智能汽車照明安全節(jié)能新技術(shù)

陳燁強(qiáng)

閩江師范高等?？茖W(xué)校，福建 福州 350007

0 引言

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車照明系統(tǒng)變得越來越智能、安全，諸多新技術(shù)被應(yīng)用在了智能汽車照明系統(tǒng)上，使人們的出行更加安全[1]。

1 新型智能汽車照明安全節(jié)能光源

1.1 氙氣燈

在過去，汽車照明主要采用鹵鎢燈作為光源，其照明效果非常有限，嚴(yán)重影響了行車照明的安全性，而且傳統(tǒng)鹵鎢燈的使用壽命非常短，既不節(jié)能，也不環(huán)?！，F(xiàn)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多新型智能汽車車燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鹵鎢燈。在21世紀(jì)初，飛利浦公司研發(fā)并推行出一款綠色節(jié)能氙氣前照燈，這款前照燈在智能汽車領(lǐng)域受到了廣泛的支持和應(yīng)用。

氙氣燈，即HID燈，其具有更高的安全性，且更為綠色、環(huán)保。與傳統(tǒng)鹵鎢燈相比，氙氣燈擁有較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在如下方面。

（1）氙氣燈擁有多重光束，以及更寬、更加明亮的照明強(qiáng)度，近光照明效果更為明顯。在夜間行駛中，其優(yōu)異的照明特性使得人們可以更加清楚地看清前方路況，為安全行駛提供了直接保障。

（2）在使用能量方面，傳統(tǒng)鹵鎢燈耗能約65 W/h，而氙氣燈在較為平穩(wěn)的使用中其能耗約為35 W/h，可以顯著降低車輛電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低能源損耗。

（3）氙氣燈的發(fā)光原理十分簡單，即通過電流的刺激使燈泡內(nèi)部氣體發(fā)光，在發(fā)光的過程基本不會(huì)產(chǎn)生過高的溫度，只要其內(nèi)部的氙氣沒有消耗光，便可以一直發(fā)光。

（4）據(jù)研究調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)鹵鎢燈即便品質(zhì)再好，其使用壽命也不會(huì)超過400 h。相比而言，氙氣燈的使用壽命最短也有3 000 h，這種不易損壞和使用壽命更長的特性極大地滿足了智能汽車照明系統(tǒng)的節(jié)能減排的要求。

2008年，在歐洲部分地區(qū)流行使用一種新型前霧燈，這種燈屬于氙氣燈的一種分支。它的結(jié)構(gòu)比氙氣燈更為簡單，只有兩個(gè)零件，使用的材料也是普通的聚碳酸酯，這使得其生產(chǎn)工藝更為簡單，產(chǎn)品合格率也顯著提升。而且，該產(chǎn)品的使用壽命是其他產(chǎn)品的3倍左右。將前霧燈作為輔助來提高亮度，是汽車照明的理想選擇。

氙氣燈的使用需要具備一定的條件。因氙氣燈的氣體儲存需要非常精密的工藝，不能擅自改動(dòng)，如果達(dá)不到配光要求，將會(huì)造成較為嚴(yán)重的光污染，影響人們的正常出行。

1.2 LED燈

LED燈作為一種半導(dǎo)體元器件，不僅可以更高效地將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，其發(fā)光效率也非常高，使用壽命較其他照明系統(tǒng)更長，耗電量也非常少[2]。從其生產(chǎn)研發(fā)工藝看，生產(chǎn)LED光源所使用的材料在不含有其他重金屬成分的情況下，較于傳統(tǒng)光源，其發(fā)光效率可提高20%。LED燈的使用壽命長，且故障率低，由于其屬于實(shí)心封裝的固體光源，防震蕩的特性也尤為出眾。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，LED燈無疑是節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢之選。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，LED燈被廣泛應(yīng)用在汽車照明領(lǐng)域。LED燈的照明效果佳和耗能低等優(yōu)勢，使其在其他城市交通中也備受歡迎。

LED燈作為智能汽車照明燈，不僅具備環(huán)保節(jié)能的效益，更重要的是其安全特性。2008年，奧迪公司推出了一款LED遠(yuǎn)光燈，應(yīng)用這款遠(yuǎn)光燈，駕駛員在行車過程中，不會(huì)因遠(yuǎn)處突然到來的汽車而造成短暫的目盲。LED燈的安全特性還體現(xiàn)在其快速反應(yīng)的能力。有人做過相關(guān)試驗(yàn)，同一個(gè)人在時(shí)速達(dá)到80 km的情況下開始進(jìn)行緊急制動(dòng)，應(yīng)用LED燈，其反應(yīng)速度會(huì)比應(yīng)用普通白熾燈快4～5 m實(shí)現(xiàn)全車制動(dòng)，極大地保障了駕駛員的安全。

由于LED燈的使用成本較高，以前通常只有一些中高端的智能汽車領(lǐng)域會(huì)加以應(yīng)用，但隨著LED燈的快速發(fā)展，現(xiàn)今許多的中低端智能汽車也開始使用LED燈作為尾燈、剎車燈及照明燈。隨著LED燈的發(fā)展越來越快，LED燈的安全性和節(jié)能性將更為突出，但仍有許多地方不盡如人意，其中最大的難題便是LED燈的自熱問題。一旦這個(gè)問題得到解決，不僅可以降低LED燈的使用成本，還可減少照明系統(tǒng)來自外界的干擾。

1.3 光纖照明燈

相較于傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)，光纖照明具備更為優(yōu)異的環(huán)保性及可重復(fù)利用特性。傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)都是將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，光電不分開。但是在使用電的同時(shí)，也具備一定的危險(xiǎn)性。因此，在許多場合都希望可以將光電分開使用，光纖照明剛好可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其可以將光源與照明裝置成功分離。這樣不僅增加了其使用的安全性，也便于后續(xù)維修。

光纖照明的優(yōu)異特性使其不僅可以應(yīng)用于智能汽車照明中的前照燈及霧燈上，還可應(yīng)用在智能汽車的內(nèi)置照明中，為智能汽車提供了更大的面積與更高質(zhì)量的室內(nèi)外照明效果，有效提高了智能汽車行駛的安全性與舒適性。

1.4 日間行車燈

日間行車燈簡稱DRL，可為智能汽車在白天行駛過程中提供照明。這種燈源的使用，極大地降低了白天因路況不明的情況下造成的交通事故的發(fā)生率。這種類型的燈在歐洲等地區(qū)非常受歡迎。

2 智能汽車前照燈新技術(shù)

在行車過程中，前照燈的照明系統(tǒng)是對駕駛員生命安全保證最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它可以為駕駛員提供更為廣闊的路況視野，減少交通事故的發(fā)生。

2.1 自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)

在夜晚駕駛智能汽車時(shí)，因路況不明且視線死角遠(yuǎn)大于白天，特別是在沒有路燈且彎道較多的道路上行駛時(shí)，對于突然出現(xiàn)在前方的障礙物或者移動(dòng)的物體，由于無法提前預(yù)判前方路況，通常情況下，一旦發(fā)生意外，駕駛員只能依靠自身的駕駛經(jīng)驗(yàn)和安全氣囊自行自我保護(hù)。據(jù)大數(shù)據(jù)顯示，夜晚行車的事故率是白天事故發(fā)生率的2倍以上。20%以上的交通事故一般都會(huì)出現(xiàn)在午夜到凌晨6點(diǎn)這個(gè)光線較暗的時(shí)間段里，這個(gè)時(shí)間段的車流量僅占白天的2.4%。這項(xiàng)數(shù)據(jù)表明，在光線較暗的時(shí)間段里，會(huì)給行車過程帶來更多、更大的風(fēng)險(xiǎn)。針對這類情況，自動(dòng)轉(zhuǎn)向前照燈應(yīng)運(yùn)而生。

智能汽車自動(dòng)轉(zhuǎn)向前照燈可以根據(jù)智能汽車方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度及車速等情況，對前照燈進(jìn)行動(dòng)態(tài)自主調(diào)節(jié)，盡可能地將光源與行駛方向保持一致，從而提高夜間行駛的安全性[3]。在行駛路況中出現(xiàn)較多彎道時(shí)，可以更加有效地增加駕駛員的可見面積，在突發(fā)緊急情況時(shí)，駕駛者可提前規(guī)避。自適前照燈中的操作檢測系統(tǒng)是關(guān)鍵，其是實(shí)現(xiàn)前照燈與方向自主調(diào)節(jié)的核心。早在2006年，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有生產(chǎn)專利，并被大量投入智能汽車的生產(chǎn)與研發(fā)中[4]。

2.2 前照燈自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)

通常情況下，在夜晚行車中因路況或及載重量的不同，汽車在加速及制動(dòng)時(shí)會(huì)使車身出現(xiàn)傾斜，進(jìn)而使得近光燈傾斜，造成死角的出現(xiàn)，這樣很可能會(huì)使前方駕駛員出現(xiàn)目眩等情況，從而造成交通事故等安全隱患的發(fā)生。智能汽車前照燈自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以有效地解決這一問題。該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)汽車的車速及載重量自主調(diào)節(jié)燈光的投射角度，確保其投射角度與高度均在合適的范圍內(nèi)，這樣可以保障駕駛員更加高效地識別突發(fā)路況等問題。

保證前照燈的光源照射角度是保證夜間行車的重要技術(shù)手段。機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行技術(shù)條件中明確規(guī)定：機(jī)動(dòng)車近光燈和左遠(yuǎn)光燈的光束水平照射方位角向左偏差不得大于58.4′，前照燈其余光束的水平照射方位角偏差不得大于2.0°。前照燈光束的可照射角度是檢測一輛車安全性能最直觀的措施。在路況不明的情況下，前照燈使用的安全性與及時(shí)性可為駕駛員的行車安全提供最直觀的安全保障，可見智能汽車前照燈的誤差修正系統(tǒng)是十分重要的。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以增加光束照明角度，還可以為駕駛員提供更加廣闊的路況視野，從而保證駕駛員在行車過程中的安全。

3 結(jié)束語

在“碳達(dá)峰”“碳中和”時(shí)代背景下，節(jié)能減排已是當(dāng)下主題，智能汽車照明系統(tǒng)的安全節(jié)能時(shí)代已經(jīng)到來，在智能汽車照明系統(tǒng)上，各項(xiàng)技術(shù)也越來越完善。當(dāng)然，在其研發(fā)生產(chǎn)的技術(shù)層面上，還需要進(jìn)行諸多改進(jìn)并應(yīng)用到中低端智能汽車，以及貨車和客車上，為社會(huì)的發(fā)展提供更大的幫助。上述多種技術(shù)需要不斷完善，其問題和缺點(diǎn)都是在將來技術(shù)創(chuàng)新中需要解決的。但是智能汽車照明系統(tǒng)必然會(huì)越來越先進(jìn)，其安全性會(huì)更高，設(shè)計(jì)也會(huì)更為人性化。