汽車前照燈的案例
ASAP模擬分析高亮度汽車 LED 前照燈的光學結構設計
隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展和LED光效的不斷提高，LED在汽車中的應用也越來越普遍。本文對LED汽車前照燈的光學結構進行了設計。在遠光燈設計時，采用側面放光的方式，光源發(fā)光經自由曲面反射，光線全部反射匯聚以達到遠光配光要求。在近光燈設計時，用3個相同的光學單元疊加以實現(xiàn)足夠的光通量。每個單元采用多橢球反射面將多芯片大功率LED光源發(fā)出的光進行匯聚，經擋板遮擋住部分光線以形成明暗截止線，光線再經透鏡匯聚后得到近光燈所需光型。最后，采用ASAP軟件實現(xiàn)了仿真，仿真結果表明此設計符合國家標準。 我們 采用 5 顆單顆 1 瓦的 LED 芯片，直線形串聯(lián)封裝在一個基板上，成為一顆 LED。芯片封裝排列長度 5.5mm。 所封裝的 LED 光源的光譜特性和輻射分布圖如圖 1、 2 所示。
LED 汽車前照燈的光學設計: 遠光燈設計、近光燈設計
ASAP模擬與分析結果:對設計采用光學設計軟件ASAP進行了光學建模 和仿真，測試屏幕在車燈前方25米處，（0，0）點為 屏幕中心。遠光燈等照度曲線如圖5所示，可見亮點 在（0，0）點右側，照度達到了遠光燈的要求。近光燈等照度曲線如圖6所示，明暗截止線清晰可見，大 照度值為29勒克斯。
本文完成了 LED 汽車前照燈光學設計和模擬，研究了適合汽車用前照燈的 LED 封裝形式，采用多顆 LED 芯片直線型排列，以硅膠平面式封裝，實現(xiàn)朗伯體光源，達到較大照射范圍。同時采用 ASAP 軟件實 現(xiàn)了光學設計的仿真，仿真結果表明所進行的設計滿 足國家對汽車前照燈標準的要求。
展開 車燈仿真專題 | 基于ANSYS HFSS的CISPER25汽車前照燈PCB傳導輻射仿真分析
隨著電池續(xù)航里程增加、驅動和控制系統(tǒng)性能提升，電動汽車已成為汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。汽車前照燈集成了（Headlamp）的指示燈包含了近光燈、遠光燈、轉向燈、霧燈等基礎指示，此外還包含了LR+CR激光雷達、LR雷達、SR雷達、HDR攝像頭、FIR熱成像相頭等功能器件，這樣使得燈組件電子系統(tǒng)更加復雜，多塊PCB、散熱器、底座、線束的排列布置結構，帶來了嚴重的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）問題，一方面影響其他敏感器件的正常工作，另一方面會影響電動汽車的安全穩(wěn)定行駛！本節(jié)我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25汽車前照燈PCB電源回線遠端接地的測試環(huán)境，將獲得整塊PCB的傳導發(fā)射（CE）對標標準，發(fā)現(xiàn)部分頻點超標后，給出改善措施最終通過測試標準。
一、模型導入
如下圖所示為汽車前照燈組價的示意圖，我們將抽取他們的PCB進行模擬仿真。
對照上圖的實際環(huán)境搭建在ANSYS HFSS中搭建仿真模型模型具體包括以下三個部分：待測PCB，4 cable連接器，以及CISPR25測試環(huán)境（LISN網絡、測試線纜等）。
打開Ansys Electronics Desktop 2023，Insert Design選擇HFSS,然后命名工程名字為Cisper25_CE，依次導入以上三部分模型。
二、模型材料賦值以及邊界設置
2.1 PCB和線纜設置為copper，LISN設置為AL，選中物體在Properties中的Material先選擇Edit然后選擇材料為所需材料。
2.2 底部等大小的長方形作為參考地，命名為GND，設置邊界條件為Perfect E即理想導體邊界。
展開 應用在汽車前照燈系統(tǒng)中的環(huán)境光傳感芯片
環(huán)境光傳感芯片 - ALS-AK510的應用：
黎明或黃昏傳感
監(jiān)控攝像頭
記本電腦，手機，液晶電視的背光顯示
夜燈
汽車前照燈系統(tǒng)
在環(huán)境光測距領域，臺灣旺泓便是其中的佼佼者之一。了解更多關于臺灣旺泓環(huán)境光傳感芯片的技術應用，請聯(lián)系：133 9280 5792(微信同號)
在汽車自適應前照燈系統(tǒng)中應用的環(huán)境光傳感芯片
環(huán)境光傳感芯片 - ALS-AK510的應用：
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監(jiān)控攝像頭
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汽車前照燈系統(tǒng)
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自適應前照燈控制系統(tǒng)
概述
自適應前照燈控制系統(tǒng)（Adaptive Front-lighting System，簡稱AFS）是一種智能燈光調節(jié)系統(tǒng)。通過感知駕駛員操作、車輛行駛狀態(tài)、路面變化以及天氣環(huán)境等信息，AFS 自動控制前照燈實時進行上下、左右照明角度的調整， 為駕駛員提供良好的道路照明效果。
經緯恒潤作為AFS控制系統(tǒng)供應商，已經成功為包括通用（GM）、上海通用（SGM）、長城、上汽、北汽、廣汽、一汽在內的多家國內外客戶進行了AFS控制系統(tǒng)的配套。
系統(tǒng)功能
自適應前照燈控制系統(tǒng)能夠顯著改善各種路況下的照明效果，提高行車安全。
虛線表示無動態(tài)調光的光照角度
上下調節(jié)功能 左右調節(jié)功能
系統(tǒng)組成
乘用車的自適應前照燈控制系統(tǒng)由主控制器單元、左/右旋轉執(zhí)行器、左/右調光電機、前/后車身高度傳感器組成。
AFS 系統(tǒng)（上下左右調節(jié)功能）
ALS 系統(tǒng)（上下調節(jié)功能）
配套客戶
展開 智能防眩目前照燈系統(tǒng)控制器（ADB）
系統(tǒng)組成
通常ADB系統(tǒng)由前視主動安全攝像頭（Forward Active Safety Camera，F(xiàn)AS-Cam）、大燈控制器（Headlamp Control Module，HCM）、光源模組驅動器、光源模組、傳輸線等幾部分組成。目前ADB的主要光源為LED，因此光源模組驅動器即LED驅動模塊（LED Driver Module，LDM）。
產品及特性
1. 產品
? ADB系統(tǒng)解決方案
? ADB系統(tǒng)組件：HCM，LDM
? ADB系統(tǒng)評測服務
2.
一期一會 | 仿真技術驅動自適應前照燈的開發(fā)與設計
這些數字，促使特斯拉、奧迪、寶馬、福特、本田、梅賽德斯-奔馳、保時捷和豐田等汽車制造商開始探索全新的自適應照明技術。目前，這項技術并不是強制性的。不過，汽車制造商認為，各種形式的自適應前照燈可為消費者提供額外的安全功能，并在競爭激烈的市場中使其新車脫穎而出。
自適應前照燈的工作原理是什么？
如今，前照燈不再是由反射器中的一個近光燈和一個遠光燈組成（配有手動開關來單獨或同時打開或關閉），現(xiàn)代的前照燈是具有軟件、復雜組件和車輛網絡接口的先進系統(tǒng)。
為了提供自動遠光燈、轉彎照明和光型調節(jié)功能，每個制造商都有自己的配置和系統(tǒng)，但其中大多數組件可以分為以下幾種類別。
傳感器
各種傳感器可收集信息，包括轉向、車速、照明條件、天氣、駕駛條件、道路寬度以及其他車輛的位置。新款車型現(xiàn)在還使用GPS位置和地圖數據來主動向系統(tǒng)提供信息。傳感器可以像車輛上已安裝的光學或熱/紅外攝像頭以及雷達、激光雷達或聲納測距設備一樣復雜，它們已經在車輛上用于支持其他安全系統(tǒng)。這些設備可提供物體的尺寸、位置和速度信息，尤其是迎面而來的汽車的信息。較簡單的傳感器可提供方向盤的位置、環(huán)境照明條件和天氣信息。ADB系統(tǒng)的準確運行取決于在傳感器和ECU之間建立精確的反饋回路，以幫助執(zhí)行必要的操作。
軟件和電子設備
來自傳感器的信息被傳輸到自適應前照燈控制硬件，以便驅動系統(tǒng)的控制軟件能夠適應當前情況。電子設備可以集成到前照燈總成、單獨的控制單元或車輛控制計算機中。除了控制功能外，軟件和電子設備還可為前照燈總成提供具有適當電壓、脈寬調制（PWM）和質量的電源。
前照燈總成
自適應前照燈系統(tǒng)的主體由前照燈總成本身組成?？刂葡到y(tǒng)會將旋轉方式、每個光源的亮度以及自適應駕駛光束的亮區(qū)和暗區(qū)等信息告知該總成。最重要的是，前照燈總成包含光學光路徑。
展開 遠光反射器照度不均？OAS軟件精準助力解難題
(H4)-25deg wide high遠光燈案例分析
簡介
汽車前照燈作為車輛主動安全系統(tǒng)的核心組件，其光學性能直接影響夜間及復雜路況下的行車安全。遠光燈作為前照燈的關鍵功能模塊，需滿足嚴格的行業(yè)標準以實現(xiàn)精準的光型分布。本項目旨在通過 OAS 光學仿真軟件，定制遠光燈反射器，核心適配 H4 與 Hs1 型號燈泡，同時需符合美國聯(lián)邦機動車安全標準（FMVSS 108）中關于寬高尺寸的強制性要求，解決該類特殊燈泡應用場景下的光型控制難題，突破普通遠光燈設計的技術局限。
案例設置與操作
模型構建
使用OAS軟件的光學組件建模功能，首先導入 H4 與 Hs1 燈泡的官方光學參數庫，包括發(fā)光強度分布曲線、燈絲位置坐標等核心數據；基于 FMVSS 108 標準構建反射器的寬高基準框架，初步生成反射面的基礎曲面模型。
參數設置
通過軟件的三維仿真功能，模擬護罩在球內的安裝姿態(tài)，分析其對光線傳播路徑的遮擋效應，動態(tài)調整反射面的曲率參數，將上斜角精準校準至 25/10°，確保光型的傾斜角度符合設計要求。
性能優(yōu)化
利用 OAS 軟件的光線追跡算法，對初始設計方案進行模擬分析，識別光線散射嚴重的區(qū)域及眩光風險點；通過迭代調整反射面的分段曲面方程，優(yōu)化光線反射路徑，提升核心照射區(qū)域的照度均勻性，同時削減雜散光。
展開 支持同步整流和異步整流電路拓撲，選擇合適架構的LED驅動控制器-SS8102
汽車照明與特種照明：耐壓高、溫度范圍寬（-40℃~105℃）適用于汽車前照燈、信號燈及戶外照明系統(tǒng)。
Ansys | 什么是MicroLED？
一些主要的MicroLED使用示例包括：
智能手表和健身手環(huán)等可穿戴技術
MicroLED電視
增強/虛擬現(xiàn)實（AR/VR）眼鏡和耳機
汽車和航空航天行業(yè)的抬頭顯示器（HUD）
中央集群顯示器
汽車前照燈
高速光通信
柔性可拉伸的顯示器
使用Ansys進行MicroLED仿真
工程師可以首先通過仿真方法來可視化LED或顯示器的工作表現(xiàn)，以克服MicroLED中的諸多設計挑戰(zhàn)。Ansys提供了一系列工具，可用于在進行物理制造之前對MicroLED性能進行仿真：
Ansys Lumerical STACK求解器：對MicroLED中的不同材料層進行仿真，以顯示光是如何反射、折射和透射的。STACK求解器還可計算LED的發(fā)射功率和功率密度。
Ansy Lumerical FDTD求解器：對LED的遠場發(fā)射方向圖和提取效率進行仿真。FDTD求解器還可以與Ansys Speos設計工具配合使用，計算錐光坐標中的光譜強度。
Ansys Lumerical CHARGE和Ansys Lumerical MQW求解器：對LED的電流-電壓（I-V）曲線、自發(fā)發(fā)射功率頻譜和內部量子效率進行仿真。
Ansys Lumerical求解器工作流程概覽
Ansys Speos軟件：使用來自Lumerical套件求解器的光譜強度數據執(zhí)行系統(tǒng)級仿真，并充當虛擬光度實驗室。利用該工具，工程師可以檢查全色域并執(zhí)行輻射測試。
展開 一期一會 | 運用先進仿真軟件設計自由曲面光學
本專題將以 “一期一會” 的形式，攜手各領域專家，圍繞Ansys全產品線的技術優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結構、電子設計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車、聲學、航空航天、材料等多個關鍵領域，讓復雜的專業(yè)知識觸手可及。
光學組件有多種形狀和尺寸。傳統(tǒng)透鏡呈球面形狀，最初是唯一可制造的光學表面類型。不過，隨著時間的推移，已出現(xiàn)了具有復雜曲率和先進光學屬性的非球面光學表面。
球面透鏡的表面輪廓
對于傳統(tǒng)上具有大量透鏡或離軸組件的光學系統(tǒng)而言，自由曲面光學是一種理想方法。現(xiàn)代透鏡設計、光學工程和光學制造，使構建更復雜的創(chuàng)新元件成為了可能，從而能在提高緊湊性的同時實現(xiàn)更好的光學性能。
為什么需要自由曲面光學？
許多新的光學系統(tǒng)需要實現(xiàn)小型化，但將多個透鏡集成在光學系統(tǒng)中可能會影響其光學和圖像質量。與球面透鏡相比，自由曲面光學方法不僅能提供更好的光學性能，而且還可以減少光學元件中所需的透鏡、反射器或反射鏡的數量。該方法不僅使制造商能夠創(chuàng)建更小的光學組件，還提供了一種消除光學像差的方法。得益于這些優(yōu)勢，自由曲面光學已被廣泛應用于航空航天、汽車和消費類電子等行業(yè)。
自由曲面光學的一些關鍵應用包括：
抬頭顯示器（HUD）
望遠鏡
成像系統(tǒng)
光束整形和照明應用
汽車前照燈
紅外透鏡
AR/VR頭戴式顯示設備
衍射光學
像差波前
雖然自由曲面光學設計有時是為了優(yōu)化和改善光學系統(tǒng)的現(xiàn)狀，但如果沒有自由曲面，許多應用將不具備商業(yè)可行性。
例如，衛(wèi)星上使用的望遠鏡需要多個反射鏡來引導光線。如果在縮小望遠鏡尺寸時未采用自由曲面，圖像質量將會受到影響。因此，如果沒有自由曲面光學，幾乎不可能開發(fā)出先進的望遠鏡。
展開 
汽車，需要怎樣的半導體？
這正是因為裝有微控制器的緣故，這也是為什么最近的汽車零件訂單是通過底盤號精確管理的原因。
半導體之所以在汽車中“隨處可見”，并不僅僅是因為汽車的功能增加了，還有以下原因：通過逐步簡化車內排布的線束（Wire Harness）來控制汽車重量。在模擬信號時代，曾經出現(xiàn)過僅線束重量就超過100千克的的高檔車型；而進入數字時代后，會從獨立于各零部件的線束中解放出來，從而達到大幅度減少重量的效果。
眾所周知，節(jié)流閥（Throttle Value）和油門踏板（Accelerator Pedal）已經不再使用電線（Wire Cable）傳遞信號，而是轉為電信號后進行傳遞。如今，就連剎車系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)都開始采用電傳線控（Drive By Wire）方式。以此實現(xiàn)復雜、自由的車輛控制效果。以上也是一種正是因為采用了半導體才得以實現(xiàn)的技術。
如今，汽車前燈系統(tǒng)也實現(xiàn)了模組化、ALH（Adaptive LED Headlight，主動式LED前照燈，）等車身附屬部位也開始使用半導體。
再說點題外話，由于汽車前照燈性能較高、且裝入了半導體，曾發(fā)生過多次汽車被盜事件。其犯罪手法大致如下：利用傳達前照燈的信號線連接到主ECU，解除門鎖，啟動引擎，僅用幾分鐘就盜走了一輛汽車。正是因為使用了半導體、提高了車內電子控制系統(tǒng)，才使此次犯罪得逞。雖然在試圖通過提高安全性以防止犯罪發(fā)生，但事實卻是無濟于事。
展開 ZEMAX軟件技術應用專題：照明系統(tǒng)簡介
這些優(yōu)勢讓它們在惡劣環(huán)境下成為了優(yōu)于白熾燈、鹵素燈、激光等一眾光源的選擇。
LED的應用實例：汽車前照燈、路面牽引燈、LED燈泡、LED準直器等。
投影系統(tǒng)
某種意義上，投影系統(tǒng)是一種混合光學系統(tǒng)，因為它是一個成像照明系統(tǒng)，有時系統(tǒng)中還有非成像組件。投影可以在很近的地方使用，例如HUD系統(tǒng)的中間照明平面。投影也可以用于中遠距離，如投影儀。
LCD顯示器照明器（LCD顯示器背光作為照明系統(tǒng)的一部分）
光波導
光波導利用發(fā)生在介質中的多次全內反射來傳輸光學介質中的光。這種方式幾乎允許光彎曲向任何方向，但需要理解由于全內反射產生的限制，以避免光的泄漏。
成像與照明的區(qū)別
之前的部分介紹了常見的照明系統(tǒng)，其中有些是成像系統(tǒng)，有些是非成像照明系統(tǒng)。成像光學系統(tǒng)如攝影物鏡，會形成一個物體的圖像。
非成像系統(tǒng)，顧名思義，不會將物或像作為設計方法的考慮范圍，與成像系統(tǒng)有著根本區(qū)別，但二者都是照明仿真中的有用概念。
成像理論在照明系統(tǒng)中的應用
有實像的系統(tǒng)可能是攝影鏡頭，也可能是投影儀。如果像直接投影到屏幕上，我們可以把光線從物方傳播到屏幕來實現(xiàn)照明。
投影儀成像系統(tǒng)與攝影鏡頭還是有些不同，例如它利用透鏡的遠心性來提高物光分布的均勻性。但光線追跡的思路仍能對照明系統(tǒng)設計有一定程度的啟發(fā)。
上面的例子都是針對實像的，然而也有使用虛像的照明系統(tǒng)。目鏡、定位儀、平視顯示器等都是使用虛像的成像系統(tǒng)，盡管與照明沒有直接聯(lián)系，但都含有照明組件。例如，對于平視顯示器，照明對象（通常是LCD）向眼睛投射虛像，虛像的亮度取決于光是如何從LCD傳到我們的眼睛的。如果不仔細考慮其中的邏輯，我們最終得到的平視顯示器圖像則可能是不均勻的，或者我們轉動頭部時看到的圖像會產生變化。
展開 ZEMAX | 照明系統(tǒng)的定義和概念以及相關擴展
這些優(yōu)勢讓它們在惡劣環(huán)境下成為了優(yōu)于白熾燈、鹵素燈、激光等一眾光源的選擇。
LED 的應用實例：汽車前照燈、路面牽引燈、LED燈泡、LED準直器等。
投影系統(tǒng)
某種意義上，投影系統(tǒng)是一種混合光學系統(tǒng)，因為它是一個成像照明系統(tǒng)，有時系統(tǒng)中還有非成像組件。投影可以在很近的地方使用，例如HUD系統(tǒng)的中間照明平面。投影也可以用于中遠距離，如投影儀。
LCD 顯示器照明器（LCD 顯示器背光作為照明系統(tǒng)的一部分）
光波導
光波導利用發(fā)生在介質中的多次全內反射來傳輸光學介質中的光。這種方式幾乎允許光彎曲向任何方向，但需要理解由于全內反射產生的限制，以避免光的泄漏。
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照明設計與雜散光分析
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Zemax 漲價通知
從2022年1月1日起，將對 Zemax 的價格做出以下調整：
訂閱版
OpticStudio 和 OpticsBuilder 訂閱授權的價格提高約4%。
OpticStudio STAR 模塊的價格將與2021年的價格保持一致。
永久版
OpticStudio 永久許可證的價格提高約7%。
（價格調整詳情請點擊查看詳情：Zemax 價格上調通知）
Zemax 以舊換新活動倒計時！
展開 基于Python的復雜環(huán)境中車道線自動檢測系統(tǒng)
挑戰(zhàn)性
·低光強度·難以調整各種光強度的參數·邊緣檢測不良·陰影，突然的高強度汽車大燈
我們的方法，這些步驟中描述了我們的方法：
1) 我們對每個視頻幀執(zhí)行伽瑪校正，以設置光強度
2) 從圖像中裁剪出“感興趣的區(qū)域”，因此我們只能在ROI部分上查找泳道。它有助于降低計算成本并提高fps。
3) 應用雙邊濾波器消除噪聲并平滑視頻幀，但保留邊緣。
4) 應用HSV濾鏡為固定范圍內的像素創(chuàng)建蒙版
5) 經過這些預處理（伽瑪校正和濾波）后，我們使用Canny邊緣檢測器檢測邊緣。
6) 之后，霍夫變換用于使用上一步中的邊緣檢測線。
7) 使用DBSCAN對檢測到的行進行聚類，因為我們只希望跨通道的行。
8) 卡爾曼濾波用于更好的車道檢測。在這里，我們?yōu)檐嚨赖木奂€應用了線性估計器，以使其穩(wěn)定且沒有任何偏移誤差。
伽瑪校正
此處，伽瑪校正用于設置強度值。它使用參數對其進行調整，還可以設置強度級別。伽瑪校正的基本知識在這里。
代碼：-def gamma_correction（RGBimage，Correct_param = 0.35，equalizeHist = False）：紅色= RGBimage [：，：，2]綠色= RGBimage [：，：，1]藍色= RGBimage [：，：，0]
感興趣區(qū)域
使用以下代碼裁剪每個視頻幀，以僅考慮車道檢測部分。因此，可以避免由于路燈和其他汽車前照燈而突然出現(xiàn)的高照度。這也會稍微提高fps。
代碼：-def region_of_interest（img，vertices）：＃定義一個與圖像高度/寬度匹配的空白矩陣。
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