用，就更加經(jīng)濟(jì)。 3、駕駛?cè)藛T老齡化和車速的提高，希望車燈有更高的亮度隨著健康水平的提高，駕駛?cè)藛T有老齡化的趨向。最近

4、我國已將駕駛員的年齡從60歲延長到70歲。與年輕人相比，老年人視力下降很多。為了彌補(bǔ)老年視力下降以及反響遲鈍等缺陷，需要提高車燈的照明水平。另外，在高速公路上行駛速度的提高也要求車燈能提供更好的照明，以提高行車的平安性。 4、適應(yīng)流線型車身的需要為了改善汽車空氣動力特性，車身設(shè)計成流線型。由此引發(fā)了前照燈尺寸縮小和前照燈透鏡面傾斜度增加。為了彌補(bǔ)由于這些原因造成的光量的降低，有必要采用更亮的光源。 正是以上幾方面的原因，促成了HID汽車前照燈的開發(fā)。1984年時，飛利浦公司首先提出將HID光源用于汽車前照燈的設(shè)想，后來各公司便先后開始進(jìn)行這方面的研究和開發(fā)。為了加速HID汽車前照燈的研發(fā)，19

5、88年包括Philips、Osram、Bosch和Hella在內(nèi)的歐洲的七個大的光源、車燈和汽車廠聯(lián)合，執(zhí)行歐洲的聯(lián)合研發(fā)工程EUREKA 273，開展汽車放電燈照明系統(tǒng)VEDILIS的研發(fā)工作。1990年，HID汽車前照燈進(jìn)行了3個月15萬公里的實車試驗。1996年時正式批準(zhǔn)了二個ECE法規(guī)，即ECE No.98氣體放電型前照燈和ECE No. 99氣體放電型光源。首先，HID光源功率小，節(jié)能效果顯著；其次，HID光源發(fā)出的光更強(qiáng)，因而照明效果更好；再那么，HID光源色溫比鹵鎢光源高，光色更白，這對提高行車人員的夜間視見度有積極的作用。另外，HID光源還有一個可貴的優(yōu)點(diǎn)。在供電電源電壓變化時

6、，HID光源的光輸出幾乎是恒定的。而鹵鎢光源的光輸出要隨電壓大幅度的變化。過去，用于照明的一般氣體放電光源如熒光燈，高壓鈉燈，金屬鹵化物燈等都是采用電磁式的鎮(zhèn)流器，現(xiàn)在為了節(jié)電并改善光源的性能，正逐步采用電子鎮(zhèn)流器。普通照明用的HID光源在啟動之后，并不能立即到達(dá)穩(wěn)定時的光輸出。從啟動到亮足需要幾分鐘的時間。這段時間稱為溫升時間。但是，對汽車前照燈HID光源，溫升時間要盡可能短，燈在啟動后極短的時間內(nèi)光源就應(yīng)亮足。現(xiàn)在，汽車行駛的速度非常之快，以180公里/小時為例，每秒通過的距離到達(dá)50米。倘假設(shè)前照燈在開啟后遲遲亮不起來，造成的后果是不堪設(shè)想的。因此，必須采用特殊設(shè)計的電子鎮(zhèn)流器。汽車前照

7、燈HID光源用的電子鎮(zhèn)流器的驅(qū)動方式大體上有三種：正弦波點(diǎn)燈，直流點(diǎn)燈和方波點(diǎn)燈?，F(xiàn)在，方波點(diǎn)燈方式是主流。12伏直流電源如蓄電池輸入經(jīng)過濾波器后，由DC/DC變換器升壓至直流85伏，再經(jīng)全橋變頻器將直流變?yōu)榉讲?，加在HID光源上，迭加上由啟動器產(chǎn)生的高壓脈沖，就能使光源啟動。控制電器用于控制變頻器的工作以及故障平安保護(hù)。為保證該HID光源能在極短的時間內(nèi)到達(dá)穩(wěn)定，一方面光源中充入了高氣壓的氙氣；另一方面，在電路設(shè)計上，成心使光源啟動后的電流2.6安遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其正常工作電流0.41安，相應(yīng)地啟動的功率75瓦也遠(yuǎn)比其正常值35瓦為大。這些措施都可以使光源內(nèi)充填的汞和金屬鹵化物迅速地汽化，從而使光源

8、快速地亮起來。為了與HID光源的光色相匹配，常采用帶藍(lán)色涂層的鹵鎢光源。HID汽車前照燈既可以采用反射式的結(jié)構(gòu)，也可以采用投影式的結(jié)構(gòu)。前一種結(jié)構(gòu)，采用拋物面反射鏡，自由曲面反射鏡等。1999年出現(xiàn)了雙光型的HID汽車前照燈Bixenon。采用一個HID光源，這種前照燈既可以產(chǎn)生遠(yuǎn)光，也可以產(chǎn)生近光。因此，一輛車上只要裝二只前照燈就可以了。這樣做，既縮小了車燈所占據(jù)的空間，又節(jié)省了電能和花費(fèi)，有利于經(jīng)濟(jì)型轎車的開展。另外，。三、紅外線前照燈夜間交通事故率較高的原因之一是由于在普通前照燈照明之下駕駛員的視見距離有限。采用遠(yuǎn)光燈，距離可以大一些，但這會給來車駕駛員造成眩光。采用基于主動夜視原理制成

9、的紅外線前照燈卻可以增加視見距離，而又不存眩光的問題。這樣駕駛員就能清晰地觀察到汽車前方路面的狀況。對許多材料而言，它們對近紅外線和可見光的反射性能是差不多的，因為二者的光譜范圍接近。實驗發(fā)現(xiàn)，對某些材料，紅外圖象甚至比可見圖象更清晰。例如，黑色的服飾對近紅外線的反射率更高，因而其圖象更清楚些。這種紅外線前照燈可以采用鹵鎢光源、氣體放電光源或下面要介紹的LED作為紅外線發(fā)射源。燈具可以采用投影式的結(jié)構(gòu)，但它的用于產(chǎn)生近光型的模板是由能透紅外線而不透可見光的材料制成的。這樣，這種前照燈能同時產(chǎn)生可見光的近光和紅外線的遠(yuǎn)光。很顯然，紅外線夜視系統(tǒng)所提供的附加的信息，對提高夜間交通平安性會有很大的幫

10、助。四、LED汽車燈發(fā)光二極管LED是一種半導(dǎo)體光源，它能產(chǎn)生光譜純度很高的單色光。最早它被用作儀器儀表的指示光源。后來隨著高亮度LED材料GaInN和GaAlInP的創(chuàng)造，LED的光效以及單顆LED的功率都有了很大的提高?，F(xiàn)在，通過熒光粉技術(shù)和雙色或多色光混合的方法又制成發(fā)白光的LED。這樣，LED逐漸在光信號、顯示技術(shù)和照明領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。與其他光源相比，LED有許多杰出的優(yōu)點(diǎn)。首先，LED的壽命很長，據(jù)報道有10萬小時。LED又十分堅實，因此采用LED作為光源，幾乎可以免維護(hù)。其次，LED的顏色豐富，既有白色的LED；也有發(fā)各種單色光的LED，而且顏色的飽和度高，在需要色光的場合，

11、不再需要用濾色片來進(jìn)行濾光。再那么，LED本身有反射鏡和透鏡等控光元件，更使光的利用效率大為提高。另外，LED還有工作電壓低、平安；能調(diào)光；光線中不含紫外線和紅外線以及光源中不含污染環(huán)境的汞等優(yōu)點(diǎn)。正是由于以上這些原因，LED已成為人們最看好的新世紀(jì)的照明光源。為了加速LED的開展，我國已正式啟動了“國家半導(dǎo)體照明方案。 LED在汽車照明中有十分光明的應(yīng)用前景。除了前面所介紹的LED的優(yōu)點(diǎn)之外，LED還有幾個杰出的優(yōu)點(diǎn)使它特別適合于汽車照明。其一是它發(fā)光的上升時間非常短，只有60納秒，約是白熾燈的百萬分之一。這樣，當(dāng)采用LED作為汽車尾燈時，可以使后續(xù)汽車的駕駛員更早反響，剎車或減速。第二個特

12、點(diǎn)是LED的尺寸很小，因而采用它作為光源的汽車尾燈可以設(shè)計得更薄、更緊湊，從而可以為汽車后車廂節(jié)省很多空間。再一個特點(diǎn)是使汽車燈具的設(shè)計具有更多的靈活性，使汽車整車的造型產(chǎn)生明亮的新視點(diǎn)。在汽車中最早采用LED作為光源的燈是高位剎車燈CHMSL。在美國，自1985年9月1日以后銷售的汽車都必須裝配高位剎車燈。在我國雖然現(xiàn)在還沒有這方面的法規(guī)，但是由于高位剎車燈對行車平安確有很大奉獻(xiàn)，因而有普及的趨勢。五、智能化汽車照明系統(tǒng) 隨著科學(xué)技術(shù)的開展，全世界汽車工業(yè)的研發(fā)部門都在努力開發(fā)智能化的輔助駕駛系統(tǒng)，以減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，并進(jìn)一步提高汽車行駛的平安性和舒適度。在汽車照明方面，人們也在開發(fā)智能的汽

13、車照明系統(tǒng)。智能化的汽車照明系統(tǒng)又稱適應(yīng)性的照明系統(tǒng)，它包括自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)AFS、改良的的信號照明和車內(nèi)照明控制三局部。其中最重要的是AFS，下面對它做些介紹。適應(yīng)性的前方照明系統(tǒng)AFS是EUREKA的1403號工程，歐洲的汽車公司、車燈公司和光源公司共同承當(dāng)了這個工程，美國和日本的一些公司也參與了此一工程。AFS具有彎道照明BL、高速公路照明ML/鄉(xiāng)間照明CL/城鎮(zhèn)照明TL和惡劣天氣照明AL等功能。在城區(qū)駕駛時路面情況復(fù)雜，因而光形較寬，又由于車速不快，因而照射的距離不要很遠(yuǎn)。在高速公路，車速快，因而ML光束照射得遠(yuǎn)。在彎道處，BL應(yīng)該給彎道以良好的照明。例如，速度傳感器，方向盤角度傳感器

14、，車身傾斜度傳感器以及降水量信息和照明器件狀態(tài)傳感器等。此外，全球定位系統(tǒng)GPS/數(shù)字地圖和照相機(jī)成像處理系統(tǒng)也開始試驗用于信息采集。根據(jù)采集來的信息AFS給驅(qū)動器發(fā)出指令，將照明系統(tǒng)調(diào)節(jié)到所需要的狀態(tài)。以彎道照明BL為例，車前方道路的曲率半徑是關(guān)鍵的信息。比較簡單而經(jīng)濟(jì)確實定車前方路面彎曲情況的方法是采用速度傳感器、方向盤角度傳感器。從兩邊車輪速度的差異也可以得到有關(guān)的信息。由于BL比較容易實現(xiàn)，因而有望首先得到實用。到目前為止，ML、CL和TL狀態(tài)確實定主要還是根據(jù)汽車的平均速度的信息。當(dāng)然GPS和數(shù)字地圖的結(jié)合也是很好的手段，但是花費(fèi)較大。至于對惡劣天氣照明AL，降雨傳感器可以探測到降落

15、在汽車擋風(fēng)玻璃上的雨滴，說明駕駛員視見度降低，而將AFS車燈照明轉(zhuǎn)到AL狀態(tài)。但是對霧天的情況的AL比較困難，只有真實的視見度傳感器才能探測得到。一個可行的方法是照相機(jī)成像處理系統(tǒng)，它能測量出由于可見度的減少而造成的比照度的減少。采用AFS后，即使在各種復(fù)雜和困難的情況下，汽車都能自動地提供最正確的照明。這樣駕駛?cè)藛T能有更多的時間和精力正確地判斷駕駛的情況并及時采取適宜的措施，從而在很大程度上排除了現(xiàn)存的某些危險，使平安、舒適地行車真正成為可能。 六、上海小糸電子技術(shù)的進(jìn)步上海小糸車燈一直十分重視技術(shù)進(jìn)步，在上海汽車工業(yè)總公司領(lǐng)導(dǎo)下，依靠日本小糸的支持，上海小糸技術(shù)中心于2000年被升級為上海

16、市企業(yè)技術(shù)中心，今年又在中心內(nèi)建立了電子技術(shù)科，主要研究電子技術(shù)在汽車照明燈具和汽車信號燈具內(nèi)的應(yīng)用。汽車純機(jī)械的開展幾乎已到極限，汽車機(jī)械與電子技術(shù)的結(jié)合是國際汽車工業(yè)開展的潮流，汽車電子化、智能化程度的上下已成為衡量汽車水平的最重要的標(biāo)志。世界各大汽車商競相投巨資開發(fā)大量的汽車電子產(chǎn)品裝備新型汽車，使之更先進(jìn)、平安、舒適與豪華，同時實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、多功能，從而提高其競爭力。在未來十多年里，汽車市場的競爭，就其本質(zhì)而言，就是汽車電子化、智能化的競爭。據(jù)預(yù)測，到2005年汽車電子產(chǎn)品占整車本錢的價格將超過45%。高強(qiáng)度氣體放電燈HID、半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED光源汽車燈具以及在歐洲和日本已經(jīng)開始

17、運(yùn)用并立法的AFS系統(tǒng)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)是國際上汽車電子化、智能化中最耀眼的產(chǎn)品之一。汽車燈具一向就是集實用性和裝飾性于一體的，它最能表達(dá)汽車的品位，越是個性化車、高檔車，越注重車燈的設(shè)計及品質(zhì)。可應(yīng)用于汽車燈具上的LED品種是很多的，目前已經(jīng)得到采用的有T-13/4即5的LED，superflux LED，snap LED,SMT LED以及一些與光學(xué)零件如反射鏡一體特制的LED。1999年，上海小糸為上海群眾桑塔納2000自主開發(fā)了第一個LED高位制動燈見圖15，應(yīng)用18只superfluxLED作為光源，在配光鏡上設(shè)計了配光花紋：內(nèi)側(cè)為集光用的菲涅耳花紋、外側(cè)為擴(kuò)散用的玉米花紋。到目前為止

18、，上海小糸先后為上海通用GL8，上海群眾桑塔納、POLO，四川豐田考斯特，以及奇瑞B(yǎng)11等車型開發(fā)了以LED為光源的汽車信號燈主要是高位制動燈，累計已配套50多萬只。根據(jù)預(yù)測，上海小糸在LED及HID燈具上的銷售額將會有較大的增長：2004年為1345萬元，2005年為10937萬元，2006年為27203萬元，2007年為29915萬元。意識到汽車燈具的開展趨勢，上海小糸加大了在汽車燈具電子技術(shù)開展方面的投入，在2003年8月份已經(jīng)成功開發(fā)出搭載日本松下電子鎮(zhèn)流器和PHILIPS放電燈泡的HID組合前照燈用于東風(fēng)日產(chǎn)的新車型上，這將是第一個在國內(nèi)自主開發(fā)并批量生產(chǎn)的HID前照燈。同時，上海小糸積極探索新型的LED的運(yùn)用，并將在2003年底研發(fā)出光源全部為LED的組合后燈de 概念燈具見圖16以及LED室內(nèi)燈。著眼于未來，上海小糸制定了未來的電子技術(shù)的開展規(guī)劃，在現(xiàn)在直到2007年的時間段內(nèi)，上海小糸將逐步開發(fā)出包括紅外線前照燈、AFS系統(tǒng)以及LED前照燈等在內(nèi)的汽車電子化燈具，縮小國內(nèi)汽車燈具與國際水平的差距。參考文獻(xiàn) 1板東完治.最新的白光LED的動向和應(yīng)用.照明學(xué)會志，第85卷，第4號，PP.27