HUD光源的核心价值
1.HUD在智能座舱中的核心地位
在智能座舱架构中，抬头显示器HUD（Head-Up Display）已超越传统仪表与中控的物理边界，成为人机共驾的神经中枢。它将ADAS（高级驾驶辅助系统，Advanced Driving Assistance System）决策路径、实时数据与AR（增强现实，Augmented Reality）导航叠加在驾驶员正前方7m-10m的虚拟焦平面上，平均减少0.3s-0.5s的视觉切换时间，显著降低认知负荷。HUD已成为主机厂衡量座舱智能化水平的硬指标，决定了品牌高端化的分水岭。2025年，HUD渗透率预计将突破30%，能否在这一窗口期完成技术占位，将直接决定整车品牌在全球高端市场的竞争位序。
2.光源技术对HUD性能的决定性影响
光源技术的演进决定了HUD产业高度。从LED到激光，再到Micro- LED，效率、色域宽度与调制速率的每一次跃升，都在重塑上游光学引擎、中游光波导与下游整车集成的技术边界。
光源不仅决定了亮度、对比度与热管理的物理极限，更通过波长选择与功耗曲线，牵动算力分配、线束减重及整车能耗策略。可以说，谁掌握了下一代光源，谁就掌握了智能座舱价值链的定价权。
3.行业痛点：亮度、色彩、功耗与成本的平衡挑战
HUD技术正面临四重挑战：全天候可见性、影院级色域、整车级功耗及规模化成本。HUD在阳光直射下仍须保持万级nit（尼特）亮度，却要兼顾低功耗与长寿命；AR级色域带来更丰富的内容表达，也推高了光学复杂度与散热需求；激光与Micro-LED虽具性能优势，但尚未跨越量产良率与成本的临界点。亮度-色彩-功耗-成本的系统性难题，直接决定下一代AR-HUD的规模化节奏，需要跨学科、跨产业链的协同创新。
车载HUD的主要分类
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（Picture Generation Unit）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。
图像生成单元PGU是HUD最核心的部件，占HUD总成本的50%左右，由光源、光学膜片和其它光学组件构成。光学显示系统包括光学镜面、玻璃等，成本占比约20%。其他部件包括结构件、玻璃、软件系统等成本累计占比约30%。
按照技术进展和产品代次差别，HUD产品大致可分为C-HUD（组合型抬头显示，Combiner HUD）、W-HUD（挡风玻璃抬头显示，Windshield HUD）、AR-HUD（增强现实抬头显示，Augmented Reality HUD）和P-HUD（全景抬头显示，Panoramic HUD）四个类别。
C-HUD是通过一块硬件显示屏显示车速、挡位等信息（简单的图形和文本），成本较低，成像距离短、成像效果差并且存在安全隐患，随着W/AR-HUD大规模量产装机、价格下滑远超预期，C-HUD已逐步被淘汰。
W-HUD是将信息直接成像在挡风玻璃上，相比C-HUD在成像尺寸、成像质量等方面均有所提升，技术相对成熟，成本也相对较低，是目前主流的HUD方案，短期内还将维持快速增长态势。
AR-HUD是利用增强现实技术，与智能网联数据深度融合，整合摄像头、雷达、高精度地图等车辆获取的信息，实现虚拟图像与现实的叠加显示，比如行车时可以将导航的道路信息显示到HUD上，并融合周围实际的路况场景进行显示，也能结合ADAS功能，提供前向碰撞预警、车道偏离预警及交通标志线识别等提示，及时预告路况和行人预警信息，此外还可将行车电脑中的车辆数据与道路实景有机结合，极大扩展了HUD的使用场景。AR-HUD显示范围更多、成像距离更大，但成本较高。未来随着技术优化与智能汽车的普及，AR-HUD有望逐步取代W-HUD市场，成为智能网联汽车的“标配”。
P-HUD则结合3D技术和AR显示，通过大成像尺寸，显示更多信息，同时兼容远近距离成像，可以提供驾驶信息和娱乐信息，目前处于商业化应用早期。
主流光源技术路线及优劣势对比
PGU作为HUD的核心技术壁垒，其技术路线的选择直接决定未来的产业发展路线，具体可分为TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器，Thin film transistor liquid crystal display）、DLP（数字光学处理技术，Digital Light Processing）、MEMS（微机电系统，Micro-Electro Mechanical Systems）激光投影和Micro-LED四种技术。不同的技术路线，其光源和光学组件都完全不同。
1. TFT-LCD投影方案
技术原理：LED背光+液晶调制。TFT-LCD投影技术以TFT作为HUD的投影单元，投影原理是LED背光源发光，随后以电场控制液晶分支的旋转方向，从而改变光的行进方向和呈现颜色来成像。
优势：技术基本成熟、成本较低，TFT-LCD成为当前最主流的HUD投影技术方案，广泛应用于W-HUD产品中。
劣势：亮度受限（<12,000 cd/m²）、色域窄、投影距离较近、耐高温性能较差等。
LCD升级版:LCoS
LCoS（硅基液晶投影技术，Liquid Crystal On Silicon）是LCD技术的升级版。这种技术使用了一种特殊的CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary metal Oxide Semiconductor）集成电路芯片，芯片上涂有液晶硅。通过利用液晶的光学特性和硅芯片的电学特性，LCoS能够精确控制光的传播方向和强度，从而生成清晰、生动的图像。LCoS技术的优势在于高分辨率、更广的色域和出色的对比度。
2. DLP数字光处理技术
技术原理：DMD芯片+RGB LED/RGB Laser/Laser-Phosphor
DLP（数字光处理技术，Digital Light Processing）采用的是美国德州仪器（TI）的专利技术——DMD芯片（数字微型反射镜元件，Digital Micromirror Device）。DMD由数百万个高反射的铝制独立微型镜片组成，每个镜片可以通过数量庞大的超小型数字光开关控制角度。
优势：高亮度（>15,000 cd/m²）、宽色域、抗环境光。
劣势：成本高昂（TI芯片垄断）、体积较大。
3. LBS激光扫描方案
LBS（激光束扫描，Laser Beam Scanning）光机是一种基于激光束扫描的光学投影设备。LBS光机通过使用MEMS振镜精确地控制光源激光束的反射方向，使每束激光反射到特定位置，在成像媒介上形成单个像素点。由于MEMS振镜的速度很快，因而LBS光机可以满足人眼的视觉暂留效应，在成像媒介上快速打点，最终形成人眼可感知的图像。
技术原理：RGB激光+ MEMS振镜
优势：超小体积、无限焦深、高对比度。
劣势：散斑问题、激光光源车规级认证挑战、三色激光国产化技术壁垒。
4. Micro-LED技术
技术突破：Micro-LED显示是由微米级半导体发光像元组成的阵列显示技术，具有自发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作的优点，被誉为下一代新型显示与发光器件。特别是其可以在高/低温度、高湿、强光照等各种恶劣环境下正常工作，对于提升车载显示效果有着明显的优势。
潜力：200% NTSC色域、0.1ms响应、10万nits亮度。
瓶颈：巨量转移良率、成本。
表1 各技术路线对比表
光源核心性能指标
在车载HUD的严苛工况下，光源的核心性能指标及要求包括：
亮度层面，日间可读性以10000尼特为最低阈值，对应正午90000lux环境光经前挡衰减后的剩余对比度≥3∶1；AR-HUD更要求在12°×4°视场角内实现分区动态调光，调光频率≥200Hz，以抑制眩光并保持信息清晰度。
色彩维度，DCI-P3（DCI-P3是美国电影行业推出的一种广色域标准。DCI是数位电影联合[Digital Cinema Initiatives]的缩写，主要由包括MGM、Disney、Universal、Warner、20th Century Fox 和 SPE 等多家美国的影业巨头于2002年组织成立。应用于数字影院的色域，它是一种以人类视觉体验为主导的色域标准。尽可能匹配电影场景中能展现的全部色域，可以更好地满足人类视觉的体验。DCI-P3是一个更加注重于视觉冲击，而不是色彩全面性的色域。并且相对其他色彩标准，它拥有更广阔的红色/绿色系色彩范围。）色域覆盖率≥90%已成为AR导航与车道级渲染的行业共识，激光光源凭借<5nm的谱线半高宽，色差控制显著优于LED。
功耗与热管理方面，在85℃座舱环境中，电光转换效率每提升1%，即可减少约2W热负荷，对应散热器体积缩小5%-7%。
可靠性维度，所有光学器件须通过AEC-Q102认证，高温寿命测试在Ta=85℃、驱动电流额定值的120%条件下持续15000小时，光衰<10%，以确保整车10年/240000km生命周期内的稳定输出。
车载HUD产业链及竞争格局
1. 产业链构成
表2 车载HUD产业链
资料来源：公开资料整理
HUD产业链代表企业如下表所示：
表3 车载HUD产业链代表企业
资料来源：公开资料整理
2.竞争格局
早年间HUD市场格局由日本电装（Denso）、德国大陆（Continental） 、日本精机（Nippon Seiki）等国外企业垄断，近年来市场格局快速变化，国内厂商弯道超车，发展势头远超国外。除自主品牌之外，东风本田、上汽大众、宝马、奥迪等合资品牌也开始与国内供应商开展合作，国内供应商份额将继续提升。
图1 HUD制造商国内市场份额
注：怡利电子为中国台湾企业，延锋伟世通为合资企业
资料来源：中金公司研究部
3.产业链合作模式
传统模式下，Tier1厂商向Osram、日亚等采购标准化激光或LED器件，经二次光学设计后集成至HUD整机，周期18-24个月，技术迭代较慢。
为缩短闭环，光源企业与车企探索了新的合作开发模式：
联合定制开发：华为与江淮2023年合作开发的激光HUD，由光峰科技提供ALPD®4.0三色激光模组，峰值亮度15000nit、色域>90%NTSC，模组厚度压缩30%，项目周期缩短至12个月。
大企业主导的合作平台：华为发布“车载光”平台，将激光光源、光学系统、显示算法等关键技术应用于汽车，打造智能车载光解决方案，通过开放合作加速升级、迭代产品体验。华为在2024年底曾与十余家供应商完成智能车载光业务合作签约，范围涵盖提供AR-HUD、智能车灯模组、光场屏领域，签约供应商包括江苏泽景、合肥疆程、星宇股份、水晶光电等公司。
应用市场前景与挑战
车载HUD正由“高端选装”演变为“功能标配”。平安证券数据显示，2024年，中国乘用车新车HUD装配量持续上涨，全年HUD装配量达到355.95万辆，同比增长55.0%；装配率达到15.5%，同比扩大7.7个百分点。佐思汽研数据预计2025年中国市场HUD实际出货量有望达到800万套（含选装），以2025年2500万台乘用车销量计算，渗透率有望达到32%。随着W/AR-HUD产业链逐渐成熟、国产化率提升，成本还将有较大的下降空间，预计未来几年AR-HUD将进入千元机时代。根据平安证券测算，以800万套出货量、AR-HUD占比达到30%测算，到2025年我国HUD市场规模有望达到100亿元，相比2022年市场规模增长约3.5倍，年复合增速达到65%。
图2 车载HUD搭载量、渗透率对比（2019、2022、2024）
资料来源：平安证券
渗透率大幅增长的同时，HUD价格快速下降。以泽景电子为例，2022至2024年间，公司HUD产品销量由17.57万台增长至62.46万台，平均单价则由974元降至865元，累计降幅为11%，其中W-HUD产品的平均单价由2022年的971元下降至2024年的837元，累计降幅为14%，价格下降助推搭载车型的价格区间逐步下探。
然而，HUD更大规模的产业化应用以及价值提升仍面临挑战：成本方面，2024年AR-HUD系统均价约300美元，是W-HUD的2倍，占整车BOM比重达2.8%，对15万元以下车型形成显著成本压力；标准检测方面，虚像距离VID、视场角FOV等关键指标尚无统一测试方法，主机厂与Tier1在标定阶段需额外投入20%验证周期；用户端，中国乘联会2023年投诉统计显示，HUD相关投诉占智能座舱总量12%，其中重影、眩晕占七成，反映出目前HUD的体验优化仍滞后于功能堆叠。
综上所述，随着AR-HUD渗透率的增长以及P-HUD的产业化进程加速，HUD迎来更加广阔市场的同时，对于光源技术和系统技术的要求也日益提升。从光源来看，短期内，TFT+LED方案占据90%以上市场份额，DLP方案在高端市场开始渗透；中期来看，激光技术成熟度将获得提升，LBS技术有望突破成本瓶颈；长期来看，Micro-LED将凭借其性能优势重塑产业格局。
（来源：材料深一度）
