從
LED頭燈、夜視安全系統(tǒng)，到正在涌現(xiàn)的
激光點火系統(tǒng)，
光子學(xué)技術(shù)正憑借其帶來的緊湊、低能耗以及高性能等優(yōu)勢，在汽車應(yīng)用中大顯身手。
B m<`n;m !>o7a}? 目前，
光學(xué)與光子學(xué)技術(shù)正在為汽車制造商提供一個日益豐富的“工具包”，幫助汽車制造商提高汽車的安全性、降低長期成本、提高效率，并為汽車增添獨特的設(shè)計元素。除了常見的LED尾燈，有些汽車也正在嘗試LED頭燈。與此同時，
光纖也正在被用于連接汽車中的通信及顯示設(shè)備。據(jù)悉，目前福特公司正在調(diào)查研究汽車激光點火系統(tǒng)，而另有一些高端汽車還將提供夜視系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)。
lfgq =8 d o:'MpKm LED尾燈和頭燈
r Z$O?K I$G['` XX/ “雖然目前汽車尾燈和車內(nèi)
照明燈采用LED解決方案的成本仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白熾燈的成本，但是LED解決方案的巨大優(yōu)勢已經(jīng)足以使汽車制造商在開發(fā)和制造中接受其較高的成本�！钡聡査刽敹虼髮W(xué)（University Karlsruhe）專門研究汽車照明的Cornelius Neumann教授說，“LED除了具備超長的使用壽命外（其壽命通常長于汽車壽命），其快速的響應(yīng)時間也是制動燈的一項重要安全因素，通常LED的響應(yīng)時間要比常用的燈泡縮短約75毫秒。此外，LED的低功耗以及新穎的造型，也是制造商選擇LED用作汽車信號等的主要原因�！�
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2 b_taC ^-l Neumann教授聯(lián)合德國汽車照明與電子產(chǎn)品供應(yīng)商海拉公司（Hella）在汽車照明領(lǐng)域進行了11年的深入研究。他表示，雖然LED尾燈在汽車中比較常見，但是汽車要采用LED頭燈卻面臨著更多的挑戰(zhàn)。
iWkWR"ys y V=l0(03j~ “到目前為止，市場上至少有三種型號的汽車采用了LED頭燈：雷克薩斯的LS 600、奧迪R8和凱迪拉克Escalade Platinum。”Neumann教授說，“但是在頭燈中完全采用LED解決方案，仍然有許多問題需要解決�！�
G~a ZJ, ;JT-kw6l5K Neumann教授指出，灰塵、潮濕、機械振動以及周圍溫度約高達90°C的苛刻環(huán)境，將對LED帶來一定的挑戰(zhàn)，因為LED的性能會隨著溫度的升高而下降，因此一些高功率的LED都需要配有冷卻裝置。而且，LED頭燈不是使用一個單一的
光源（如鹵素?zé)艋蚋邚姸确烹姡℉ID）燈），而是要將多個LED組裝在一起，以達到行車信號照明的需求。[1]在LED頭燈中，通常使用三種不同的
光學(xué)系統(tǒng)，分別實現(xiàn)不同的功能。這三種系統(tǒng)需要彼此穩(wěn)固地配合在一起，發(fā)出亮度足夠高的光，以滿足路上行車照明的要求。
u&vf+6=9Dd N>`Aw^ _@& 盡管LED頭燈仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，但Neumann教授補充說，與常用的燈泡解決方案相比，LED解決方案能節(jié)省50％甚至更多的能耗（見表1）。[2]另據(jù)一些研究顯示，用不到20％的LED光就能獲得與HID燈同等的亮度，并且LED的照明更加安全。[3]隨著數(shù)學(xué)模型和軟件算法的發(fā)展，現(xiàn)在工程師們可以設(shè)計產(chǎn)生各種形式的反射鏡和
透鏡，將從光源發(fā)出的光引導(dǎo)到交通路面的特定區(qū)域（見圖1）。
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Sgr 圖1：歐寶Signum汽車的頭燈全部采用了LED解決方案，其用不同的模塊實現(xiàn)不同的信號功能：6組LED用于近光燈；底部3組LED用于遠(yuǎn)光燈；邊上兩組小LED用于地角燈；10組LED用作日間行駛燈。方向指標(biāo)燈由位于頭燈頂部的具有反射系統(tǒng)的3組LED組成。根據(jù)各個信號燈的不同用途，分別選用不同的LED。
表1：傳統(tǒng)照明方式與LED照明功耗對比
(%6P0* 
高亮度LED制造商有充分的理由相信未來LED向汽車領(lǐng)域的滲透。市場調(diào)研公司Strategies Unlimited預(yù)測，到2013年，全球汽車LED室外照明的整體市場規(guī)模將由2008年的1.58億美元增長到3.47億美元。另據(jù)水清木華研究中心（ResearchInChina）的《2008-2009年全球與中國汽車LED照明行業(yè)研究報告》顯示，到2014年，LED頭燈將在成本和性能上與傳統(tǒng)的HID頭燈（假設(shè)LED技術(shù)能按照目前的發(fā)展速度不斷進步）具備可比性，到那時，LED在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將大為改觀，單是汽車頭燈的市場規(guī)模就將達到1.22億美元。
5C ]x!>kX ;[DU% f 夜視系統(tǒng)
!f [_+CD q?yVR3]M 寶馬的BMW-7系列汽車采用了瑞典Autoliv公司的第二代Night Vision 2夜視系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了一個遠(yuǎn)紅外傳感器，用以掃描路上的行人，其夜視距離是近光燈的3倍。當(dāng)檢測到車輛前方有行人或動物時，系統(tǒng)會自動分析現(xiàn)場和車輛動態(tài)，評估駕駛員碰撞到目標(biāo)的風(fēng)險，并在必要時向駕駛員發(fā)出警報（如通過車載顯示屏發(fā)出警報，見圖2）�！癆utoliv公司最新的夜視系統(tǒng)，將夜間駕駛安全提高到了一個全新的水平，它為駕駛員在夜間道路上提供了‘另外一只眼’。”Autoliv公司夜視系統(tǒng)總經(jīng)理Stuart Klapper如是說。
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hn@08t G 圖2：當(dāng)在夜間檢測到一名男子在車前橫穿馬路時，寶馬BMW-7系列汽車的遠(yuǎn)紅外夜視系統(tǒng)向駕駛員發(fā)出了警報
在行車速度較慢、人流較多的城市路段，該系統(tǒng)只對道路上近距離內(nèi)的較小范圍進行監(jiān)測，以避免出現(xiàn)過多的警報；而在行車速度較高、人流稀少的鄉(xiāng)村路段，該系統(tǒng)監(jiān)控的道路范圍則會相應(yīng)地擴大。為了對監(jiān)控范圍做出及時、相應(yīng)的調(diào)整，Autoliv公司的夜視系統(tǒng)不斷地從周圍環(huán)境中收集夜視視頻圖像，并用一套先進的軟件算法對超過5000多萬個“影像片斷”進行檢測，并依此向駕駛員發(fā)出相應(yīng)的警報信號。
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s Autoliv公司的夜視系統(tǒng)中采用的遠(yuǎn)紅外相機采用320×240像素的釩氧化物熱輻射測量儀，并具有一個鍺窗口以保護相機的
鏡頭免受外界的傷害。Klapper說：“與第一代相機相比，現(xiàn)在我們已經(jīng)成功地將鏡頭的成本降低了30％之多�！�
7n<{tM p]TAELy 德國西門子威迪歐公司還開發(fā)了一種工作距離達150米的紅外夜視系統(tǒng)，其產(chǎn)生一個經(jīng)過電子處理的視頻圖像，用于在汽車中實時顯示。該系統(tǒng)具有兩種工作方式：一種方式采用近紅外系統(tǒng)，在這種方式下，由兩個集成到前燈中的紅外發(fā)射器產(chǎn)生的光，被一個安裝在后視鏡附近的小型攝像機捕獲；另一種方式采用長波紅外系統(tǒng)，這種方式需要安裝一臺相機，用一個工作在6～12µm范圍內(nèi)的傳感器來檢測來自車輛周圍環(huán)境的熱輻射。一旦檢測到人或動物，該系統(tǒng)都會將物體以明亮的形式顯示出來。
7JH6A'& _V6ukd"B~ 激光點火
C,r;VyW6BI rM%1GPV ob 2009年夏季，福特公司就宣布其正在聯(lián)合GSI集團和英國利物浦大學(xué)為下一代汽車發(fā)動機開發(fā)激光點火系統(tǒng)。事實上，早在20世紀(jì)70年代末，人們就已經(jīng)開始研究激光點火系統(tǒng)了，當(dāng)時有很多關(guān)于激光點火系統(tǒng)的研究論文已經(jīng)開始出現(xiàn)在各類汽車技術(shù)會議上。
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