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激光车灯应用于汽车照明的现状及前景

激光大灯是未来汽车照明的主流方案。如今,汽车前照灯在经历了卤素灯、氙气灯(Xenon HID)和LED后,迎来了相关技术已经应用在部分高端车型中的激光大灯。汽车大灯技术的不断革新,也有着其重要的意义。如今,对于车灯的评判已经不局限于照明亮度单一指标,车灯的能耗、设计、驾驶辅助功能都有必要纳入考量范围。

相较而言,激光车灯自身具有着高能效、小体积、方向性好等多方面优势。相关调查分析显示,虽然市场普遍认为激光车灯仍是处在概念产品阶段,然而截至目前,激光车灯已经成功配置在多款高端车型中,其普及程度和市场规模均已超出预期。

在2015年的时候,市面上配备激光大灯的量产车型还相当有限,只有BMW i8,其余包括少量概念车型(比如Audi R8,总数不会超过100辆)。到了2016年,BMW 7系中的部分车型也终于配备了激光大灯,由于存量基数较小,激光车灯产值规模增速较高。

据Research and Markets预测,激光车灯的产值年复合增速高达267%。下面,首先依据BMW i8和部分7系的销量对市场空间进行简单的测算,据BMW年报,2016年BMW i8全球销量约为6000辆,BMW 7系全系列共销售60000辆,两个系列配备激光大灯的型号保守估计占比10%,从而估算出全年产量共有近7000套。因为激光大灯价格较为昂贵,约为1万美元,又可以推断2016年市场规模近7000万美元。以增速267%计算,2020年的激光车灯市场规模或将可以达到35亿美元。

另外,Yole市场调研报告称,2020年全球汽车照明市场规模大约为270亿美元,由此估算,届时激光车灯产值占汽车照明市场约8%。考虑到激光车灯单价远高于其他类型,渗透率大约为5%,可见该行业的前景相当广阔。

有行业专家曾经指出,激光大灯是未来汽车照明的主流方案。回顾过去,汽车前照灯在经历了卤素灯、氙气灯(Xenon HID)和LED后,迎来了相关技术已经应用在部分高端车型中的激光大灯。激光车灯在亮度、能耗和外形设计等方面,都具有巨大优势,虽然现阶段制造成本较高,但量产工艺已经接近成熟,预期成本下降后渗透率会迅速扩大,并成为汽车照明市场的重要组成。

与此同时,我们可以看到大灯技术更新换代速度正在加快。事实上,自2004年以来,LED大灯开始活跃在车灯设计中,自适应远光灯等智能LED大灯系统相继问世。2014年,BMW i8成为了第一款配置激光远光灯的量产车。汽车前灯的迭代更替正在加速,激光车灯的普及速度会比人们预想的要快。根据对氙气LED复合灯具、LED大灯、LED矩阵灯从顶级车到中端车的渗透路径分析,激光车灯在2018年将出现在大部分高端车型中,并在2025年成为中级车的标准配置,潜在市场规模高达数千万套。

毫无疑问,汽车大灯技术的不断革新,也有着其重要的意义。如今,对于车灯的评判已经不局限于照明亮度单一指标,车灯的能耗、设计、驾驶辅助功能都有必要纳入考量范围。这是因为新能源车是必然趋势,车灯能耗减少有利于电池的有效利用。其次,LED和激光等新型光源赋予车灯设计更大自由度。并且,新型车灯可以满足辅助驾驶的智能化控制需求。

据介绍,相对LED灯而言,激光大灯采用了蓝色激光作为辐射源,再通过黄磷透镜合成白色光束。其中短波蓝色激光二极管的亮度超过LED千倍,而只需要后者60%的能量消耗。除了亮度的绝对优势,光束的对比度和聚焦程度也超过传统车灯。其中,宝马的激光车灯色温达5500至6000K,这是国际车灯标准允许的最高色彩温度。

行车安全和智能化

分析指出,在未来,激光车灯将助力行车安全和智能化。由于激光车灯的高亮度白光是通过蓝色激光激发黄磷滤镜产生,可以避免舆论所担心的激光伤害。激光远光灯工作距离长达600米,超远的照射距离保障了夜间行车安全。此外,激光车灯还是智能车灯的最佳载体,比如智能矩阵车灯和动态车灯技术通过激光可以更好地实现。

激光车灯安全性有保障,超远照射距离保障夜间行车安全。在激光车灯中,激光指的是激发光源,而不是最终的照明光。从白光形成机理看,激光大灯与白光LED的工作原理相似,最终的白光属于荧光而不是激光,所以不会出现所担心的激光伤害。目前,激光车灯只用在远光模式,工作距离高达600米以上,亮度达到580cd/mm2,远超传统LED远光灯,极大地提高了驾驶者夜间视野范围。至于远光灯影响对面车辆的问题,智能感应系统可以探测路况提前切换,或者用矩阵技术进行局部照明。

激光车灯与智能车灯相辅相成。未来的车灯将依据不同的路况采用数百种照明程序,虽然多数已经借助LED完成,但是激光车灯的指向性和亮度更有优势,可以实现更智能的设计。例如,奥迪将智能矩阵技术与激光车灯结合,通过微型镜面阵列,可以根据对面来车方位自动关闭部分车灯单元,变换照射区域。另外,作为一种激光发射源,激光大灯也可以作为辅助光源,用于诸如碰撞警告、紧急刹车、自动巡航控制和ADAS等智能驾驶系统。例如,激光大灯干涉感应技术(Laser headlight interference sensing technology)有望被用作车宽引导指示,可以避免夜间行车事故,与前车保持安全距离。

显示与通信新疆域

研究表明,激光照明是在多种场景下用激光代替白光LED,实现公共照明、显示照明、投影成像等功能,激光投影小型化还可以催生手机投影等消费电子应用。此外,如果用激光代替LED,LiFi的数据传输速率将大幅提高。

激光照明是LED照明的升级版,激光车灯体现了激光照明的蓬勃发展。概括的说,激光照明即用激光代替白光LED,实现公共照明、显示照明、投影成像等功能,比如激光投影、激光电视。激光小型化还可以催生手机投影等消费电子应用。激光电视(Laser TV)的实质是激光投影显示。激光电视由一个投影屏幕和激光投影机组成,投影机只需距离屏幕60厘米就可以投射出100英寸效果。与普通投影仪相比,激光电视采用红绿蓝三色激光或者白色激光替代氙气灯,色彩饱和度大大提高。不同于OLED等技术,激光投影的本质使得显示尺寸扩大的成本极低,所以激光电视适用于大屏幕或户外场景。

LiFi采用激光可以大幅提高数据传输速度。为了进一步提高效率,原本LiFi的LED光源可以用半导体激光器代替。最新研究显示,以调制激光为载体的LiFi传输速率大约为LED为载体的十倍。白光LED是通过蓝光LED激发黄磷获得,发光过程限制了调制速率,而白色激光可以通过混合不同波长获得,调制速率提高的同时,信号频段也成倍增加。使用LED的LiFi速率大约为10Gb/s,而使用激光的LiFi可以轻松达到100Gb/s。

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