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汽车LED头灯改装技术:用马达连续调整照射范围

来源:日经技术在线 时间:2016-03-16 09:24 [编辑:chenggang] 【字体: 】 我来说两句

  富士重工业为2015年10月局部改进的新款“森林人”(Forester)配备了可从远光到近光连续调整LED头灯照射范围的系统(图1)。特点是采用了旋转式遮光板,能够随意调整照射范围。

汽车LED头灯改装技术:用马达连续调整照射范围  

图1 配备LED头灯的新款“森林人”

  把由远光灯(卤素灯)和近光灯(HID灯)组成的双灯式改成了LED单灯式。

  可检测出前方车辆(前方及对面的车辆)并自动切换LED头灯远光和近光的方法大致分为“模块控制式”和“遮光板式”。前者模块控制式通过分别控制多个LED光源(模块)来实现多种配光模式。这种方式的原理是,通过车载摄像头来检测前方车辆的尾灯和对面车辆的头灯,并关闭多个模块中的特定模块,避免向前方车辆照射远光(表)。

汽车LED头灯改装技术:用马达连续调整照射范围

  后者遮光板式则使用遮光板来切换远光和近光。一种方法是让遮光板上下机械运动,分两档来切换远光和近光,还有一种方法是使用多块遮光板来进行多档切换。这些方式都可以只对前方车辆的方向进行遮光,并向其他方向照射远光。由于能够照射远光来行驶,不会让前方车辆的驾驶员感到晃眼,因此夜间视认性较高。

  利用马达来驱动遮光板

  富士重工在新款森林人的LED头灯中采用的系统也属于遮光板方式,但与以往使用遮光板的系统不同的一点是,使用马达来驱动遮光板运动,从远光到近光可连续切换。该系统基于小糸制作所的“单灯式高功能投影仪”开发而成(图2)。该公司的投影仪可通过调整遮光部件中的遮光板来实现多种配光模式。新款森林人的头灯将这种遮光板由上下移动的两档式改成了以马达驱动的无档旋转式。当检测到前方车辆时,就开始切换远光。当前方车辆靠近本车时,照射范围会根据辆车的距离连续调整,可一直避免向前方车辆的驾驶员照射远光(图3)。

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图2 单灯式LED头灯的构造

  (a)拆解后的头灯。(b)由LED单元、反光板、遮光部件、透镜等构成。(出处:小糸製作所)

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图3 遮光部件的构造

  (a)拆解后的遮光部件。(b)由可连续调整远光照射范围的旋转式遮光板以及驱动遮光板的马达等构成。

  检测前方车辆时,使用的是富士重工的安全驾驶辅助系统“EyeSight ver.3”的彩色立体摄像头。如果是行驶在前面的车辆,会主要根据尾灯的红色来判断,如果是对面行驶的车辆,则会主要根据头灯的亮度来判断。为了将前方车辆的灯与路边的反光板等区别开来,除了车灯的颜色及亮度信息之外,还会利用与对象物之间的距离信息。据富士重工介绍,如果是平坦的直线道路,可以检测出700~800m远处的前方车辆。

  系统可根据从立体摄像头获得的这些信息,使用EyeSight ver.3用ECU(电子控制单元)来控制马达,并驱动遮光板运动。据富士重工介绍,为了避免对EyeSight ver.3的其他功能带来影响,马达控制所使用的信息降低到了最低限度,包括车灯的颜色和亮度,以及与对象物之间的距离等。

  还具备可沿着拐弯方向轨迹驱动光轴的功能

  而且,新款森林人的头灯还配备了可沿着转弯方向以马达驱动车灯光轴的“方向盘联动头灯系统(SRH)”。利用安装在方向盘上的舵角传感器来检测方向盘的转向角度,并根据该数值和速度数据等来确定驱动光轴的角度。对驱动光轴的马达进行控制时,使用了专用ECU。

  不过,如果在急转弯等情况下前方突然出现车辆,向对面车辆的驾驶员照射远光的危险性就会增大。据富士重工介绍,使用立体摄像头来控制的话,很难完全避开这种情况。因此,新款森林人的头灯还配备了方向盘的转向角度超过一定值时会强制性地由远光切换至近光的功能。由此,可进一步提高夜间的安全性。

  另外,上代森林人的头灯为双灯式,近光为HID(High Intensity Discharge,高强度放电)灯,远光为卤素灯。新款车将其改成了单灯式LED灯。开发负责人布目智之表示,其原因是“在外观造型中突出‘眼睛’”。

  该产品利用四个LED元件和一个驱动模块构成了单灯式单元。让LED元件发光,用反光板来调整光的方向,并通过透镜照射出去。亮度为2250lm(流明),比原来的LED灯高1.6倍。功耗约为20W,还不到由HID灯和卤素灯组成的双灯式的1/4。

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