在整個科技界向無人駕駛汽車(Robocar)大躍進之際，提出如何為人類駕駛員設計更好的前車燈，似乎有點不合時宜。畢竟，自動駕駛汽車的烏託邦是這樣一種未來：無論誰坐在車內，他/她無需瞻前顧後，也可安全抵達目的地。
但眼下，幾乎一半的交通死亡事故發生在夜間。在我們等待喬治·傑森(未來世界中的一個人物，見動畫片《The Jetsons》)降臨的同時，在黑暗中提高道路能見度可能是個不錯的主意，尤其是現在。
歐洲和日本的汽車廠商、一線供應商和光源技術供應商已經開始湧入新興的自適應遠光燈(ADB)市場。
總部位於荷蘭的照明公司Lumileds最近在接受採訪時解釋說，當車載攝像頭感應到迎面駛/走來的車輛或行人時，ADB可自動調節燈光，使車燈內的單個LED變暗或將光束向下和橫向移動。
「你可以始終開啟遠光，以提供最大照明，」同時ADB會調節光束使其照不到迎面駛來的司機，Lumileds的汽車LED全球戰略營銷高級總監Dirk Vanderhaeghen表示：「我們正在談論為了安全而設計的照明。」
Vanderhaeghen表示，歐洲的ADB陣營不僅有奧迪和奔馳等高端車供應商，歐寶、標緻和雪鐵龍等緊湊型轎車也即將推出ADB。日本的豐田也是ADB大玩家。「現在，我們甚至收到了來自中國的ADB報價請求，」他補充說。
圖1：矩陣大燈「蔽除」掉駛近的車輛，同時保留照在對面兩車之間的遠光燈，且遠光分別照到每輛車的左右兩側。 (來源：Hella)
Driving Vision News的CEO Hector Fratty(同時還是巴黎的一位汽車照明技術和市場研究專家)在接受EE Times的採訪時稱，ADB是「汽車照明領域最大的創新」。儘管配備ADB的汽車目前僅佔全球汽車市場1％的份額，Fratty預計到2025年，將上升至15％。
奇怪的是，ADB對於美國的大多數司機來說還很神秘。因為聯邦機動車輛安全標準局(FMVSS)要求獨立的遠光和近光設置，因此，ADB在美國是被禁止的。
Lumileds等技術供應商希望這種情況會很快發生改變。
ADB目前正接受美國國家高速公路交通安全管理局(NHTSA)的評估，部分供應商預計2018年美國將「放行」ADB，最遲會到2020年放行。
為什麼現在推ADB？「前車燈」聽起來也許像是一種比較「古老」的技術，但其實如果沒有配備先進駕駛輔助系統(ADAS)汽車的迅速走紅，ADB就不會出現。
Vision Systems Intelligence(VSI)的創始人兼首席顧問Phil Magney告訴EE Times，「我的確對自適應遠光燈感興趣，儘管它與自動駕駛沒有直接關係。有趣的是，ADB需要的資源與安全系統所需的相同，尤其是前置攝像頭。」
在去年由汽車工程師協會(SAE)發布的 《用於ADB的測試程序、性能要求和設計指南》的報告中，SAE總結道：
車輛技術的最新進展已經實現了對道路照明的主動控制，使得能夠基於來自車輛和/或其周圍的輸入以將部分光束調暗或關滅。這與用於車道偏離警告、自動遠光燈激活和其它功能的技術的進步結合起來，使得其它車輛道路使用者(vehicle road users)在夜晚的識別和定位成為可能，並且主動限制可能對這些車輛道路使用者帶來不適的眩光。在被問及ADB需要的技術時，Magney說：「這些系統採用相當複雜的算法來做出相關照明決策。所以你需要一款功能強大的ECU來運行算法，並執行計算。你還需要不同的數據傳輸線纜，這主要取決於攝像機的用途。」
主要參與者，技術創新根據Fratty的說法，ADB市場大約有10個主要玩家。其中包括「四大」汽車照明供應商Hella(德國利普施塔特)、Koito Manufacturing(東京)、Valeo(巴黎)和Automotive Lighting(德國羅伊特林根)。
「ADB非常重要，許多二線供應商和照明技術提供商正在努力提高其方案競爭力，」 Fratty說。用於ADB的照明光源技術正在迅速發展，他補充說，從機械屏蔽、LED矩陣光束、DMD、LCD、μAFS和雷射掃描開始。
據Lumileds的Vanderhaeghen介紹，在提高精度方面，照明供應商已經增加了矩陣LED所使用像素的行數和列數(每個像素等於一個LED)。他說：「我們現在有一系列方案，從20個LED的矩陣到84個LED的矩陣。例如，2017年11月27~30日在LA AutoMobility展會上推出的奔馳2018 C級轎跑車配備了採用Lumileds 的84個LED矩陣模塊的LUXEON Neo方案。
為提供更高亮度，一些工程師正在探索數字微鏡器件(DMD)，它可點亮和關閉其上的一百萬個像素。Vanderhaeghen說，DMD帶來的像素提升，還促進了新應用的開發。他指出：「它可以識別路上障礙物的輪廓，甚至可閱讀路標。」
圖2：奧迪在其Matrix矩陣雷射前車燈中使用了DMD。藉助靜電場，每個單獨的微鏡每秒鐘可偏轉5,000次。根據各個鏡子的設置將光投射到道路上。 (來源：奧迪)
據Fratty介紹，用於ADB的其它新技術還包括μAFS。
由德國聯邦教育和研究部支持的μAFS項目是由歐司朗、戴姆勒、弗勞恩霍夫(Fraunhofer)、海拉(Hella)和英飛凌協作開發一種創新型LED晶片，它可「將ADB帶入新層面」。新的LED晶片包含1,024個可單獨控制的像素。
根據該德國研究聯盟，「在目前市場上的自適應前車燈中，若干LED組件被並排安裝在前燈中、並且彼此互置其上。需要附加的電子組件來打開和關閉各燈光段(segment)。由於前車燈的空間有限，所以光段的數量也有限。」通過使用在μAFS項目下開發的新方法，「LED的電子激活現在集成在晶片中，從而實現了更高解析度，同時還滿足了有限的空間要求，」該聯盟說。
一年後，歐司朗光電半導體基於μAFS項目完成了世界上第一款混合LED原型，稱為Eviyos。歐司朗將其形容為「向著推出第一款可以上市的智能可控高解析度LED邁進了一大步」。
今年9月下旬，歐司朗專業照明公司(Osram Specialty Lighting)在一款展品中整合了該原型LED，並在德國舉辦的國際汽車照明研討會(ISAL)的貿易展會上展示了該技術。
圖3：歐司朗基於µAFS研究項目開發出全球首款混合LED(Eviyos)。作為ADB的理想選擇，該原型將發光晶片和單像素控制電子這兩種技術結合在單一組件中。(來源：歐司朗)
接受EE Times採訪時，歐司朗的發言人表示：「許多照明製造商已經表達了對Eviyos的興趣，同時考察該技術與其它技術，以滿足未來ADB的需求。」不過，她拒絕討論有關商業推廣計劃的進一步細節。
此外，雷射掃描正在開發中，它能夠快速從左到右、從上到下進行掃描、開啟和關閉。
當被問到每項新技術的時間表時，Vanderhaeghen預測，用於提高解析度和面向高端ADB的原型(如DMD)應該在2019年前後出現。他認為雷射掃描的問世不用等到2021年。同時，他認為LED矩陣很可能作為一種主流技術佔有ADB市場的最大份額。
Fratty認為，雖然光源技術很重要，但價值在於ADB模塊。Fratty表示：「增值來自組合在模塊內的電路和驅動器。」歐司朗、Lumileds和Everlight等公司都在積極參與競爭。
為什麼在美國被禁？那麼，為什麼ADB在美國被禁用呢？
Magney告訴我們，美國聯邦機動車輛安全(FMVSS)[法規] 108 「不允許使用『自適應遠光燈』系統，但允許『遠光燈切換系統』[通常稱為自適應前車燈]，目前在豪華車很常見」。
與遠光燈切換系統不同，自適應遠光燈系統將調整光束以遮陰迎面駛來的車輛，同時照亮道路的其餘部分。相反，「遠光燈切換系統在近光和遠光之間動態切換，並將遮陰照明區域內的某些區段，」Magney解釋說。「這兩個系統都需要使用能夠讀取和分類迎駛車輛的前置攝像頭。」
當被問及為什麼美國監管機構花了很長時間來接納ADB時，Magney說：「大的阻力來自指定獨立的遠光和近光這種表述。安全性、測試和合規性就基於此。」
雖然美國聯邦機構還沒有明確，但Magney指出，「他們應該在不久的將來更新FMVSS 108」。
另一方面，Fratty則懷疑歐洲-美國這一差距可能源於「商業政治」。歐洲在汽車照明市場有幾個強大玩家，而美國則落後於日本和歐洲。
照明影響車輛結構
圖4：車內使用具有LED矩陣技術的自適應遠光燈(ADB)的前車燈是如何工作的(感謝：Lumileds提供框圖)
ADB前車燈；CAN總線；數據處理；汽車導航模塊；前置攝像頭模塊；例如:奔馳2018 CLS Coupe ADB前車燈
如Magney指出的，ADB與車輛安全特性有著錯綜複雜的關聯，在某種意義上是有趣現象。Vanderhaeghen承認，為了使ADB能夠使用車載攝像頭，兩者需密切配合。 ADB中的LED需要根據攝像頭處理的圖像進行開啟和關閉。他說：「數據一經編碼和識別，就需要發送到前車燈系統，比如說通過CAN總線，以便將其轉換為在LED矩陣上開啟和關閉的動作。」
Magney同意。「如果沒有前置攝像頭和一些智能功能，你就無法使用自適應前車燈。」他指出：「如果在攝像頭模塊中完成處理，那麼就可以通過CAN總線發送控制信號，而不會出現任何問題。」
但是，如果攝像頭(如特斯拉內的)需要關照許多事，則「你必須有一條高通量電纜」將攝像頭連接到處理域。Magney列出了千兆位多媒體串行鏈路(GMSL)、FPD-Link和GB乙太網選項。
如果雷射雷達和前車燈集成在一起，對ADB來說有什麼優勢？或者我們不久就會看到視覺/前車燈系統的整合？
Magney說：「前車燈模塊是放置傳感器的好地方，因為它受到保護並保持清潔，且靠近支持電子。」
然而，就把前車燈變成一個巨大的雷射雷達而言，「這可能是近期的一個長遠目標」，他指出。另一方面，他補充道：「如果車輛是沒有司機的自動駕駛車，那麼你就不需要所有的流明......在這點上，雷射前車燈本質上就是雷射雷達發射器」。
本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載
關注最前沿的電子設計資訊，請關注「電子工程專輯微信公眾號」。