自适应性远光灯与MiniLED尾灯推动车用照明朝向个性化、沟通显示、驾驶辅助与安全升级

根据TrendForce最新「2022全球车用 LED 产品趋势与区域市场分析」报告指出,尽管2022年车市需求受俄乌战争及中国疫情反扑冲击而有所下滑,但随着LED头灯渗透率提升,加上智能型头灯、标识灯 (Logo Lamp)、智能型氛围灯等先进技术的发展,仍支撑2022年车用照明市场需求。

同时,受到塑料成本飙升的影响,车灯产品价格有机会持平甚或调涨,故TrendForce预估,2022年全球车用照明市场产值有望达326.8亿美金,年增4%。车用照明朝向个性化、沟通显示、驾驶辅助与安全升级。

自适应性远光灯与MiniLED尾灯推动车用照明朝向个性化、沟通显示、驾驶辅助与安全升级

图一、2021-2026年全球车用照明市场产值

自适应性头灯 (ADB Headlights) 为驾驶、前车、对向来车、行人实现更好的道路照明

不论是传统车厂或电动车厂近年积极提升LED头灯渗透率,通过提升产品差异化借以稳固并提升市占率。据TrendForce预估2022年全球LED头灯渗透率于乘用车将有机会达到72%,其中电动车的LED头灯渗透率更高达92%。

从技术面来看,智能型头灯中的自适应性头灯 (ADB Headlights) 技术众多,现阶段以矩阵式 (Matrix LED) 搭配12~100颗LED做为主流设计,根据 TrendForce 访查,100 颗 LED 像素的矩阵式 LED (Matrix LED)方案预计将有机会逐步替代 84 颗矩阵式 LED (Matrix LED) 方案。

通过单独控制的高性能LED,扩大驾驶者夜间视野,可有效增加驾驶者对前方障碍物的反应时间,实现更好的道路照明。同时,无眩光远光灯 (Glare- Free High Beam) 也减少前车、对向来车和行人因车灯照射所引发的不适感。

自适应性头灯市场渗透率于2022 年仅为3.7%,随着各国对于自适应性头灯法规渐趋于完善,Micro LED 像素数组 (Micro LED Pixel Array) 导入自适应性头灯,能精准进行独立数字控制的像素将大幅提升至10,000~30,000颗像素点,当LED像素点越多,愈能弹性调整照射区域,以增加行车安全,并以此满足各区域市场法规的需求,有助于车灯厂商减少不同区域市场在头灯的开发、生产和物流上所需的成本。预期于2026年自适应性头灯市场渗透率将有机会达到13.9%,进而带动2026年整体车用照明市场产值达到394.96亿美金。

自适应头灯应用情境与驱动方案

图二、图三为自适应头灯之像素光源的投射效果示意图,原理是车用传感器侦测物体,经由智能系统决策判断来控制高像素矩阵灯点对侦测对象做出适当的光源投射。

例如,图二情境是针对对向车驾驶人视线区域,自适应头灯将降低投射亮度。

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图二、情境: 对向有来车;自适应头灯之灯点投射示意图

图三则对于需要特别注意的照射对象如交通标志,提高照度以引导驾驶人关注;但对于前方车辆,则会降低照射亮度,避免影响前方驾驶人视觉。

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图三、情境: 前方有车及交通标志;自适应头灯之灯点投射示意图

针对自适应头灯应用需求,聚积科技MBI6353Q驱动芯片,单颗具备48通道并支持4行扫设计,可分时多任务而控制192颗 LED灯点。MBI6353Q最高可驱动100毫安和承受24伏特电压,因此在应用设计上非常弹性,可通过单灯点串接多颗LED来提高亮度;亦可将通道并联来增加驱动电流,一个产品即可满足多像素、大电流、高亮度的设计,也方便客户备料。

图四为MBI6353Q应用于行扫架构下之电路示意图。如需增加更多控制点数,则如图例于应用电路内链接更多驱动芯片。

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图四、MBI6353Q多灯点矩阵应用电路示意图

图五为MBI6353Q应用多通道并联以增加LED的驱动电流来提升亮度。

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图五、MBI6353Q多通道并联应用电路示意图

自适应头灯的高密度灯点排列特性增加了整体驱动设计的难度,唯有使用高集成驱动芯片,才可轻易达成灯驱合一设计,且相较灯驱分离设计可减少扁平电缆使用数量与降低灯体体积,让灯型设计更为时髦。MBI6353Q为高集成且通过AEC-Q100 Grade 1等级的驱动芯片,如前文分析电路设计可依需求弹性调整,因而具有做为此类应用之潜能。

讯息沟通显示推升先进驾驶辅助系统 (ADAS)、无人驾驶 (Autonomous Vehicle) 与共享汽车 (Car Sharing) 开创移动 (Mobility) 与通讯 (Communication) 结合的新世纪

尾灯设计也来许多新的变革,现阶段车厂与消费者最为明显的喜好则是贯穿式尾灯、动态讯息显示与3D 立体设计。目前尾灯部分对于造型和设计没有明确法规限制,所以各车厂越来越希望借助尾灯提升车辆配置规格和特色。采用单色 / 全彩Mini LED封装做为讯息沟通显示 (Communication Display)。

以三星LED产品设计为例,其LED使用颗数甚至高达49,152颗。整体产品具有高亮度、高对比度、高解析、寿命长与薄型化等特点,应用于车尾灯不但能以流畅的动态画面打造个性化设计,还能呈现警示或行车讯息以达沟通之效,有助提升行车安全,而且薄型化模块还可大幅增加车灯设计空间与弹性,颠覆过去对于传统车灯的想象。

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图六、三星Mini LED尾灯

尾灯朝向动态讯息显示,打造个性化设计

尾灯组合除必备的转向导引外,主要功能在于夜间可显示车宽及车辆所在位置以提醒相关用路人,避免在灯光昏暗或是光线不足的地方,因视线不佳而导致意外发生。另外,当车子减速或急停时,独立或整合式尾灯及第三煞车灯会通过增亮模式警示后方用路人注意前车状况,避免追撞事故。

近年陆续有车款在尾灯应用中导入LED灯具,看中的就是LED灯具为车款带来的科技感及设计精致度。车厂会将尾灯或是中央第三煞车灯设计成条状或狭长型态,形成贯穿式尾灯;更高阶的设计是加上独立灯点控制功能,尾灯模块就可更有变化地编写动态迎宾灯效,藉由突出的迎宾灯效,用车人即使在不熟悉的停车环境,也能够轻松找到爱车位置,亦彰显车款设计感与个人时尚品味。

图七为简易动态尾灯设计方块图,以此架构可轻易实现不同灯效动态尾灯。

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图七、动态尾灯示意方块图

图八为较常见之贯穿式尾灯,中区灯效多半连结左右两侧红光尾灯,做出线条状的灯效改变,或呈现呼吸方式的亮度调整。

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图八、线状贯穿式尾灯

而面状贯穿式尾灯则可以区块为单位进行迎宾灯效的变化。

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图九、面状贯穿式尾灯

除了上述的自适应性头灯与尾灯设计变革外,标识灯(Logo Lamp)、(智能)氛围灯、光信号投影 (Light-Signaling Projection)等皆是车厂、车灯厂商、LED与驱动IC厂商近年来积极布局的重点照明产品。随着车厂持续为车用照明带来意想不到的创新思维,加上先进驾驶辅助系统/自动驾驶的推动,车用照明的未来无限可能!

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图十 MBI5353Q及MBI6353Q应用

聚积科技在CES 2023将有实体摊位,欢迎莅临聚积摊位了解更多车用创新驱动技术!(文:LEDinside)

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