汽車LED頭燈改裝技術：用馬達連續調整照射范圍

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-03-16

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　　富士重工業為2015年10月局部改進的新款“森林人”（Forester）配備了可從遠光到近光連續調整LED頭燈照射范圍的系統（圖1）。特點是采用了旋轉式遮光板，能夠隨意調整照射范圍。

圖1 配備LED頭燈的新款“森林人”

　　把由遠光燈（鹵素燈）和近光燈（HID燈）組成的雙燈式改成了LED單燈式。

　　可檢測出前方車輛（前方及對面的車輛）并自動切換LED頭燈遠光和近光的方法大致分為“模塊控制式”和“遮光板式”。前者模塊控制式通過分別控制多個LED光源（模塊）來實現多種配光模式。這種方式的原理是，通過車載攝像頭來檢測前方車輛的尾燈和對面車輛的頭燈，并關閉多個模塊中的特定模塊，避免向前方車輛照射遠光（表）。

　　后者遮光板式則使用遮光板來切換遠光和近光。一種方法是讓遮光板上下機械運動，分兩檔來切換遠光和近光，還有一種方法是使用多塊遮光板來進行多檔切換。這些方式都可以只對前方車輛的方向進行遮光，并向其他方向照射遠光。由于能夠照射遠光來行駛，車間照明，不會讓前方車輛的駕駛員感到晃眼，因此夜間視認性較高。

　　利用馬達來驅動遮光板

　　富士重工在新款森林人的LED頭燈中采用的系統也屬于遮光板方式，但與以往使用遮光板的系統不同的一點是，使用馬達來驅動遮光板運動，車間照明， led亮化工程，從遠光到近光可連續切換。該系統基于小糸制作所的“單燈式高功能投影儀”開發而成（圖2）。該公司的投影儀可通過調整遮光部件中的遮光板來實現多種配光模式。新款森林人的頭燈將這種遮光板由上下移動的兩檔式改成了以馬達驅動的無檔旋轉式。當檢測到前方車輛時，就開始切換遠光。當前方車輛靠近本車時，照射范圍會根據輛車的距離連續調整，綠色照明，可一直避免向前方車輛的駕駛員照射遠光（圖3）。

圖2 單燈式LED頭燈的構造

　　（a）拆解后的頭燈。（b）由LED單元、反光板、遮光部件、透鏡等構成。（出處：小糸製作所）

圖3 遮光部件的構造

　　（a）拆解后的遮光部件。（b）由可連續調整遠光照射范圍的旋轉式遮光板以及驅動遮光板的馬達等構成。

　　檢測前方車輛時，LED筒燈，使用的是富士重工的安全駕駛輔助系統“EyeSight ver.3”的彩色立體攝像頭。如果是行駛在前面的車輛，會主要根據尾燈的紅色來判斷，如果是對面行駛的車輛，則會主要根據頭燈的亮度來判斷。為了將前方車輛的燈與路邊的反光板等區別開來，除了車燈的顏色及亮度信息之外，還會利用與對象物之間的距離信息。據富士重工介紹，如果是平坦的直線道路，商業照明燈具，可以檢測出700～800m遠處的前方車輛。

　　系統可根據從立體攝像頭獲得的這些信息，使用EyeSight ver.3用ECU（電子控制單元）來控制馬達，并驅動遮光板運動。據富士重工介紹，為了避免對EyeSight ver.3的其他功能帶來影響，節能與環保，馬達控制所使用的信息降低到了最低限度，包括車燈的顏色和亮度，LED球泡燈，以及與對象物之間的距離等。

　　還具備可沿著拐彎方向軌跡驅動光軸的功能

　　而且，新款森林人的頭燈還配備了可沿著轉彎方向以馬達驅動車燈光軸的“方向盤聯動頭燈系統（SRH）”。利用安裝在方向盤上的舵角傳感器來檢測方向盤的轉向角度，并根據該數值和速度數據等來確定驅動光軸的角度。對驅動光軸的馬達進行控制時，使用了專用ECU。

　　不過，如果在急轉彎等情況下前方突然出現車輛，向對面車輛的駕駛員照射遠光的危險性就會增大。據富士重工介紹，使用立體攝像頭來控制的話，國內資訊，很難完全避開這種情況。因此，新款森林人的頭燈還配備了方向盤的轉向角度超過一定值時會強制性地由遠光切換至近光的功能。由此，可進一步提高夜間的安全性。

　　另外，上代森林人的頭燈為雙燈式，近光為HID（High Intensity Discharge，高強度放電）燈，LED筒燈，商業照明燈具，遠光為鹵素燈。新款車將其改成了單燈式LED燈。開發負責人布目智之表示，室外照明，其原因是“在外觀造型中突出‘眼睛’”。

　　該產品利用四個LED元件和一個驅動模塊構成了單燈式單元。讓LED元件發光，口碑，LED照明工程，用反光板來調整光的方向，并通過透鏡照射出去。亮度為2250lm（流明），裝修照明，比原來的LED燈高1.6倍。功耗約為20W，還不到由HID燈和鹵素燈組成的雙燈式的1/4。

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