LEDは省エネと長寿命という利点があり、自動車の内装のさまざまな小型ランプに広く使用されています。高輝度LEDの登場により、自動車の外装の各種ランプにもLEDが使用されるようになりました。この記事では、ヘッドライトの開発プロセスと、Arrowが導入したLEDヘッドライト ソリューションを紹介します。
ヘッドライトデザインの進化
自動車の誕生以来、照明には灯油ランプが使われてきました。ヘッドライトのデザインは、何もないよりはましでした。いわゆるヘッドライトは単に車両に吊るされた灯油ランプであり、実際のところ何の機能もありませんでした。時代の変化とともに、灯油ランプは光量が低かったため、すぐにアセチレンランプに置き換えられました。電球の発達と電球の耐久性の向上に伴い、アセチレンランプは欠陥もあって徐々にランプの歴史から姿を消し、より成熟した白熱電球に取って代わられました。
しかし、白熱電球の発光力は一般的に高くないため、より省エネなハロゲン電球が誕生し、徐々に自動車のヘッドライトの主流になっていきました。しかし、白熱電球シリーズの低輝度、消費電力、短い耐用年数などの欠点を考慮して、専門ランプメーカーのヘラは、エジソンが発明したタングステンフィラメントの発光原理を改良し、石英管に高圧不活性ガスを充填して従来のフィラメントに代わる、より輝度の高いキセノンランプを1990年代に市場に投入し、キセノンランプを高輝度ヘッドライトの第一選択肢にしました。
キセノンヘッドライトに続いてLEDヘッドライトが登場しましたが、現在では広く普及していません。LEDヘッドランプは多くのコンセプトカーで見られましたが、技術、コスト、規制などの要因により、自動車に採用されるようになったのは近年のことです。
LEDヘッドライトの利点
現在でも使用されているヘッドライトは主にハロゲンランプ、キセノンランプ、そして新興のLEDランプなどがあります。中でもハロゲンランプは、発光効率が低い、発熱量が大きい、明るさが比較的低いなどの欠点があり、一般的に低グレードの車に標準装備されているため、現在の自動車所有者のニーズを満たすことは困難です。また、ハロゲンランプの寿命は比較的短いです。通常の状況下では、ハロゲン電球の耐用年数は最大約1,000時間です。さらに、ハロゲンランプは外観が柔軟性に欠けるため、二重の円形ランプしか作ることができず、ランプの形状が制限されます。
より高輝度なキセノンランプは、現在高級車で主流のヘッドライトとして採用されています。しかし、キセノンランプは光の集中力が悪く、明るさが高すぎるため、対向車の運転手を眩惑させ、事故を引き起こしやすくなります。さらに、光の透過性も悪いです。霧、氷、雪の天候では、キセノンヘッドライトの透過性は非常に弱くなります。キセノンランプの最も致命的なもう一つの欠陥は、キセノンヘッドライトの動作原理の結果である遅延効果です。キセノンランプが点灯するまでに2～4秒かかります。車両が高速で走行しているときは、クラクションは役に立たないことが多いため、反対方向に進む車両のドライバーを「眩惑」するためにヘッドライトを使用する必要があります。しかし、キセノンヘッドライトに頼っていては、緊急時に助けが遅くなります。
新しく登場したLEDランプは、発光効率が非常に高いという利点があります。LEDランプはLEDを介して電気エネルギーを光エネルギーに直接変換するため、冷光源とも呼ばれます。動作温度は通常50～70℃です。 ℃消費電力は一般の自動車用電球に比べて約1/10です。したがって、オイル消費をより効果的に削減し、過度の負荷電流による自動車回路の焼損を防ぐことができます。さらに、LEDランプの明るさはキセノンランプと同等です。さらに、省エネ性能も安定しており、比較的環境に優しい製品です。その光のスペクトルには紫外線や赤外線は含まれていません。さらに、ヘッドライトは複数のLEDの組み合わせになっているため、形状のデザインには多くのオプションがあり、クールで美しいものになります。さらに、耐用年数は最大50,000時間と非常に長く、高色温度からフォグランプまで、幅広い色温度範囲を備えています。反応速度が速いため、遅延なく点灯することができ、現在最も有望なヘッドランプ技術となっています。
夜間の視界不良が自動車事故の主な原因
ヘッドライトは車の中で最も重要な部品の一つです。ヘッドライトの誤った使用によって起こる事故が、自動車事故全体の約40% を占めているからです。不完全な統計によると、世界の交通事故の約60％は夜間に発生しています。2013年、中国における夜間の運転事故による死者数は5万人で、交通事故による死者総数の約50％を占めた。このうち午後７時から翌日午前６時までの時間帯の死亡者数が全体の半数以上を占めた。夜間の視力低下が交通事故の主な原因であることがわかります。
夜間に自動車事故が多発する理由としては、運転ミスなどの人的要因だけでなく、自動車の照明が安全運転に与える影響も挙げられます。交通事故の約22% は視界不良の状況で発生しており、車両の照明の幅と距離が限られていること、照明が薄暗いこと、運転者が運転中に前方の障害物をはっきりと見ることができず、ブレーキをかけて障害物を回避できないことなどが原因で、多くの事故が発生しています。そのため、高輝度のアダプティブドライビングビーム（ADB）マトリックスLEDヘッドライトや、道路状況に応じて変化する自動ライトタイプの採用が、自動車用ヘッドライトの新たな開発トレンドとなっています。
アダプティブヘッドライトにはスマート照明機能が搭載されている
ADBヘッドライトは、道路状況に応じてハイビームの種類を適応的に変更できるスマートなハイビーム制御システムです。特殊な光学モジュールと電子制御により、完全なハイビームスポットを複数の光学照明ゾーンで構成されたハイビームスポットに変換します。道路上に車両や歩行者などの対象物が現れると、センサー（カメラ）と駆動回路で構成された制御システムがハイビームの照射ゾーンの一部を消灯または暗くすることで、照射対象の眩しさを防ぎ、ハイビームの明瞭な照射を確保します。
さらに、ADBシステムは、車の運転状態、環境状態、道路上の他の車両の状態に応じて、ドライバーのハイビームを自動的にオンまたはオフにすることができます。同時に、ADBシステムは車両内の制御システムと連動して、車のステアリング操作中にライトの方向を調整および変更できるため、ライトの制御がより便利で快適になります。より複雑な道路状況のニーズを満たすために、市街地モード、田舎道モード、高速モード、カーブモードなど、さまざまなライトモードを設定することもできます。
優れたマトリックスヘッドライトソリューション
ADBシステムの顧客開発を加速するため、Arrowはマトリックスヘッドライトソリューションを導入しました。このソリューションの完全なソフトウェアとハードウェアの設計は2020年に完了し、ADB制御は2021年に実現される予定です（ArrowのIDHとの協力を通じて）。現在、最大60個のLED制御がサポートされており、DC 9V ～ 18V入力、最大60W出力、5ストリングx 12個のLEDを使用、チャネルあたり最大1.5 A、ハイビーム モードで1Aで82% を超える効率、ソフトウェアによる昇圧/降圧出力電圧の設定、ボディ コントロール モジュール (BCM) とCANインターフェイスを介した相互接続、セグメントおよびマトリックス スイッチングのサポート、包括的なシステム診断とLEDストリング保護、および最適化されたEMIパフォーマンスを実現します。現在、Arrow社は顧客の予備評価に使用できるデモシステムを6セット内蔵しており、2021年第1四半期にさらに30セットを製造して市場をさらに促進する予定です。
FS32K144HAT0MLLT
Arrowのマトリックスヘッドライトソリューションは、NXPのMCU（FS32K144HAT0MLLT）、デュアルフェーズブーストコンバータ（ASL2507SHN）、デュアルチャネルLEDバックドライバ（ASL2417SHN）、3チャネルLEDバックドライバ（ASL3417SHN）、マトリックスLEDコントローラ（ASL5115SHN 5個/セット）、システムベーシスチップ（SBC）（UJA1163およびUJA1164）、CANトランシーバ（TJA1044T）、CREE LED（AP20AW-1E-CZZ-000Q325TTT 60個/セット）、ADIのサージストッパー（LTC4380CDD-1#PBF）、MOLEXコネクタ(5023521200 1393366-1）などの主要部品とコンポーネントを特徴としており、現時点で最高のシステム設計となっています。
結論
登場したADBマトリックスLEDヘッドライトは、現時点ではヘッドライトの最良の選択肢であり、自動車の全体的な安全性を向上させ、自動車のモデリング設計の柔軟性を高め、自動車の技術感覚と価値を高めることができます。現在、多くの自動車メーカーが市販車種に採用しています。LEDヘッドライトの市場規模が徐々に拡大するにつれ、コストはさらに低減すると予想されます。LEDヘッドライトも徐々に多くの車種に普及し、好調な市場サイクルを形成し、市場見通しは極めて良好です。
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