汽车车灯行业市场分析研究

汽车车灯行业市场分析研究1.车灯的分类现代汽车灯具可按照功能分为两大类：照明灯具和信号灯具。照明灯具又可分为外部照明灯具和内部照明灯具。外部照明灯具安装于汽车外部，包括：前照灯、前雾灯、倒车灯、牌照灯等；内部照明灯具安装于汽车内部，包括：壁灯、顶灯、门灯、行李箱灯、阅读灯、踏步灯、发动机舱灯等。信号灯具分为外部信号灯具和内部信号灯具。外部信号灯具包括：位置灯、示廓灯、转向灯、行车灯、驻车灯、制动灯、后雾灯、回复反射器等；内部信号灯具包括：前照灯远光工作指示灯、转向信号指示灯、冷却液温度报警灯、机油温度报警灯、机油压力报警灯、制动块磨损报警灯、制动液位报警灯、制动装置压力报警灯等。前照灯别名前大灯，一般会集成近光灯、远光灯、转向灯、示宽灯（也叫示廓灯）等，由于不同车型的车灯设计不同，有些车型还会集成雾灯等。汽车前大灯由灯泡、反射镜和配光镜、遮光板等部分组成，其基本工作原理是灯泡发出的光源经过反射镜聚拢，最后经过配光镜的折射形成需要的光线，最后通过遮光板挡去向上的光线留下照向前方的光线。后组合灯又被称为尾灯、后尾灯，通常包括后转向灯、倒车灯、制动灯等。尾灯在设计端的主要分类是分离式尾灯和贯穿式尾灯。贯穿式尾灯的设计源自美系车林肯，当时的林肯Continental车系的车身线条平直，因此基于此种线条设计，贯穿式尾灯应运而生。2015年后，被誉为“灯厂”的奥迪也更多在产品上使用贯穿式尾灯的设计。目前以保时捷为代表的高端车也常搭载贯穿式尾灯设计。随着尾灯的不断发展，此前搭载于奥迪、保时捷等高端品牌的贯穿式尾灯设计的渗透率快速提升，目前无论是传统品牌还是造车新势力，都在车型中广泛运用此设计方式。贯穿式尾灯的设计同样也启发了车企对前部车灯的设计。例如理想汽车所采用的星环灯已经成为其品牌的标志性设计。车企在给供应商发包之时，一般向供应商采购整个前照灯，不太会将近光灯、远光灯等再做进一步分拆发包。同理，后组合灯一般也会被主机厂打包发包给供应商。而前照灯和后组合灯的价值量较大，因此前照灯、后组合灯通常受到更多的关注。根据Yole数据，2021年全球汽车照明市场规模为314.68亿美元，其中前照灯占比最大，市场规模达211.41亿美元。2.光源升级路线车灯升级的第一个维度是光源。汽车灯具的核心是光源，汽车的光源发展至今经过若干代的技术变革，大致可以分成五个阶段。目前LED光源成为了市场选择的主流。第一代光源是用蜡烛、煤油、乙炔等燃料作为车灯光源的燃料照明灯。它满足了早期车灯的要求，但存在发光效率低、光强弱、性能不稳定、操作复杂的缺点。目前已经被淘汰。第二代光源是白炽灯、卤素灯。白炽灯实现了电能到光能的转化，相比燃料照明灯，在亮度、稳定性、寿命等方面都有质的提高，同时白炽灯在生产生活中逐渐普及带来的规模效应大大降低了生产成本。从20世纪20年代开始，汽车灯具进入白炽灯时代，目前白炽灯已经基本被淘汰。1962年，德国海拉公司发明了卤素灯泡，它的实质是加入了卤素气体的白炽灯。它可以让蒸发的钨通过化学反应重新沉积到灯丝上，从而延长使用寿命。随着现代交通环境的变化以及对汽车安全性、环保性的要求不断提高，卤素灯的缺点逐步显现。首先是灯光亮度不足，由于汽车的行驶速度逐渐提高，夜间以及低能见度的环境下，亮度不足将产生安全隐患。其次是能耗较高，不够环保。其次，卤素灯使用寿命较短，其发光是以钨丝通电为基础，钨丝高温发光过程中存在损耗，因此卤素灯的使用寿命通常短于整车寿命。第三代光源是气体放电灯（英文缩写“HID”，又称“氙气灯”）。20世纪90年代，HID开始进入车灯市场，HID车灯克服了卤素灯寿命短、能耗高、亮度不足的缺点，在诸多车型上得到运用，对卤素灯产生了一定的冲击。第四代光源是半导体发光二极管（英文缩写“LED”）。LED不是通过电能产生热能，热能使物体升温而发光，而是由电能直接转化为光能。由于HID必须搭配高压触发器使用，使得安装难度与色温匹配复杂度上升。相比HID车灯，LED车灯能耗更低，寿命更长，体积更小，反应速度更快，无需安装高压触发器。此外，LED车灯将不仅作为照明使用，还可作为信号输出口传递车辆和驾驶员的状态。随着技术的不断成熟和成本降低，目前LED车灯的应用范围已越来越广泛。第五代光源是半导体激光二极管。半导体激光二极管相比普通LED亮度更高、照射距离更远、能耗更低、体积更小。激光照明是汽车照明领域最前沿的技术，宝马、奥迪等世界领先汽车厂商已经率先推出了搭载激光大灯的车型。由于一套激光大灯系统的总成本在一万美元以上，是LED车灯的数倍，因此该类型车灯目前只配备于高端车型。乘用车前大灯基本已经完成从传统卤素、氙气到LED的转型升级，现阶段LED是主流。根据TrendForce集邦咨询分析，2021年全球乘用车LED头灯渗透率达到60%，其中电动车的LED头灯渗透率达90%。根据高工智能汽车研究院数据，2022年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配LED前大灯搭载率达到75.99%，同比2021年提高约7个百分点。3.技术升级路线车灯升级的第二个维度是技术，被消费者广泛熟知的AFS、ADB等功能的背后可以用不同的技术方案来实现，因此技术是实现功能的驱动因素。目前车灯的技术路径可分为LED矩阵式、DLP、MicroLED/μAFS、LCD、BladeScan、激光扫描式等多种方案。3.1.LED矩阵式LED矩阵式大灯将多颗LED组成行、列或矩阵式排列，是实现入门级多像素智能大灯的基础方案。与普通LED大灯相比，LED矩阵式大灯给每颗LED配光成为独立像素的较复杂的二次光学系统。LED矩阵式大灯可以实现对照明区域的精确控制，可以选择特定区域进行照明，亦可以选择一些区域来进行遮蔽。LED矩阵式大灯的缺陷是像素有一定上限。无论是全部使用单芯片的LED颗粒，还是混合使用多芯片的颗粒，由于LED封装尺寸的限制，组成矩阵的灯珠数量受到限制，因此最终的像素数量级的上限基本在百位级别。3.2.DLPDLP（DigitalLightProcessing）数字化灯光处理是一种光源的技术路径，DLP系统的光源可以选择LED或者激光。DLP继承了ADB灯光的防眩目功能，同时增加了更多灯光分区，可以实现精细照明分区和高清成像投影功能。现阶段DLP技术是实现数字大灯投影功能的主流方案。车规级DLP投影大灯技术主要由德州仪器掌握。早在1987年德州仪器就研发了第一块DMD数字显微镜装置，1996年DLP投影机正式问世。此前德州仪器将DLP技术运用在投影仪上，直到2018年作为半导体供应商和奔驰合作共同研发高分辨率大灯技术。DMD芯片是DLP投影显示技术中的核心器件，是一种利用MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)技术制造的微型反射镜阵列。每个芯片上集成了数十万到百万个方形的铰接微反射镜，每个微反射镜则为一个像素。不通电时，微反射镜是“Flat”态；通电时，微反射镜有两种工作状态，一种是“On”态，此时由光源发出的照明光经+12°偏转的微反射镜面反射至投影镜头中，在投影屏幕上形成一个像素，另外一种工作状态是“Off”态，照明光经-12°微反射镜反射至光吸收模块，此时该像素点是暗的。DLP车灯具有多种更强的性能优势。DLP相对于目前其他的多像素技术最大的优势在于像素，DLP可达百万像素量级；DLP技术的另一大性能优势在于DMD切换特性不随温度而变化，在-40°C时和105°C时会获得相同高的色彩饱和度。DLP目前渗透水平不高的主要原因是成本。DLP技术及配套微镜器件，为美国德州仪器公司所有，成本较高且技术垄断，因此DLP数字大灯现阶段成本下探空间有限。DLP产品自2017年开始在汽车行业应用。从DLP的量产车型来看，2018年S级迈巴赫首次采用DLP大灯，此后奥迪A8、奥迪e-tron和e-tronSportback、奔驰C级、路虎揽胜、智己L7、高合HiPhiX、凯迪拉克锐歌、魏牌摩卡等车也都陆续搭载DLP车灯。在总成端，包括马瑞利、ZKW、华域视觉、曼德光电等在内的多家国内外Tier1布局DLP大灯并已经实现产品在量产车型中的配套。马瑞利配套迈巴赫S等车型，ZKW为路虎揽胜配套，华域视觉配套智己L7、高合HiPhiX、高合HiPhiZ、凯迪拉克锐歌等，曼德光电配套魏牌摩卡。以搭载于智己L7上的DMD芯片为例，DMD芯片拥有百万级别数量的可独立控制的微米级微反射镜，每一个像素点的明暗都可以单独控制，同时微反射镜的角度变化可以决定光束的传播路径和亮度范围，因此许多自定义的图案都可以在设计后被投射。3.3.MicroLED/μAFSMicroLED是像素尺寸小于100μm的LED芯片。与传统LED相比，它采用刻蚀、光刻和蒸镀等微纳工艺，在基板上制作小尺寸大密度的发光单元阵列。MicroLED在车灯领域也叫μAFS，是可寻址像素矩阵式LED（AddressableLEDPixelArray）的简称，是一种专门针对多像素智能大灯系统开发的LED技术。MicroLED原理上是从LED芯片的层面去实现像素级控光。传统的LED工艺中，每个芯片只有单个正极和单个负极，外部驱动提供电能后，整片芯片同时点亮。而MicroLED的技术原理是预先在芯片的硅衬底中整合了矩阵式的CMOS控制电路，结合同样经矩阵式微结构处理的芯片，实现了对芯片上每一个独立的微结构区域进行单独的开、关及电流调节的功能，使每一个微结构区域直接成为了大灯光型中可独立控制的像素。MicroLED通常以LED为光源，与同样以LED为光源的LCD和DLP大灯光源系统的区别在于像素的形成方式不同：µAFS在LED芯片的层面直接形成像素，而LCD通过液晶面板，DLP则通过DMD器件形成像素。MicroLED具有自发光、高亮度、低功耗、高分辨率、高对比度和快速响应等优势，被广泛应用在微型投影、柔性可穿戴、可见光通信和光遗传学等研究中。与DLP相比，MicroLED技术没有活动部件，可靠性更高，重量更低，在规模化量产下有低成本潜力。不过在汽车大灯上，市场认为MicroLED/µAFS方案像素级别低于LCD及DLP方案，但随着研究的进一步推进，目前像素级别的差距已经在缩小。虽然目前MicroLED的方案尚未铺开量产，但从上游的芯片、LED厂商，到中游的车灯厂，至下游的车厂都已经在布局这一路线。2017年，欧司朗推出首款面世的采用MicroLED/µAFS方案的EVIYOS,能在4mm×4mm的单个芯片上做到1024像素。1024个可独立控制像素，可以根据交通情况自动点亮或熄灭，驾驶员无需在远光灯和近光灯之间切换。欧司朗于2019年发布的EVIYOS2.0则在40平方毫米的芯片上可以达到25600像素级别。2023年7月，马瑞利宣布联手OSRAM推出新一代h-Digi®MicroLED模块。新一代的高分辨率h-Digi®MicroLED模块基于矩阵照明系统，每个灯具包含约2万个LED像素，总计约4万个像素。马瑞利的MicroLED系统采用OSRAM的MicroLED光源EVIYOS®2.0，通过与马瑞利车灯和感知事业部研发的特殊光学镜头系统和新型电子控制相结合，大幅提升了照明场景的适应性水平。这是车辆头灯首次采用尺寸为40μmx40μm的LED作为像素元素。用户可以选择两种MicroLED选项：1:4的长宽比，提供25,600个像素；或者1:3的长宽比，每个灯具提供19,200个像素。下游车厂例如保时捷，也已计划将MicroLED车灯导入新车。2022年底，保时捷发布HDmatrixLEDheadlight。根据英国杂志AUTOCAR报道，该产品由保时捷与英飞凌、日亚、海拉/Forvia等供应商共同合作开发。该方案结合了英飞凌在硅IC驱动电子方面的优势和日亚在LED领域的优势。保时捷现有LED矩阵头灯中间为单个远光矩阵单元。新款头灯方案中，每个头灯下有两个独立的高清矩阵单元，两个头灯总共有四个单元，每个单元都配备了16,384个LED或像素，四个单元总计65,536个像素。3.4.LCDLCD（LiquidCrystalDisplay，液晶显示技术）作为目前主流的显示技术已经成为了智能大灯光源系统的一种技术路线的选择。LCD大灯与普通LCD显示器一样，需要背光源、偏光片及液晶面板等基本构件。在作为光源的LED灯板与光学组件之间有一层LCD液晶显示屏，通过给LCD两端施加电压来控制光线通过或被吸收，最终实现单独控制LCD上的每一个像素的效果，实现高像素的投影效果。目前的LCD大灯的像素数量级在万级，参考用于显示的LCD技术，LCD在车灯上的发展趋势是突破十万级乃至更高的数量级。LCD式车大灯的像素虽然不及DLP，但是LCD具有成本相对DLP较低，体积较小，光型可拉伸角度更宽，明暗对比度较高的优点。LCD的缺点在于所使用的偏光片及液晶面板存在一定的损耗（LCD的原理中，包括由滤光片吸收某一偏振状态的光来控制像素亮度的过程，由于经过LCD面板的过程中有光被吸收，因此必然存在损耗），能量转化的利用效率低，改善空间有限；普通液晶产品的工作温度范围在-20-60℃，而车灯内散件的要求在-40-110℃，因此需要专门开发能在整车生命周期内满足温度要求的LCD。目前符合大灯使用要求的液晶面板必须特殊定制，因此只有具有一定出货规模的灯具厂才会选择跟液晶面板厂商合作定制此类面板。3.5.BladeScan日本小糸制作所的BladeScan技术采用旋转的特质镜面，当光源照射到旋转的镜面后，灯光反射照亮车辆前方的某一区域，在镜面的旋转下就形成灯带在前方不断的从左往右扫射的情况，当灯源数和镜面的转速达到一定程度的时候，不断叠加的扫射灯带便可实现前方灯光的全范围覆盖。该方案于2019年率先在雷克萨斯2020款RX450h车型上亮相。3.6.激光扫描式激光扫描式投影技术已在消费及工业领域应用，其基本原理为利用基于MEMS技术（Micro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统）所制成的高精度扫描镜周期性地在不同角度上依次反射激光光路，在投射面上形成远高于人眼反应速率的快速刷新图像。在车灯领域，该技术可以通过MEMS微镜反射激光束到荧光体上，由此产生的激光扫描图纹再通过二级光学元件投射到路面上。目前日本研究人员开发了一种基于压电效应微机电系统（MEMS）光学扫描仪的传统ADB系统替代方案。该扫描仪包含一层由锆钛酸铅（PZT）制成的薄膜，与激光二极管同步诱导扫描仪中的机械振动。光学扫描仪在空间上引导激光束在磷光板上形成结构光，再转换成明亮的白光。ADB控制器则会根据交通情况、方向盘角度和车辆巡航速度，调节光的强度。该技术可以将激光束高效率地转换为白光，减少ADB系统发热，未来不仅能用于驾驶辅助技术，还可用于光探测和测距，以及车辆交互光通信链接，这意味着MEMS技术的应用有利于促进智能交通系统中的自动驾驶技术的进一步发展。该技术路径的像素数量级也能做到与DLP接近。但此技术目前距离规模量产应用仍需进一步发展。4.功能升级路线车灯升级的第三个维度是功能，对于消费者而言，功能的可感知度是最强的。AFS、ADB、投影等功能逐渐成为中高端汽车吸引消费者的卖点。4.1.AFSAFS指AdaptiveFrontlightingSystem，即自适应前照明系统，一种前照明装置，提供具有不同特性的光束，用来自动适应近光灯和远光灯的各种使用条件。AFS针对LED大灯、氙灯、激光大灯设计，最初的自适应大灯仅有纵向调整功能，通过感应前后轴的制动及加速动作，相应地纵向调节车灯，保持车灯光线的稳定。随着技术的不断发展，AFS已经具有能在弯道、城镇、乡村、高速、恶劣天气等多种模式下相互转换的功能。AFS由四个部分组成：传感器、电子控制单元（ECU）、车灯控制系统、前照灯。工作时，包括角度传感器、速度传感器在内的传感器将信号通过控制器局域网络（CAN）传入ECU中，ECU处理完数据后，向车灯控制系统输出前照灯转角指令，使前照灯转过相应的角度。配有AFS的乘用车可以实现七种模式的照明：乡村道路模式、高速公路模式、城市道路模式、恶劣天气模式、大灯随动转向、仪表盘故障指示、旅行模式。根据高工智能汽车研究院监测数据显示，2022年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配AFS功能的LED前大灯搭载率为5.09%，交付量同比增长14.36%。4.2.ADBADB指AdaptiveDrivingBeam，即自适应远光智能照明系统，一项可以通过侦测对向来车，并随之调整远光灯与近光灯的照射角度，避免对向来车受到强光干扰的技术。在前置摄像头的配合下，在会车时可以由系统控制关闭射向对方来车的光束，而正常负责照明的光束则不受任何影响；会车结束之后，因遮蔽而关闭LED灯珠再自动开启，恢复正常的照明工作。ADB系统通常由前视主动安全摄像头、大灯控制器、光源模组驱动器、光源模组、传输线等几部分组成现阶段ADB的主要光源为LED，因此光源模组驱动器一般为LED驱动模块。从实现ADB这一功能的技术路径划分，可以分成机械式、矩阵式、DLP式等路径。1）机械式。在AFS技术的基础上发展演变而来，主要针对使用传统光源的大灯，如卤素灯或HID。通过电机对大灯进行上下或左右调节，或者通过转动遮光板来改变大灯灯光的光型。也有通过对大灯原有结构的改造，更改挡板为变光轴，利用变光轴旋转时呈现的不同形状来对远光进行遮挡、调节，以此实现自适应远光的功能。缺点在于响应调节的速度慢、精度低等。2）矩阵式。矩阵式ADB利用多颗LED进行矩阵排列与光照区域一一对应，通过控制LED亮暗来完成光型变化。LED光源数量越多，自适应远光系统的分辨率、精准度就越高。现阶段ADB大灯多为矩阵式设计，搭配12~100颗LED。矩阵式ADB在响应速度、灯光效果等方面较机械式ADB更为出色。由于依赖大量光源，对光学系统设计的要求更高，且过多的光源对系统散热结构、控制算法策略的要求也更高。3）DLP式。在灯源前放置DMD器件实现对大灯的控制，可实现投影功能。核心部件与技术来自TI。4）其他的技术方案如LCD式和μAFS式等仍在开发之中。根据功能的复杂程度，目前一只ADB大灯的价格带主要集中在1200-2500元左右，高配版本的也有接近5000元的，但是市场渗透率较低。2018年之前，ADB大灯的全球渗透率都不高，ADB主要搭载在奥迪A8、奔驰S级等高端车型上。根据前瞻产业研究院数据，我国2019年的ADB渗透率为1.8%。2020年ADB在国内渗透率逐渐有所提升，大众、通用、长城，特斯拉、比亚迪旗下10-20万元的产品也开始用上ADB，比如哈弗H6、荣威RX5等车型。根据TrendForce集邦咨询分析，2022年ADB全球市场渗透率为3.2%。4.3.投影数字投影灯光技术可实现的功能包括：发射两条与车辆等宽的高亮线条，帮助驾驶员评估驾驶路线和通过能力；当车辆遇到行人横穿马路时，车灯在前方路面投射出“斑马线”，提示行人放心通；当车辆在检测到前车距离小于安全值时，启动前车碰撞报警功能，大灯会以白色高亮度提示线投射到驾驶员视野前方路面，逐步缩小至高频闪烁警示等等。为了实现投影功能，在技术方向上有多种路径，包括DLP、MicroLED、LCD等等，但整体而言投影功能通常搭载于高端车，渗透率由低基数缓慢提升。5.竞争格局从车灯竞争格局来看，日本小糸(Koito)、意大利马瑞利(AutomotiveLighting)、法国法雷奥(Valeo)、德国海拉(Hella)、日本斯坦雷(Stanley)占据头部份额。根据TrendForce集邦咨询调查与分析，2021年全球车灯市场规模达到314.23亿美金。根据Marklines数据，前五大国际车灯厂商Koito、Valeo、MarelliAutomotiveLighting、Hella、Stanley，2021年在全球市场涵盖约65%市场占有率；而在中国市场，华域视觉与星宇股份则具有一定程度的份额领先。6.星宇股份：车灯技术积累深厚，客户资源持续丰富星宇股份系国内汽车车灯龙头企业，技术与研发实力突出。公司是极少数能为主要合资乘用车制造企业提供汽车灯具产品的内资企业，拥有涵盖产品设计、模具开发、工装制造、样件生产、检测等环节的产品设计开发能力，在研发团队、研发投入和研发设施等方面都处于国内行业领先地位。公司客户丰富。客户既涵盖德国大众、一汽-大众、上汽大众、戴姆勒、北京奔驰、德国宝马、华晨宝马、通用汽车、上汽通用、日本丰田、一汽丰田、广汽丰田、日本日产、东风日产、广汽本田、东风本田等知名外资与合资车企，又包含一汽红旗、吉利汽车、奇瑞汽车、理想汽车、蔚来汽车、小鹏汽车及某国际知名新能源车企等自主品牌和新能源企业。2023年10月星宇股份分别荣获理想汽车“合作共赢奖”与蔚来汽车“质量卓越合作伙伴奖”，体现了公司的技术受到新能源车企的充分认可。公司加强车灯技术开发及应用。公司布局了：基于DMD技术的DLP智能前照灯，预计2023年底可实现量产；基于MicroLED技术的HD智能前照灯，预计2024年达量产水平；基于MicroLED/MiniLED技术的像素显示化交互灯等技术。公司持续深化与华为的合作。2022年2月，公司与华为技术有限公司签约华为光产品线智能车载光业务合作意向书。双方共同构建智能车灯从设计到制造交付的端到端能力，引领智能车灯产业发展，在产业界形成持续领先的智能车灯系统解决方案竞争力，此外双方还将全面开展智能车载光领域的其他业务合作。2023年，公司配套问界M9的前照灯及后组合灯，其中DLP前照灯可实现投影及交互相关功能。问界M9预计将于2023年12月上市，有望进一步带动公司DLP产品放量。7.科博达：业绩稳健增长，产品矩阵持续扩张科博达技术股份有限公司（科博达，603786）于2003年9月成立于上海浦东，是国家重点扶持的汽车高新技术企业。公司以照明控制系统起家，目前已经成为国内领先的汽车智能与节能部件系统方案提供商，并开设多家子公司，开发海外市场，全面参与欧美汽车厂高端电子产品的全球化竞争，是国内少数几家能够进入国际知名整车厂商汽车电子器件配套体系的企业。2022年11月13日，科博达获得国