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泛亚汽车技术中心:前照灯实现造型个性化和场景多样化融合新方案
2024-09-23 04:40      来源:盖世汽车      编辑:竹隐      阅读量:11705   

2024年9月12日,在汽车智能照明技术论坛上,泛亚汽车技术中心有限公司外饰照明系统经理amp;高级专家吴文芳对MLA投影实现前照灯全功能展开详细介绍。MLA投影是一项基于半导体工艺与纳米级透镜技术的图像投影、灯光分布及高效照明应用。这一技术亮点在于其成品由数百个精密微透镜构成,每个透镜底部均蕴含微图像,利用超焦距原理,在倾斜面上投射出清晰聚焦的图像来实现远、近光功能。

通过精准的光学设计,多个透镜图案完美融合,显著提升图像立体感。系统不仅能实现单色图案的静态投影,还能借助透镜分割技术,结合彩色LED的时序点亮,创造出多彩的动态投影效果,实现图案的逻辑嵌套与动态变换。相比传统透镜式模组,其投射距离更广,且采用高清光学镜头设计,不仅体积小巧,在外饰照明、信号灯、迎宾灯,以及内饰灯等都有共性设计,应用更加广泛,更便于大规模生产与应用。

泛亚汽车技术中心有限公司 外饰照明系统经理amp;高级专家

以下为演讲内容整理:

外饰照明系统场景与技术路线汇总

在过往的相当长时期内,包括国内各大主机厂,对场景的研发与调研已相当深入。值得一提的是,当前最新一代产品对新兴科技的信赖度颇为良好,可达70%以上。所谓的功能需求亦涵盖诸多方面,其中最为核心的是,仍以安全及日常需求为主导,此外,近郊需求亦是一个重要考量。

将外饰照明系统场景与技术路线趋势划分为横向与纵向两大类别,基本上围绕着功能化与场景化的趋势展开。最底部为基础远近光功能,例如,20万以下车型主要以此类功能为主,通过两个或三个透镜实现基本的法规要求的远近光。

图源:泛亚

在此之上,是当前主流车厂高配或豪华车型所采用的ADB功能,其需求大约在100个像素以下,这是走功能路线的体现。

再进一步,则是产品化交付较为普遍的领域,如常提及的HD万级像素以及百万级DLP像素,这些技术已在华为、高合、智己等品牌车型上得到广泛应用。

以功能为导向的像素化优势在于能够实现更多场景,为客户提供更多选择,这是其显著优点。同时,它还能实现整车的OTA更新,每年可根据新发现的客户需求和场景进行持续开发。

横向坐标代表了我们目前,包括与通用汽车共同研究的路线,我们正朝着功能方向迈进。因为若不进行功能实现,造型上很难在开口或灯具尺寸上达到极致。然而,若尺寸过小,功能将难以实现丰富的场景化。一旦我们选择这条路径,例如向右发展,采用大模组,进而应用到如GL8及凯迪拉克车型上的小开口设计,我们将局限于ADB功能。开口若再进一步缩小,将难以继续发展。因此,在几大品牌的应用过程中,我们可以发现,继续缩小尺寸将面临极大限制。

关于场景,如进场的Logo、迎宾等场景,以及我们目前大量实现的地毯、DOP、DLP进场场景,这些在市场上已得到广泛应用。

泛亚光学传统技术与新技术的探索

在过去两年中,鉴于短周期开发要求日益严格,我们建立了光学实验室,以提升光学及性能研究的基础。

无论场景化路线如何发展,或是造型个性化方向如何演变,灯具设计绝不能忽视安全与性能。在灯具行业中,或许会因成本考虑而牺牲性能,或因造型需求而牺牲成本。

因此,在过去两年中,我们建立了暗室,为接下来的布局工作奠定基础,旨在更好地结合造型与性能。

由于周期开发越来越短,且公司内部流程繁琐,长期依赖供应商使我们难以快速响应短周期需求。因此,在过去一到两年中,我们自主研发了灯具内模组,将性能完全独立出来。这样,我们可以很早地介入到造型设计方案中,对基础近光进行布局和设计,统一定点,确保所有性能统一,从而保障基本的基础近光功能。

图源:泛亚

除了DLP路线外,扁平化路线究竟如何?从2020年第一代GL8开始采用ADM窄型化设计,至今我们销售的所有凯迪拉克及GL8第二代产品均采用slimline模组设计,后续所有凯迪拉克车型均沿此方向发展。

MLA实现远近光、与信号灯功能融合

未来的发展方向究竟何在?我们仍在探索中,因为极致化开发路线是有限的。其中,我们考虑的一个方案是MLA。众所周知,MLA在灯具行业中已有所耳闻,目前主要应用于Logo灯和头地灯,地毯灯应用较多。然而,在远近光方面,完全采用MLA技术的产品在市场上并不多见。

如今,大多数灯具都能清晰地辨识出大灯和格栅。当然,也有人提出了前卫的构想,即前端一体发光,无法看到主光源。我们认为,如果采用传统的HD模组或DLP模组,在这种造型下将难以实现,因为无法进行合理布置。

因此,我们亦在探索采用MLA方案的可行性,利用地毯灯既能投影的特性,探究其是否同样适用于实现远近光功能。在国际范围内,我们已发现存在类似应用实例,尽管它们并未实现远近光、信号灯全功能前照灯方案。基于此,我们已开发了一系列Demo与模型,旨在通过MLA技术全面实现近光与远光,乃至信号灯的功能,且从外观设计上难以辨识其主光源。此外,针对当前众多车型采用的发光格栅,我们正考虑如何将其与前脸设计无缝融合,这一构想目前仍处于Demo设计与研究阶段,尚未在量产车型上实现。

MLA方案的核心在于其独特的设计理念,与传统投影灯有所不同。我们的主要挑战在于如何实现远近光功能。该方案通过掩膜方式,精确塑造近光的截止线。通过调节不同LED的光通量、逻辑控制及颜色管理,可实现多样化的色彩与区分效果。

远光的光形设计方面,我们采用单个MLA模块进行精细控制,得益于MLA体积小巧且易于分割的特点,我们能在单个MLA内划分至多四个区域进行独立控制。这些区域可根据需求分别作为主光源或投影功能使用,而近光的实现则是当前的技术难点。经过多种MASK方案的尝试,我们已成功优化了近光的截止线效果。

关于近光光形,初期有疑虑认为MLA的光效可能较低,担心影响性能。然而,根据我们的Demo测试,MLA在均匀度方面表现出色,无论是远光还是近光,其光形均匀且性能达到高水平,CNCAP评分可达7.8分以上,甚至能达到的良好水平。

在具体实施上,我们已确定了所需MLA片数,并注意到由于掩膜的存在,初始光线效率有所限制。但经过优化,我们已将效率从最初的10%提升至20%,并计划在下一阶段进一步提高至30%。考虑到远近光模组的一般效率在40%至50%之间,若我们能达到40%以上,其性能将与传统模组相近。远光输入方面,由于无掩膜设计,其效率已超过50%,展现出较大的光型展宽。

当前的主要挑战在于如何实现远近光的功能,以及如何融入场景化的动态效果。我们计划通过仿真模拟,利用多片MLA及其分区,在远近光融合中加入动态投影功能,这是MLA技术的强项。

单片MLA可细分为多个区域。尽管目前受限于其他光源与光效问题,像素与效率尚未达到最高水平,但我们认为,在众多应用场景中,真正能被客户频繁使用的可能不超过十种。因此,我们正研究如何精益化地实现这十种以下的应用模式,而MLA正是实现这一目标的理想选择。我们已制作了相关Demo,证明了MLA在近光中不仅能实现基本功能,还能进行基本的投影。

此外,MLA技术的应用范围广泛,不同于传统主光源与信号灯的明确区分,采用此技术后,远近光、信号灯、地毯灯乃至内饰功能均可通过同一方式实现,这对于后续的成本控制极为有利。

图源:泛亚

基于上述基本功能,我们正尝试在近光基础上叠加MLA投影,若能将应用场景控制在十种以下,对于追求极致造型与前脸一体发光概念的设计而言,MLA将提供除HD模组或DLP模组之外的全新路径。

鉴于当前采用远近光技术的成本相对较高,我们的关注点并不局限于此,而是着眼于其未来成本趋势的走向。若全面采用MLA技术,前端各项功能均可与之无缝对接。关于其实现方式,由于体积小、能耗低,这对于我们的造型设计而言,在布置上显得极为有利。

此外,该技术采用的是半导体工艺,这并非每家企业都能掌握,它类似于芯片或LED的半导体工艺实现方式。因此,只要产量足够大,应用场景足够广泛,其成本有望实现急剧下降。我们设想,如果将此技术应用于内饰、地毯灯等领域,其边际成本将大幅降低。因为MLA中用于远近光及功能实现的芯片图形可直接复用,无需开发多套,且链路简短,无需经过整车厂、Tier1、Tier2等多层传递,主机厂可直接介入,这对于缩短开发周期和实现共用化、场景化设计极为有利。

最后,我们思考的一个问题是,目前远近光的效率尚未达到理想水平,仍处于早期研发阶段,尚未进入量产化研究的普遍阶段。在第一阶段,我们的效率和水平大约在10%到15%之间,而今年我们有望将其提高到30%到37%。我们的理想目标是实现40%到50%的近光光学效率,以确保在包括中保研等在内的所有性能测试中都能满足要求。

为了提高效率,我们将探讨后续是否有可能将光源工艺与MLA相结合。鉴于国内光源工艺已相当成熟,定制化服务众多,我们期望能开发出一款与MLA效率相匹配的光源,以显著提升效率。

从长远应用来看,我们坚信其边际成本将极低,价格远低于当前的DLP和HD模组。这便是我们的构想。

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