由于LED技術的發展,車燈的造型和品牌辨識度不再僅僅取決于日行燈、轉向燈,位置燈的造型,遠近光LED模組的造型和品牌辨識度也越來越重要,過去用少數幾個標準化氙燈模組或鹵素模組而吃遍天下的時代已經一去不復返了!各種造型新穎,功能復雜的大燈層出不窮。例如下圖的幾個車燈:
凱迪拉克 LYRIQ,遠近光為外側一排9個豎直排布的小模組GMC HUMMER EV, 遠近光模組藏在前貫穿下面。



HYUNDAI STARIA ,8個小模組實現遠近光
同時LED矩陣、LED像素、DMD等新技術的不斷出現,增強了汽車前照燈和遠近光模組的復雜性。led的數量從個位數增加到上百顆,透鏡模組的數量從1個增加到6個以上,同時,模塊的尺寸迅速從70mm減小到25mm,甚至更小的尺寸。。。
例如奔馳 新S-class的大燈內,包含有3個遠近光模組,分布是廣角近光模塊+84像素模組+DMD模組。
所有這些技術創新都帶來了生產工藝的創新,特別是對于微小零件,如微光型透鏡,微螺釘、微硅膠透鏡……,怎么精確定位、怎么控制微缺陷等都是個問題。因此生產工藝能力的提升是制造功能強大、性能穩定的led模組的關鍵。對燈廠來說,其目的是提供盡可能小尺寸,造型新穎和光學性能穩定的模組產品。因此在未來的幾年里,產品和生產工藝的相互影響將是成功開發新造型和新功能led模組的關鍵。ADB 回顧
我們先來簡單回顧一下ADB模組的光學原理。以便能更好地過度到工藝生產和產品的可制造性上。車燈的照明模組。一般可以實現近光,常規遠光,ADB矩陣遠光,ADB像素遠光功能。我們把重點放在需要精確對焦和微調的矩陣模組和像素模組上,矩陣和像素模組是一種自適應的遠光,簡稱ADB模組,通過對遠光光型進行空間離散化。完整的遠光光型由led模組內的多個子光型相互疊加產生。光型相互疊加的方案是ADB模組的常見解決方案,其優點是顯而易見的:模組數量少、光型均勻性高、Emax性能好。
車燈模組設計部門理論上可以設計一個完美的ADB模組,但最終的產品需要匹配工廠生產線和裝配線的公差。所有模組零件都必須在尺寸公差范圍內才能保證ADB模組的質量要求和性能穩定因此所有ADB模組的一個通常生產難點是:如何確保光型的質量和性能?在解決這個問題之前,我們有必要了解一些常見的降低ADB模組性能的生產缺陷。ADB模組裝配線的第一個難點是Led與光學內透鏡的對焦,它是光學效率的關鍵,好的對焦可以實現更優的能耗,更少的CO2排放。而失焦會產生串光的缺陷。ADB模組的內透鏡可以是一個聚光透鏡,聚光透鏡的入光口要和led的朗伯發射光對準。聚光透鏡的入光口通常都進行了光學設計,以保證能收集絕大部分的led發射光。但是也有少部分led的光無法被收集,可能進入相鄰的聚光透鏡并傳播,最后在車前形成雜散光。因此雜散光的強度與led和聚光透鏡的位置息息相關。
Led和內透鏡的對焦非常重要,對生產工藝來說是個挑戰。一般當前ADB模組的光學設計中允許的位置誤差為+/-50μm。第二個挑戰是確保光型的整體均勻性,特別是對有特殊光強要求的相鄰兩個led像素。如果我們截取一個像素的水平截面,光強的截面近似是個梯形。這兩個梯形之間的結合點需要一半光強時才能融合得較好和擁有光型的均勻性(圖3)。如果低于此值,會導致這兩個分區之間的間隙有一個陰影(圖4)。圖3:左圖:像素強度完美混合 右側:產生陰影的缺陷。當長時間駕駛時,有陰影的遠光會顯著分散注意力,增加精神負荷,從而導致駕駛員疲勞,成為安全隱患。因此完美的像素對焦和光型的均勻性是第二個工藝難點。第三個挑戰與模組的光型疊加有關。疊加有一些優點,比如Emax、封裝、一致性等,但也有一些缺點。我們舉一個矩陣模組的例子,由四排子模組疊加以產生完美光型的矩陣模組,由于有制造工藝的誤差原因,疊加不可能完美,有可能會導致光型的變形。寬度為A°的陰影可能在A+2*B°的范圍值內變化。具體的解釋參考下面的原理圖,紅色箭頭表示子模組的錯位(圖5)。光型變形角度B°是基于機器人精度與光學系統焦距之間的一個對應關系。如果由于光型重疊不好而導致陰影的寬度增加,則需要關閉更多的led以保證ADB的法規。這就意味著光線變弱,駕駛條件變差。因此為了使路面上的光線足夠亮,一個高精度的對焦機器人是很重要的。如果我們僅考慮垂直方向上的焦點錯位,而不考慮水平對焦,那么這點和上一點的裝配工藝類似,但對最終用戶的影響不同。垂直對焦偏差將在近光的結合部產生一條陰影或高亮的條紋,會給駕駛員帶來不適(圖6)。垂直對焦范圍是基于水平光型銳度和光型寬度的一個函數,通常在+/-0.2°之間。在分析了模組本身的缺陷后,我們把視野放大到整個大燈,矩陣模組、像素模組或DMD模組本身的設計性能可以是完美無缺的,但由于要和其它的模組組合使用,比如像素84模組和近光廣角模組的組合,DMD模組和矩陣模組以及近光模組的組合等。如果對焦不準,則性能會大受影響。同時由于汽車需要符合法規,如果對焦不準,則必須在光學系統上增加余量。將會導致一個更寬的陰影(圖7),車輛周圍更少的光和更短的激活時間。陰影尺寸越大,激活時間越短,行車安全性越低。例如,對于250m遠的來車,在標準對焦公差+/-0.1°的情況下,ADB模組允許@4m的防眩光陰影。但是如果公差加大到+/-1°,則陰影寬度要乘以3,即產生的是12m寬的防眩目陰影。為了確保光學內透鏡和Led之間的位置能調整,燈廠的裝配機器人必須根據Led的位置來調節內透鏡的位置x,y,θ因此車燈廠有必要開發一套特殊設備并實現工業化,以滿足這些新的工藝要求(圖8)。
同時在光檢控制順序中,需要引入新的像素控制和光型均勻性控制。為了達到客戶的技術要求,也可以使用新的超高清攝像機和新的視覺算法。為了保證ADB子模塊之間的水平和垂直調節,裝配工藝必須確保每個模塊在不同方向(x,y,?)上的位置。要實現此操作,必須遵循以下順序:為了達到這一目標,燈廠有必要開發并工業化一種由機器人自動移動的對焦和固定位置的集成設備。為了實現完美的疊加,機器人必須自動實時工作。
如今,燈廠開發了越來越多的ADB模組。導致產品和工藝之間的聯系越來越重要,兩者的互相協作是成功量產的關鍵。ADB模組的最終性能取決于研發初期設計目標和工藝生產能力之間的良好平衡。車燈造型有尺寸小巧、形狀多變、點亮性能均勻的要求,從而需要研發新的ADB模組,那么這種新造型也會間接地對生產工藝產生影響,比如新的工作臺、新的裝配線、高清攝像頭等新技術的應用、新的六軸機器人等。產品上的創新也會導致工藝生產上的創新,從而才能在夜間駕駛條件下提供更好的道路照明性能。