最具發展前景汽車新技術簡介
——不刺眼的遠光燈

甘肅金城理工中等專業學校 白彩盛臨夏現代職業學院 何 洋

前照燈遠光功能是汽車上的重要功能之一，與近光相比，遠光的光線平行射出，光線集中且亮度較大，可以照到更高更遠的物體，對于改善夜間駕駛人的視線有很大的幫助。然而目前濫用遠光燈的現象相當嚴重，錯誤使用遠光燈不僅不會提高行車安全，反而會增加危險事故的發生幾率。當夜晚會車時，近距離使用遠光燈，會造成對面車輛駕駛人視覺上的“盲區”，致盲時間根據駕駛人自身視力、周圍環境不同，持續時間也會不同，但至少要持續2 s～3 s，在這段時間里，駕駛人對周圍行人及前后來車的觀察能力大大下降。這時候，如果有行人橫穿馬路，根本看不清，極易釀成交通事故。有的駕駛人還私自改裝刺眼炫目的氙氣燈，會車時，刺目的白光更讓人頭暈目眩，成為釀成交通事故的隱患。本文介紹目前最具發展前景的不刺眼遠光燈技術。

1 不刺眼的遠光燈

1.1 豐田LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）

豐田開發的新一代輔助視野車燈照明技術——LED排式AHS（Adaptive High beam System，自適應遠光燈控制系統），是一種新型的LED前照燈，采用呈一字排列的多個LED作為遠光燈光源，可通過分別獨立控制LED車燈的點亮與關閉，實現更加精確的配光控制，與傳統車燈照明相比，照射范圍更廣，且不會造成前車和對面車的乘員炫目。該車燈能夠照射到前車與對面車會車時兩車之間的空隙（圖1），從而幫助駕駛人發現橫穿馬路的行人等。另外，該車燈可以根據不同的行駛環境靈活配光，在市區道路低速行駛（15 km/h～40 km/h）時可實現配光范圍增大；在高速行駛（80 km/h以上）時可以將光線集中在遠方。

以前的AHB（Automatic High Beam，遠光燈自動控制系統）是在攝像頭檢測到前方車輛后，自動從遠光燈切換為近光燈，以防止晃眼，但在改為近光燈后，如果遇到前行車輛的前方有行人橫穿馬路的情況時，有時會很難看到行人。而使用LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）后，通過攝像頭檢測到前行車輛的尾燈及對向車輛的前照燈后，就會熄滅多個LED光源中的一些特定光源，由此防止遠光燈晃到前方車輛的駕駛人，便可繼續開著遠光燈行駛（圖2），因此行車安全性更高。

另外，為進一步保障夜間行駛安全，LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）還具備轉向配光功能，通過配光與轉向操作聯動照亮轉彎處，保持燈光方向與汽車的當前行駛方向一致，確保在多彎道路段也能為駕駛人提供最佳可見度。而原來的“智能AFS（自應適前照燈系統）”則是與轉向操作聯動，使近光燈照向要轉彎的方向。LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）在照射距離方面，近光燈為40 m，而遠光燈可達到100 m。

圖1 LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）的精確配光控制效果

圖2 LED排式AHS（自適應遠光燈控制系統）的效果

2 奧迪矩陣式LED前照燈

所謂矩陣式前照燈，指的是發光單元的數量很多，可達數十個，它們按照一定的方式排列，形成了一種矩陣，通過控制矩陣內發光單元的開關，以及調節燈組內的反光鏡、透鏡等部件的角度，讓系統可以精準地調整照明的角度和范圍（圖3）。

奧迪矩陣式LED前照燈（Audi Matrix LED headlights）結構如圖4所示，由25顆LED單體組成，具有64級調光水平和10億種不同的光線變化。憑借安裝在車前的攝像頭的光線檢測功能，當車速達到30 km/h時，感應式自動前照燈與矩陣式LED前照燈便會自行啟動，此時，由25顆LED單體組成的車燈燈組可以使每個光段獨立接通或關閉（彼此之間沒有聯系，各自單獨工作），也可以將燈光變暗，如圖5所示，如果識別出道路上有別的車輛，便可以將此時導致別人炫目的那部分遠光燈光段關閉（無論是針對前行車輛還是對向來車均可執行該項操作），其余那部分遠光燈光段（就是此時并未引起別人炫目的那部分遠光燈光段）仍然以遠光燈狀態照亮道路，始終為駕駛人提供盡可能好的道路照明，最大限度地利用遠光燈，可以讓駕駛人在夜間擁有清晰的行車視野（圖6），并能防止高亮度的燈光影響到對面來車或前方車輛。

新奧迪A8L轎車的夜視標記燈在夜視輔助攝像頭檢測到前方有行人時，可以有針對性地輔助照亮行人，發出3次光線頻閃以警示駕駛人和行人潛在的危險（圖7），降低夜間意外的可能。

3 奧迪矩陣式激光前照燈

激光前照燈指的是利用激光二極管作為光源的汽車前照燈。激光前照燈在保持LED前照燈響應速度快、亮度衰減少等優點的情況下，體積更小、能耗更低。激光前照燈由于光束集中，所以照射距離很遠，但是帶來的問題就是發散性比較差，光束覆蓋的角度比較窄，不宜用作近光燈。實際上，寶馬i8車的燈組里，激光前照燈模塊只是配合遠近一體的LED前照燈使用的，主要用作增強遠光燈的照射距離，基于這個原因，寶馬i8車的激光前照燈只有當車速在40 km/h以上時才會啟用。為了解決這一問題，奧迪以矩陣式LED前照燈的思路對激光前照燈做了改進，推出了矩陣式激光前照燈。

如圖8所示，作為發光單元的激光二極管發射出波長為450納米的藍色光束，照射到成千上萬個直徑僅為3 mm的微型反射鏡上。每個微型反射鏡都可以獨立地在水平和垂直2個軸上對角度進行調節。通過這些微型透鏡的調節，反射出來的光束既可以保持集中，以作為遠光獲取更長的照射距離；也可以變得發散，作為近光獲得更廣的照射角度。同時，光束還可以偏轉一定的角度，以覆蓋彎道的盲區。不過此時光束還是藍色的，所以在微型反射鏡的前方還有一塊涂有含磷涂層的濾鏡，光束通過濾鏡之后變為白色，色溫為接近日光的5 500 K，之后，光束還要穿過一塊透鏡，以完成最后的優化。同時，矩陣內的每一個激光二極管都可以獨立開啟或關閉。在車輛的雷達或紅外攝像機等傳感器探測到前方的車輛后，可以關閉一部分激光二極管，使光束避開前方車輛，以免造成駕駛人炫目。矩陣式激光前照燈以矩陣技術解決了激光照射范圍過窄的缺點，令全激光前照燈成為可能。

圖3 矩陣式前照燈可以關閉部分發光單元避免駕駛人炫目

圖4 奧迪矩陣式LED前照燈的結構

圖5 矩陣式LED前照燈不同狀態下的遠光燈狀態

4 美國卡內基梅隆大學的可編程前照燈

美國卡內基梅隆大學機器人技術研究所研發的可編程前照燈，用數字光處理前照燈取代了標準的前照燈或LED燈群，能夠將燈光分散成100萬束小光線，每一束光都可以通過車載計算機獨立控制。該系統利用一臺照相機即可感知迎面來的車輛、降雨和其他物體（如道路標示），100萬束光根據道路情況可以相應地進行調整，有些光束變暗以保護迎面來車駕駛人的眼睛，而有些光束變亮以凸顯道路標識或行車道，使得駕駛人可以充分利用遠光燈，無需擔憂刺眼燈光會導致迎面而來的駕駛人看不清路況，或者在雨雪天夜間駕駛遭受刺眼光芒，但該可編程前照燈整體照明的改變非常細微，一般來說駕駛人注意不到前照燈整體照明的差別。這種可編程前照燈可以感知并虛擬追蹤任何數量的迎面而來的駕駛人，遮擋住有可能照射到駕駛人眼部的少部分遠光燈。此外，在雪天或雨天，前照燈通過追蹤車輛附近的單片雪花或雨滴并阻擋前照燈狹窄的銀鍍層（銀鍍層會照亮雨滴并反射進入駕駛人眼里）而改善駕駛人的視力。該前照燈的照相機檢測和相應的亮度調節之間的時間間隔大約為1 ms～2.5 ms，這種近乎即刻的反應速度意味著在大多數情況下系統無需成熟的算法即可預測當前照燈做出反應時迎面而來的駕駛人或雪花的精確位置。

圖6 奧迪矩陣式LED前照燈的實際效果

圖7 新奧迪A8L轎車的夜視標記燈

圖8 奧迪矩陣式激光前照燈的構造

除了預防刺眼的光，該前照燈還可以用于突出車道，當道路的車道標記或邊緣不清晰，或大雪模糊了車道標志線時，可有效輔助駕駛。當與導航系統相連時，可編程前照燈可投射箭頭或其他方向指示以從視覺上引導駕駛人。