车灯发展历史及技术趋势有哪些?

车灯发展历史及技术趋势有哪些?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/12/13 14:14

功能属性提升不止,车灯进阶不休。

车灯历史的进阶之路,本质上是功能属性的延展和提升之路。自 19 世纪汽车诞生以来, 车灯就伴随汽车经历了持续的进化迭代。从 19 世纪 80 年代燃烧型的煤油灯,到 20 世纪 初的乙炔灯,再逐步到螺旋钨丝白炽灯,以及 20 世纪后期技术成熟的卤素灯、氙气大灯, 21 世纪又出现了亮度高且更节能的 LED 大灯、激光大灯。可以发现,车灯的进阶本质上 是其功能属性的不断延展,从最初的“安全件”、延展至“外观件”,乃至未来的“智能 件”。功能属性的提升,直接导致车灯赛道升级价值量持续翻番。

光源由卤素向激光升级,性能参数提升显著。车灯由最初的卤素向氙气、LED、激光大灯 升级,最直观的提升在于光线强度、使用寿命、能耗方面。按当前 LED、激光大灯普遍采 用多颗光源组合的模式估算,LED、激光大灯光线强度可达 6000 流明以上,照明距离达 200-300 米,远超卤素灯和氙气灯,提升驾驶的安全性。使用寿命方面,LED 灯的光源可 达 5000 小时以上,使用寿命显著提升。此外,LED 和激光由于能量使用效率更高,单颗 光源的能耗分别为 3-18W、5W,较卤素与氙气灯同样有显著优势。 因此,从使用性能的各个维度来讲,车企有充分的动力升级车灯光源,不断向 LED、激光 大灯升级。

光源升级,促进赛道升级价值量翻番。以前照灯的升级为例,一套卤素大灯单价为 400~500 元,升级为氙气灯后价格上升为 800~1000 元,向 LED 进一步升级下,单价可 提升到 1600~2000 元的区间,赛道显著升级扩容。

顺应智能车时代潮流,车灯下一步方向——智能化。2016 年以来,车灯行业开启了一轮 LED 化的热潮,国内行业渗透率由 5%快速地提升至 2021 年的 65%,给产业链带来了较 大的增量。复盘 LED 车灯飞速成长的全程,不难意识到这是基于车灯“安全件”与“外 观件”两大功能属性的双重强化带来的产业机遇。LED 的亮度(安全性)和美观度(外观 性)都显著优于此前的卤素灯和氙气灯,因此渗透率的快速增长也就不难理解。 延循这一思路,我们坚定看好车灯在智能车时代,LED 化的持续升级,以及进一步被赋予 “智能件”的功能属性后诞生的产业机遇,即车灯的 ADB 功能升级趋势。我们认为,车灯 在智能车时代将与 ADAS 乃至自动驾驶紧密联系起来,通过自动控制、调整灯光的照明开 关、范围、距离来全面提升驾驶安全性,ADB 的产业趋势方兴未艾。此外,也建议关注 “安全”与“外观”属性进一步强化带来的激光大灯、贯穿式灯的升级趋势,以及氛围灯 智能化的机遇。

前瞻趋势一:LED 车灯仍有空间,品牌配置率+价值量均有上行空间。LED 车灯表观渗透率至 65%,实则市场规模仍有充沛上行空间。2016 年以来,车灯行业 开启了一轮 LED 化的热潮,国内行业渗透率由 5%快速地提升至 2021 年的 65%,给产业 链带来了较大的增量。在享受行业技术升级的红利的同时,市场也存在对于 LED 车灯渗透 率面临阶段性天花板的担忧。但我们认为,国内 LED 车灯虽然表观渗透率已至 65%,但 实际从两个维度思考,LED 车灯市场仍有显著增量空间:(1)市场缺乏对于走量车型品牌 LED 车灯配置率的聚焦统计,实则市场增长仍有空间。行业的渗透率通常按 LED 车灯配 置车型款数为统计口径,容易受高端豪华品牌的高配置率扰动,忽视走量车型品牌的具体 LED 配置率实际仍未至天花板。(2)市场缺乏对于 LED 车灯本身随 LED 芯片颗数增长升 级、单车价值量提升、市场进一步扩容的关注。由于 LED 车灯是个笼统的概念,实则单 灯 4 颗 LED 芯片与单灯 48 颗 LED 芯片的 LED 车灯价值量有显著差异,市场对于 LED 车 灯本身的价值量升级的重视度不足,市场实际仍未至天花板。

我们就市场主流的德系、日系、美系、自主主要品牌 LED 车灯渗透率进行了对应的统计: 1) 整体来看,德系车型中大众和奥迪品牌的车型 LED 配置率相对充分,分别为 96.5%和 86%。斯柯达品牌配置率约为 71%左右,仍有显著提升空间。 2) 日系品牌与部分自主,是后续 LED 车灯渗透率上行的主要驱动力。本田、日产品牌下, 配套 LED 车灯的车系比例较高,分别为 96%和 92%,但部分车系并未标配,因此车 型渗透率相对较低,后续有望配套更多中低配置车型。自主品牌中,长安汽车和长城 汽车的 LED 车灯渗透率同样有较大提升空间,目前配置率在 60-70%左右。 3) 美系分化明显,别克、凯迪拉克品牌下,LED 前照灯基本已成为标配,福特等车型渗 透率则还有较大提升空间。

我们进行了进一步统计,随着 LED 芯片数量增加,车灯的性能和价值量都将显著提升: LED 车灯配置的 LED 芯片颗数不同,将导致其光通量、光照距离等参数显著不同,单只 LED 前大灯价格也可以由 500-600 元至 1000-1500 元不等。核心在于,广义上的 LED 车 灯,实际配置存在显著差异,随着 LED 芯片颗数增长,车灯性能有明显跃迁。以较为前瞻 的奔驰 LED 车灯配置变迁历史来看,先后经历了 36 颗、56 颗、84 颗 LED 光源芯片的历 程,后续才发展为矩阵式 ADB 大灯,可见,市场当前的 LED 化整体仍处于相对初级阶段, 市场忽视了 LED 芯片颗数升级对于市场的扩容效果。

我们选取了欧司朗官网可选的 LED 车灯配置,LED 芯片配置数量由 4 颗至 48 颗不等,且 性能存在明显提升,可见市场 LED 全面升级仍有充沛空间。 综合考量上述因素,我们预计到 2025 年,从乘用车总量的角度,LED 车灯的渗透率有望 达到 82%,对应 388 亿元左右的市场规模,2022~2025 年 CAGR 约为 12%。

前瞻趋势二:ADB 大灯接棒 LED,开始价值量上行之路。自适应远光灯系统,简称 ADB 系统(Adaptive Driving Beam System),是一种智能化的 自适应远光灯系统。现在车灯的光线更加耀眼,很容易造成汽车司机在夜间驾驶时产生令 人眼花缭乱的感觉,造成安全事故。ADB 自适应远光灯系统主要是通过摄像机信号的输 入,判断对面车辆的位置与距离,并自动调整灯光照射区域,关闭或调暗对面车辆区域的 灯光照射指令,从而减少对面车辆产生眩光,同时最大限度地满足驾驶者的视野需求。

ADB 系统的发展趋势可以分为三个阶段。第一阶段,当前方车辆被检测到时,ADB 系统 会自动关闭远光灯,2003 款的丰田 Harrier 最早搭载这一量产技术,光源为氙气大灯。由 于此时 ADB 的概念还未提出,此系统被归类在 AFS 系统的概念中。第二阶段,2009 年 国际汽车照明研讨会提出了 ADB 的概念,且功能较第一阶段升级,ADB 对应关闭前方车 辆位置区域的远光灯。不过由于技术实现的方式不同,第二阶段还可以分为两个时期,第 一时期的灯光控制主要由灯内的机械挡板实现,大众对应提出了 DLA 智能远光灯的概念, 运用在海外的途观、途昂等车型上。第二时期,当前主流的矩阵式 LED 大灯出现,远光灯 被分为若干个 LED 单独控制的区域实现点亮熄灭功能,控制更为精确。第三阶段,相较 于只有纵向分区的矩阵式大灯,升级为棋盘式布局的点阵式大灯应运而生。对应的 DMD、 LCD 技术将用于其中的光源小型化的需求,将 ADB 系统推向像素化,量产产品仍在持续 优化探索中。

当前主流的矩阵式 ADB 系统主要由四大模块构成:车载摄像头、中央控制器、ADB 系统 控制器及 ADB 系统模组构成。其中,车载摄像头负责路况信息的收集,包括前方车辆的 位置、宽度、横向移动速度和纵向角度等信息。这些信息通过 CAN 总线传输给中央控制 器,最终形成控制信号发送给 ADB 控制器。ADB 控制器接收到信号之后,具体控制 LED 电源开关和执行机构,并将 LED 实际的开关状态实时反馈给中央控制器。ADB 系统模组, 构成了远光灯各个分区的范围和角度,受 ADB 控制器直接驱动。

ADB 的法规要求日趋成熟,欧洲及日本全面许可,中国合法化趋势确认。欧洲主要国家 及日本机动车相关标准统一采用联合国欧洲经济委员会(ECE)指定的标准,2010 年开 始,ADB 的系统标准许可就已经被添加进入了标准的第 48 条和第 123 条,因此,ADB 系 统车型在欧洲和日本是得到全面许可的。中国主要遵循国家标准(GB)的规定,由于前 照灯相关的标准尚未更新,GB 法规未对 ADB 做出详细的技术要求。但是,中国的汽车标 准基本是参照 ECE 标准要求,因此当前国内车企在设计 ADB 系统时基本参照 ECE 法规, 且预计相关政策许可是大势所趋。2018 年 10 月美国联邦机动车安全标准管理局(NHTSA) 已经提出 ADB 认可的试行标准,2022 年 2 月,NHTSA 正式修改联邦机动车安全标准, 允许 ADB 系统装配上车。

国内技术环境趋于成熟,ADB 发明专利进入高增阶段。中国关于 ADB 系统的研发在近年 来加快了步伐,2018 年以来,以华域视觉、星宇股份为代表的车灯厂,以及长城汽车为 代表的主机厂,在 ADB 的专利储备层面进行了大量投入。研发了 ADB 功能的车灯模组、 控制系统、散热模块等一系列发明专利和实用新型专利。

综上,从产品性能、政策环境、技术储备多维度看,ADB 自适应远光灯系统逐步度过最初 的产品导入期,迎来高速成长期的“拐点”。 激光大灯普及率尚低,有待技术升级降本和相关法规进一步完善。激光照明技术是继白炽 灯、荧光灯和 LED 照明之后的第四代照明技术,虽然有能规避炫目等的作用,但由于照射 距离非常远,激光大灯仅适用于高速远光。以奥迪 A8L 为例,车型设置的激光大灯开启条 件是,在时速为 70km/h 以上、无对向会车、无路灯的绝对黑暗情况下,激光远光才会被 激活,缺少任一条件系统都会自动关闭远光灯。受制于使用场景和制造高昂成本,激光大 灯目前作为搭配 LED 的补充照明,仅奥迪、宝马等豪华车型有配置,国内只有创维汽车、 华夏领舰、WEY 摩卡等少部分车型有选配。总体来说,激光大灯的普及还需要在技术、 成本和相关法规方面做出进一步的完善。

前瞻趋势三:内部灯源响应个性、智能趋势,逐渐成为高端车标配。氛围灯响应汽车设计个性化、人性化及智能化趋势,渗透率日益上升。随着对汽车个性化、 舒适性要求的不断提高,汽车突破了以往单纯的交通工具属性,赋予了更多情感属性,以 期为驾驶者带来舒适惬意的体验,氛围灯则成为了内饰设计中不可忽视的元素,它是一种 起到装饰作用的车内照明灯,通常会在中控台、门板、车顶和中央通道等地方设置多条灯 带,有单色、多色可供选择,营造出多样化的怡人氛围。 氛围灯按发光形式可以分为:点光源直射式、点光源光带式-反射式、点光源光带式-直射 式、点光源面发光四种发光形式。

不同发光形式内饰氛围灯适合不同分布位置与点亮效果。①点光源直射式氛围灯装配方式 简单,主要应用于前后排脚窝、门拉手氛围灯;②点光源光带式-反射式氛围灯一般由发光 模组、光导和安装支架构成,可以用于门护板、仪表板、副仪表板、天窗等处,光带发光 均匀,但是主要通过反射面形成发光效果,光线强度偏低。③点光源光带式-直射式氛围灯 发光亮度更高,人眼可直视氛围灯发光表面,发光面的均匀性要求更高,主机厂采用该形 式开发方案较多。④点光源面发光式氛围灯,主要应用于仪表板、门护板等处,可实现呼 吸效果、律动效果,但成本稍高。

当前氛围灯随着汽车个性化、人性化及智能化,呈现出三大趋势:趋势一:氛围灯渗透率逐步提升,尤其多色氛围灯占比日趋升高。市场上氛围灯可分为单 色、多色,其中单色氛围灯可调节亮度,多色氛围灯基于 RGB LED 控制器可以实现更复 杂的律动、组合颜色。近年来为了配合汽车设计感及智能化,氛围灯的渗透率提升显著, 由 2008 年的 3%持续提升至 22Q3 的 47%。值得注意的是,其中多色氛围灯(10 色、64 色、128 色等)的渗透率提升至 38%。

趋势二:单车配置覆盖范围更广,车舱环绕布局,也越来越个性化。当下的氛围灯布局不 局限于车顶、车内底部、车门等位置,而是由基于整个品牌的内饰设计语言,打造全车舱 的环绕式氛围灯装饰,随着氛围灯覆盖范围更广,能给车内人带来全方位的感官享受。此 外,我国消费者早已不再满足于汽车的驾驶属性,也从汽车性价比的追求转向质价比的追 求,氛围灯是汽车内饰的重要部分,通过精心设计,氛围灯或能随着驾驶环境变化而呈现 个性化改变,从而给驾驶者和乘客带来全新的体验。许多品牌都有自己的个性氛围灯,比 如:劳斯莱斯星光顶棚、宝马星空顶、奔驰和起亚的情绪氛围灯、荣威情感交互灯、雪佛 兰动态环境照明等。

趋势三:氛围灯智能化趋势明显,实现语音、手势交互控制。在智能控制模式下,车主可 以使用 APP、语音、手势、触控去控制氛围灯。比如,2019 年起亚汽车在 CES Asia 以 “Emotive Driving”情感驾驭作为参展概念,推出了 R.E.A.D.实时情感识别系统,可以根 据驾驶者情绪来调整车内氛围灯,氛围灯结合音乐、温度等来适应乘客不同的情绪。蔚来 汽车也可以通过 nomi 智能机器人——集成了语音交互系统及情感引擎的人工智能系统, 让驾驶员通过富有情感的语音交互改变车内氛围灯的色调,满足车内人员的需求。

贯穿式尾灯添彩——丰富的功能和快速的响应速度。贯穿式尾灯最早来源于 1961 款第四 代林肯大陆 Continental,贯穿式的尾灯设计搭配扁平的车尾在视觉效果上显得十分庄严。 此后 2012 年林肯在其第二代 MKZ 重新采用了这种设计,在林肯致敬自己原来的经典设计 之后,贯穿式尾灯如同雨后春笋,保时捷 Macan、兰博基尼 Veneno、雷克萨斯 UX、奥 迪 A7 均有装配。一个贯穿式尾灯可以由 200-300 颗 LED 灯珠构成,尾灯总成可包括示 宽灯、刹车灯、转向灯等多项功能,且 LED 灯珠瞬间点亮响应速度加快,国内的比亚迪 唐、理想 ONE、传祺 GM8、红旗 H9 全部采用这种贯穿式车尾灯设计。

参考报告REPORT

汽车行业深度研究:车灯进阶不休,点亮智慧之眸.pdf

汽车行业深度研究:车灯进阶不休,点亮智慧之眸。我们认为车灯行业未来发展将有三大趋势:1)LED车灯颗数增长下的持续升级。LED车灯在国内的表观渗透率至65%,但走量车型的渗透率仍有提升空间,自主品牌或成为渗透率上行的主要驱动力。同时随LED芯片颗数增长、车灯升级,单车价值量提升将促进市场进一步扩容。2)行业重要增量是ADB大灯,渗透率快速迈过5%关口,已度过最初导入期。从车厂配置倾向、技术成本可控性、用户体验提升三大纬度,我们判断ADB大灯将迎来高速成长阶段。3)氛围灯响应汽车设计个性化、人性化及智能化趋势,渗透率日益上升。贯穿式尾灯、OLED尾灯同样有望贡献充分增量。车灯行业市场空间较大,2...

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