概述
汽车照明由前照灯、日间行车灯、转向灯、制动灯和尾灯等组成。其中前照灯提供照射远处的远光，以及为减少对向驾驶员眩目而截去上方光线的近光。好的前照灯既要有足够的亮度和照射距离，又不能让其他驾驶员眩目。
前照灯的结构
- 光源：发光部分（灯丝灯泡、放电管、LED芯片、激光二极管）。
- 光学系统：收集光线并形成所需配光图形的反射镜和投射透镜。
- 散热与控制：LED和激光需要为芯片散热的散热器、驱动电路以及改变配光的控制装置。半导体光源温度升高时效率和寿命都会下降，因此传热设计十分重要。
光源的演进
- 卤素灯：将钨丝与卤素气体一起封装、减少灯丝蒸发的白炽灯。20世纪60年代首先用于欧洲汽车，因价格低廉、结构简单而长期作为标准。在此之前，美国从1940年起只允许使用标准化的圆形密封光束前照灯。
- HID（氙气灯）：不用灯丝，而是靠氙气中两个电极之间的电弧放电发光。比卤素灯更亮、效率更高，但眩光更强，因此需要配备自动调平和前照灯清洗装置。1991年首次量产应用于宝马7系（E32）的近光灯。
- LED：由半导体发光，效率高、寿命长、响应快，还可以排列许多小芯片，设计自由度大。2007年雷克萨斯LS 600h首次在近光灯上采用LED，2008年奥迪R8成为首款远近光均为LED的量产车。
- 激光：用直径数百微米的激光二极管发出的蓝光（约450 nm）照射荧光体，转换成白光，激光本身并不直接照射路面。它能在极小面积上产生强光，大幅延长照射距离，因此主要用于辅助远光，2014年首次量产应用于奥迪R8 LMX和宝马i8。
智能照明：矩阵式LED与ADB
当LED可以分成多个区域分别开关后，摄像头就能识别前车和对向车，只调暗相应区域，其余部分继续以远光照射，这就是自适应远光（ADB）。奥迪于2013年在A8上首次采用这种矩阵式LED前照灯。美国此前因联邦机动车安全标准（FMVSS 108）而不允许ADB，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）应丰田的请愿于2022年2月修订标准予以允许。此外，随转向调整光线方向的自适应前照灯系统（AFS）、自动远光以及在路面投射符号的技术也在研究之中。
挑战
光源越亮，眩光控制就越重要；LED和激光前照灯的零件与维修费用也较高。人的视觉不仅受亮度影响，也受色温和对比度影响，因此汽车照明设计必须兼顾工程学与视觉科学。
参考文献
- Wördenweber, B., Wallaschek, J., Boyce, P., & Hoffman, D. D. (2007). Automotive Lighting and Human Vision. Berlin: Springer.
- National Highway Traffic Safety Administration. (2022, February 22). Federal Motor Vehicle Safety Standards; Lamps, Reflective Devices, and Associated Equipment, Adaptive Driving Beam Headlamps (Final rule). Federal Register, 87(35), 9916.