车载HUD&智能大灯：助推智能化升级

      HUD本质上是一个光学器件，其工作原理与投影仪基本相同，就是将需要显示的信息投影到驾驶员前方的透明介质上。

       HUD主要由图像生成单元（PGU）和光学显示系统两大部分构成，图像生成单元用以生成HUD输出图像，光学显示系统用于显示图像。

1. HUD：自动辅助驾驶的绝妙搭配

◾伴随自动驾驶辅助系统和车联网的普及，仪表盘及中控上需呈现的信息量爆炸式增长，从最初的车速信息、警示灯到导航、路况信息、通讯娱乐功能，驾驶员需要频繁低头而失去视野专注、导致安全隐患。HUD（Head-Up Display，抬头显示）应运而生，其将路况、导航、通讯、娱乐功能等信息显示于挡风玻璃或仪表盘上方玻璃，使得驾驶员在保持目视前方的同时获取必要行车信息，极大提升安全性。

1.1 W-HUD为当前主流，AR-HUD为未来发展趋势

◾  HUD历经三代产品，

第一代是C-HUD（Combiner HUD，组合式抬头显示），

第二代是W-HUD（Windshield HUD，风挡型抬头显示），

第三代为AR-HUD（增强现实型抬头显示）。

目前市场以W-HUD为主流，C-HUD被逐渐淘汰，而AR-HUD将是未来的升级趋势。

◾  C-HUD：投影成像载体为驾驶员前方的一块6-8寸的透明树脂玻璃，成像信息包括车速、导航、油耗、温度，多为数字信息，显示形式较为集中且单一。VID（人眼到虚像距离）小于2米，驾驶过程中驾驶员视线焦点需要在HUD玻璃和风挡玻璃间切换，仍存在安全隐患，因此被逐步淘汰。

◾  W-HUD：投影成像载体为汽车前挡风玻璃，相较于C-HUD，W-HUD显示范围扩大至7-12寸，投影距离增加至2-6米，显示内容增加中控娱乐信息、来电显示、周围路况、天气、行车告警等信息。

◾  AR-HUD：将投射内容、位置与现实环境深度结合，在驾驶员视线区域内合理生动地叠加显示驾驶信息，具备AR实景贴合感。其本质仍是W-HUD，但是FOV更大、VID更远，能够在在更短距离内实现跨车道显示。最重要的，AR-HUD可与ADAS信息深度结合，包括前方预警、交通标志识别、车道偏离预警、车道保持辅助、转向提示、盲点检测、路口和道路名称等。伴随ADAS功能更加丰富，W-HUD难以在2D平面内显示所有信息，AR-HUD将成为自动驾驶的绝妙搭配。

1.2 PGU和自由曲面反射镜是HUD核心壁垒

◾  HUD的工作原理是通过控制处理单元将汽车仪表盘、中控数据或车身行车数据、车况信息传输至投射单元，随后投影仪发出图像，经过“反射镜”反射至“投影镜”上，再由投影镜反射至风挡玻璃，人眼看到的是位于眼前2米左右的虚像，使得信息仿佛悬浮于前方道路上。

◾  HUD产品结构包括上盖、光学零件以及图像生成器，光学零件组成光学系统，作用是将投影仪发出的光线经过一系列反射成像到玻璃上。其中投影单元（PGU）、自由曲面反射镜是整个系统的核心壁垒。

◾按照投影单元（PGU）分类，目前HUD投影技术包括TFT-LCD投影、DLP投影、激光扫描投影。

◾TFT-LCD：作为最常见、技术最为成熟的投影技术，成为现阶段主流W-HUD的首选。由于透过背光照明，液晶挡住大部分光、所以亮度不够，且高温稳定性不足，通常仅能达到95°工作温度。

◾  DLP：美国德州仪器的专利技术，相比TFT-LCD性能更佳，由于采用反光镜原理，所以光效更高、照射距离更远、分辨率更高，且工作温度可达到105℃。现阶段成本较高，且更适用于AR-HUD，有望成为未来最主要的投影技术。

◾  MEMS激光扫描：成像信息亮度、对比度极高、视场角大，目前受激光器温控影响暂未大规模应用。

◾  自由曲面反射镜为HUD系统关键光学元件，可消除挡风玻璃的自由曲面造成的成像画面畸变。车前挡风玻璃是一个自由曲面、无对称性，因此将造成成像画面畸变。解决方案是将光学系统中的反射镜也做成自由曲面，将光路与挡风玻璃的光路拟合以此抵消画面畸变。

◾  自由曲面反射镜加工对设备性能要求极高，传统的球柱面研磨机器难以满足表面精度高且镜面光滑的效果，只有改进的单点CNC机体才能用于自由曲面镜片加工。同时光路设计环节需要配合挡风玻璃进行，具有较高难度。

1.3 预计2025年市场规模达240亿元，CAGR达17%

◾  伴随HUD价格下降，预计行业快速放量，未来五年CAGR为17%。

◾  预计2025年HUD市场规模达240亿元，CAGR为17%。

1.4 全球市场由外资主导，中国市场华阳集团位列第三

◾  HUD行业外资主导，集中度高，国产厂商崭露头角。

2. 智能车灯：推动汽车智能化升级，预计2025年市场规模超400亿元

2.1 LED车灯成主流推动车灯智能化升级，预计2025年市场规模超400亿元

◾  汽车车灯对于保证夜间行车安全至关重要，且极大程度影响车体美观。伴随汽车智能化升级，车灯也成为智能化改造的汽车硬件之一。车灯灯源升级经历卤素灯、疝气灯、LED灯三个阶段，未来激光灯有望崭露头角。目前市场上卤素灯、疝气灯、LED灯并存，LED正加速渗透。根据集邦咨询分析，2020年 LED头灯渗透率于全球乘用车达到53.1%，其中LED头灯渗透率于电动车更高达85%。2021年将分别有机会达到60%与90%。

◾  LED车灯是指用LED（发光二极管）作为光源的车灯，可以直接将电能转化为光能，所以也被称为冷光源。LED灯平均寿命更高、可达3万小时以上，同功耗下亮度更高，发光效率更高、能耗更低，而驱动LED灯汽车在智能化时代成为主流的关键因素则是LED元件体积更小、有利于在有限的车灯空间内进行布局设计，以及其响应时间短、能够快速响应控制指令。

◾  为扩大夜间照明范围、改善远光灯炫目问题，基于LED灯技术的智能大灯应运而生。智能大灯系统结合智能时代的传感器技术和微控制技术，是基于汽车安全性的智能控制系统。智能大灯由光源、传感器、信号处理电路、传输通道CAN总线、中央处理器、微步距驱动电路、步进电机组成。智能大灯与车载传感器（摄像头）配合，可以实现自动调节照明范围、防止远光灯炫目、甚至标志投影等功能，极大提升行车安全性和智能化程度。

◾  LED车灯可分为标准LED车灯和矩阵式LED灯，矩阵式LED灯根据功能不同分为AFS和ADB。

     ◾  矩阵式LED：矩阵式LED大灯原理是将LED分成许多小型LED灯珠，按照照明需求独立控制灯珠开关，以更加精准地控制车灯有选择性地进行照射。矩阵式大灯价格在1600-2000元之间，目前已渗透至10万元级别车型。

     ◾  AFS：AFS（自适应前照灯系统）在初级的矩阵式LED灯上进行升级，能够使灯光分布根据摄像头、其他传感器所反馈的道路状况、行车状况、天气状况做出调节，使得车灯照亮范围始终覆盖车辆行驶路径。AFS系统主要针对近光照射，均价在2000-3000元之间。

     ◾  ADB：ADB（自适应远光灯系统）更加强化了车灯的远光灯功能，在大灯内增加挡光片/导光柱，能够覆盖对面车辆的远光灯，保证驾驶视野内不产生炫目。未来ADB系统将加入摄像头、超声波雷达等传感器，可实现投射斑马线等标志、甚至通过灯光投影显示导航路线，成为辅助驾驶系统的重要一环。目前ADB均价在6000元以上，仅豪华车型配置。

◾  智能大灯将成为ADAS功能的延伸，伴随ADAS渗透而加速渗透。

目前矩阵式LED灯市场仍以AFS大灯为主，2019年我国AFS大灯渗透率为18%，ADB渗透率仅为1.8%。伴随技术成熟、成本降低，以及汽车智能化普及，智能大灯渗透率有望进一步提升，AFS有望成为中端汽车标配，并在低端车型上加速普及。ADB单套价值较高，主要由豪华车型配置，伴随豪华车型ADAS功能更加丰富，ADB将成为ADAS功能延伸的载体，与中控屏、HUD形成搭配，帮助更好地实现ADAS功能。

◾  全球汽车智能大灯市场正快速增长，据GMI Research数据2019年全球智能大灯市场规模为45亿美元（折合人民币294亿元），预计到2025年市场规模近64亿美元（折合人民币416亿元），CAGR达7%

2.2 全球市场由外资主导，中国市场华域汽车位列第一

◾  全球车灯行业市场集中度较高，CR5达74%，以欧美和日本厂商为主，日本小糸（25%）、意大利马瑞利（14%）、法国法雷奥（13%）、日本斯坦雷（12%）、德国海拉（10%）分列前五。

◾  同时，全球各大车灯龙头积极响应车灯智能化趋势，对新技术竞争越发激烈，在智能大灯市场同样保持领先。1）小糸于2019年即推出BladeScan技术ADB大灯系统，并搭载于2019款雷克萨斯RX与2021款雷克萨斯LS上；2）马瑞利于CES 2019消费电子展推出第三代Smart Corner照明技术，可集成OEM选择的任意传感器，包括摄像头、激光雷达、超声波，以及ADB和DLP等先进LED照明功能；3）海拉于2020年发布SSL 100照明模组，该系统可通过ECU控制102个LED像素的开闭，完全实现数字化。

◾  华域汽车、星宇股份等国内车等厂商技术实现突破、客户向海外拓展，逐渐走向全球舞台。

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