技术文章 | ADB发展趋势及其性能改进
IFAL · 2018-10-17
原文作者：Zhuangzhu Guo*, Hongli Pang, Qingjie Guo, Zhi Yang, Xiaobo Xu
Baoding Mind Auto Component Co., LTD; Hebei, P.R.China
原文标题：ADB Development Trends and Performance Improvement
编译：李奕帆 井硕 指导老师：林燕丹
一、介绍
随着照明技术的发展，汽车灯具的功能越来越多，例如ALS、AFS、ADB等智能系统，提高了驾驶员夜间行驶的舒适性与安全性。ADB技术的目的是解决夜间行车时远光灯眩光问题。应用传统光源的ADB系统，仅根据同向行驶的车辆、相向行驶的车辆、正前方的车辆情况进行运转。随着LED的出现，人们有了新的方法来解决眩光问题：使用LED作为远光灯光源，通过矩阵ADB系统单独控制光源的开启状态。如今越来越多的车灯厂家相继启动矩阵ADB系统的研发。本文将对ADB系统的成本和性能进行分析，预测ADB系统的发展趋势。
二、矩阵ADB系统易产生的问题及解决方案
1ADB系统中易产生的问题
在矩阵ADB系统中，我们设置了一个简单的变量来验证对结构元件的光学要求。
图1 ADB系统结构图
图2 光型图
使用单个模块进行实验，其光型如图2（①）所示。结果表明，单个模组的光型无明显缺陷，仅存在一定色散；使用两个模块进行实验，当两个模块相对旋转1°时，光线在前方发生重叠，生成的光型具有暗区和不均匀现象，如图2（②）所示。这意味着两个模块的叠加对精度要求非常严格。
图3 照度分布图
因此我们进行了测试，每个模块的照度分布如图3所示，根据测试结果可知模块的光照存在暗区。产生暗区的两个主要原因为：①不能保证两个模块之间的旋转角度。②每个模块光型存在较大差异。
图4 公差分析图
经过光学测试和分析，两个LED模块光型的高度误差会随着照射距离的增大而增大。实验中设置两个LED模块的上下高度差为26.5mm，在25m处进行测量，两个模块光型的高度差为850mm，可以得到结论：随着照射距离的增加，光型的高度差也会增大。导致该问题的原因为：①在制造和装配过程中模块之间发生偏转。②两个模块光型的不一致性。
当光学系统中的任何光学部件、透镜位置不正确时，就会影响整个光学系统的焦距，形成“失焦”现象，从而产生色散和光晕问题。
根据以上结果，我们发现ADB照明系统不是一个简单的照明系统，而是一个简单的半投影系统。各光学模块按照一定的规则控制LED光源，从而实现ADB系统的光学功能。因此，ADB系统对部件的精度要求非常严格。
2解决方法
针对以上问题，我们将设计思路从“从上到下”改为“从下到上”，根据最终所需光型来修改光学元件的结构。同时，我们将两个模块集成到一个模块中，避免了两个模块的不一致性。
图5 模块结构
模块结构如图5所示。通过光学模拟，发现透镜的位置对最终的光型有很大的影响。该模块的内置透镜可在6个方向上自由调节；两个外置透镜是一体的，可保证透镜的位置精度。对于单个LED模块的光型差异较大的问题，我们对两个透镜的光学表面进行优化，使光型的无明显差别，并且光照更加均匀。对于失焦问题，以LED的位置为参考，首先调整内置透镜的位置，确定内置透镜位置后，调整外置透镜的位置，以弥补外透镜在X方向的装配误差。
三、提高ADB系统性能的方法
评价ADB性能的主要指标包括部件数量和光均匀性。通过增加LED数量，可以增加总部件数量。要达到较高的光均匀性，对光学设计提出了较高要求。下面介绍一种光学解决方案，它不仅提高了光均匀性，还在一定程度上增加了部件数量。
图6 光学部件排布方式示意图
光学部件的排布方式如图6所示，18颗LED组成了20个部件，它们不是互相独立的，是由多个LED组成的。该方案从根本上保证了光均匀性。该方案可在不增加LED数量的情况下，增加部件数量。其原理图如图7所示。LED并排排列时边界重合，部件的实际数量=N (LED数量)+ N(行数)-1。
图7 方案原理图
四、结论和预测
图8 性能评价标准曲线图
ADB函数的最高性能指标是部件数量。但这并不是说部件数量越多越好。假设远光灯形状为1，每个LED控制独立部件，共有X个LED。由定义可知，单个暗区占整个远光灯光型的比例即为性能评价标准，标准计算公式为：1-1/X，计算结果如图8所示。随着LED数量的增加，性能提高速率逐渐降低，但成本逐渐增加。
五、结论
当LED数量达到一定程度时，整体性能的提升并不明显。像素前照灯的防眩光功能不仅仅是通过关闭LED来实现的，并且该系统在满足防眩光要求的同时，还可以实现智能的人车交互、信息投影。像素前照灯对每个像素点的控制都有严格的要求，其评价标准是灯具投影效果。
文章来自第六届中国国际汽车照明论坛论文集
