高效且精确测量自适应远光灯系统（ADB）和先进前照灯

2022年 2月 1日

话题:

作者:

Matt Scholz and Anne Corning

随着《美国联邦基础设施法案》于2021年11月正式通过，自适应前照灯最终获准在美国使用。对于汽车制造商们而言，这是一条重大新闻；而对于夜间行驶在美国各地道路上的人们而言，这是一项巨大的安全进步。尽管夜间交通量比白天减少了60%，但仍有超过40%的交通事故和人员死亡发生在夜间。¹

自适应远光（ADB）前照灯利用传感器输入自动调整光束亮度、角度和形状，以应对不断变化的驾驶状况。如果您在夜间行驶期间开启远光灯，当您的车辆感测到另一辆车靠近时，前照灯将会快速调整，以避免光线直射对方驾驶员的眼睛。举例来说，Magna Lighting的 “无眩光”远光灯可以针对迎面而来的车辆、同一车道上的前方车辆或同时针对这两种车辆进行调整，并且还可以识别交通标识。

Magna_Adaptive Driving Beam_screen capture

Magna的INVISION™自适应远光灯系统。观看视频。

自适应远光（ADB）前照灯目前已在欧洲、加拿大、日本及全球其他地区投入使用多年。尽管有明确的案例表明这种前照灯可以提升道路安全，但过时的法规一直阻碍其在美国的应用。此外，大量研究也表明自适应远光（ADB）前照灯具有多种优点。

最新自适应远光（ADB）技术的快速响应使驾驶员们能够在夜间将远光灯用作默认设置，相比美国驾驶员大部分时间使用的近光灯，远光灯能够显著提高可见度。然而，64%的美国驾驶员表示他们并不经常使用远光灯。² 一项美国研究发现，远光灯的使用使前向照明量增加了28%³ ，而另一项研究则发现，当车辆使用自适应远光（ADB）前照灯时，道路照明量总体增加多达86%⁴。

大众汽车的IQ.Light LED矩阵前照灯，与德国汽车供应商HELLA共同开发（图片© 大众汽车）

自适应远光（ADB）前照灯是如何工作的？

任何自适应远光（ADB）系统的基本元件之一都是车辆上安装的摄像头和/或传感器，用于监控周围环境、识别其他车辆和物体以及道路上的天气/照明状况。前照灯类型包括卤素灯、激光或LED光源。在有些情况下，光线变化通过百叶窗进行控制；大多数新型自适应远光（ADB）系统采用LED矩阵设计。举例来说，奥迪设计的LED矩阵前照灯系统采用八个垂直的“手指”灯光，每个手指都可以独立开启或关闭。⁶

奥迪A4 LED矩阵前照灯的自适应功能演示。（图片：来源）

自适应远光（ADB）系统的另一个关键组件是反射元件，称为数字光处理（DLP）芯片。“DLP包括数千个独立控制的数字微镜装置（DMD），这些器件构建在CMOS存储单元之上。”⁵ 精密—小巧—电脑控制且协调系统的所有元件。

宝马汽车的自适应远光（ADB）前照灯演示，称为选择性光束灯。

监管规定

任何类型的汽车前照灯（传统型或ADB型）都必须符合不同地区的一系列行业标准。美国和加拿大都遵循交通部（DOT）有关前照灯可见度、耐久性和可靠性方面的联邦标准。

全球其他地区则已采用联合国欧洲经济委员会（ECE）制定的标准。此外，美国汽车工程师协会（SAE）制定的国际标准也为全球各地制定汽车前照灯性能要求提供了指导。当新型前照灯技术出现后，在进入市场之前，必须取得这些标准机构中的一家或多家的认可。

前照灯测量方法

为了提供所需的性能并满足严格的行业标准和监管法规，汽车制造商和前照灯供应商们必须仔细测试这些前照灯，测量其输出和性能。如今的智能前照灯需要进行多次测量，以确保它们在所有设置下都能提供适当的照明。前照灯行业中所使用的一种传统测量方法是测角测量。

测角仪是一种测量设备，其使光源（比如LED或前照灯）围绕固定的水平轴旋转，而检测器（比如亮度计）则从每个旋转角度采集测量值，以获取足够的数据，用于表征光线的完整分布。通过进行数千次单独测量，测角系统能够提供非常准确的测量结果。然而，测量过程十分缓慢，需要数小时才能进行完整扫描。

在如今的动态前照灯市场上，制造商们必须对LED、microLED、ADB等新技术进行各种参数测试。技术发展和创新正在快速发生，这需要更灵活、更及时的测量方法。

将测量时间从数小时缩短到数秒——并且维持测量精度

另一种评估前照灯性能的方法是将光源投射到事先准备好的平面（墙壁或漫射器）上，并使用检测器（比如相机）测量光束图形。在产品研发过程中，前照灯工程师们需要对产品设计进行多次调整和变更，以实现最佳性能。

测角测量法非常耗时，尤其是在评估每一个小的设计变更时，而墙壁投影法提供了一种更快速的测量选项。有些公司现在使用机器视觉相机来快速评估光束图形数据。虽然这种方法比测角测量法快得多，但机器视觉系统无法测量绝对亮度值和色度值。相比测角系统，机器视觉系统的误差幅度通常在20%左右。

现在有一种更佳的选择，可以同时满足照明工程师们提出的速度和准确度，即：使用成像色度计取代机器视觉相机来测量投影光源。ProMetric ® I-系列成像色度计提供快速测量（两秒的节拍时间），且误差幅度仅为5%，这一点可与测角系统相媲美。而且这种准确度已通过相关性研究得到验证。

使用ProMetric® I系列成像色度计投射光源，以更快速地测量光束图形分布。

这种方法使制造商们能够快速迭代产品设计。通过使用瑞淀的PM-HL™前照灯评估模块，可以将多个用户定义的标准应用于前照灯组件测试。PM-HL模块包含以下功能：

光源照度分布测量
评估ECE和SAE规定的测试点
评估自定义测试点
评估光束图形截止梯度
可转换为发光强度分布
可转换为道路照明分布
数据分析功能，包括位图、isoplot图和横截面图

ProMetric I系列成像色度计及PM-HL软件模块中的光束分布图像（以伪色彩色标显示）。

客户成功案例：Magna International公司

Magna Lighting是一家领先的汽车照明公司，多年来一直使用测角系统。然而，这种测量扫描方式非常耗时。Magna需要与北美区生产基地、供应商、Magna International公司在欧洲的同事们以及OEM制造商客户共享数据。每次进行扫描时，他们都需要设置测角仪，运行测试，进行验证，然后导出大量数据集。

现在，Magna购买了一套ProMetric系统，用于测量墙壁投影的亮度及其他照明数据。该解决方案仅需占用很小的实验室空间，这样他们就能够建立一个专用的2D测量站。通过在测量过程中使用相同的治具，无需更改相机标定，使Magna能够按序列快速运行光束图形分布测量。他们能够在一天内完成先前需要耗时数周的测试。

如需了解更多有关如何使用瑞淀成像亮度计和色度计进行车载照明测量的信息，请观看以下网络研讨会：“汽车内部和外部照明测量解决方案”，并阅读以下操作指南：“利用关注点（POI）工具确保满足国际汽车行业前照灯标准”。