一個(gè)由工業(yè)界及科研界的知名機(jī)構(gòu)組成的德國(guó)研究聯(lián)盟已研發(fā)出可實(shí)現(xiàn)智能高分辨率 LED 前照燈的基礎(chǔ)解決方案，將自適應(yīng)前照燈帶入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。作為項(xiàng)目綜合管理者，歐司朗與項(xiàng)目合作伙伴戴姆勒公司、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、海拉集團(tuán)和英飛凌密切協(xié)作，開(kāi)發(fā)出了演示模型。
最新LED 前照燈技術(shù)
該模型的兩盞前照燈分別包含三個(gè) LED 光源，每個(gè) LED 光源由 1024 個(gè)可獨(dú)立控制的光點(diǎn)組成。這意味著前照燈可根據(jù)相應(yīng)的交通狀況，十分精確的進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，時(shí)刻保持最佳光照條件，避免讓其他駕駛員感到炫目。
同時(shí)，它能根據(jù)每個(gè)轉(zhuǎn)彎路段的實(shí)際情況自適應(yīng)調(diào)節(jié)燈光，因此不會(huì)產(chǎn)生黑暗邊緣區(qū)域。
此外，借助汽車(chē)上的傳感器對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行分析，此款前照燈不僅能照亮對(duì)面駛來(lái)的車(chē)輛，使駕駛員看的更加清晰，而且由于光束不會(huì)照射在對(duì)面來(lái)車(chē)的駕駛員頭部，對(duì)方駕駛員也能安全行駛。得益于此，在鄉(xiāng)間道路上行駛時(shí)，車(chē)輛駕駛員再也不必將前照燈的燈光調(diào)暗。
創(chuàng)新型 LED 芯片
該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 提供資助，歷時(shí)三年半成功完成了對(duì)前照燈演示裝置的生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。在這個(gè)項(xiàng)目中，歐司朗光電半導(dǎo)體、英飛凌和弗勞恩霍夫工程院可靠性和微集成研究所 (IZM) 共同研制出配備 1024 個(gè)可獨(dú)立控制光點(diǎn)的創(chuàng)新型 LED 芯片。
在此之前，市場(chǎng)上現(xiàn)有的自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)是在前照燈內(nèi)并排重疊安裝多個(gè) LED 元件，并且還需要使用其他電子元件來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉光段。由于前照燈中的內(nèi)部空間有限，因此光段的數(shù)量會(huì)受到限制。
在新的解決方案中，芯片內(nèi)集成了 LED 電子激活裝置，不僅滿(mǎn)足了有限空間要求，也大幅提升了分辨率。項(xiàng)目第二階段，針對(duì)這種創(chuàng)新型高分辨率智能汽車(chē)照明解決方案，歐司朗特種照明業(yè)務(wù)部研制出了配備電氣和導(dǎo)熱接口的 LED 模塊，可直接連接至汽車(chē)的電子系統(tǒng)。
降低夜間夜間駕駛的事故風(fēng)險(xiǎn)
如今，該項(xiàng)目已成功證明了這個(gè)系統(tǒng)的可行性；智能高分辨率前照燈將持續(xù)不斷地分析汽車(chē)行駛情況和天氣狀況：道路走向、行駛速度、前方是否有來(lái)車(chē)、以及車(chē)距等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可變自適應(yīng)光分布可確保在各種情形下提供定制化照明。譬如，高速行駛時(shí)，光束射程將會(huì)自動(dòng)加長(zhǎng)。
而在城市交通中，前照燈的光線(xiàn)分布更廣，照亮了路面同時(shí)，也更好地照亮了人行道和周邊區(qū)域，大大提高了道路安全性。這些功能完全通過(guò)電子方式實(shí)現(xiàn)，無(wú)需任何機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
有了無(wú)眩光前照燈燈，駕駛員在夜間始終擁有最佳照明，同時(shí)不會(huì)對(duì)其他駕駛員產(chǎn)生不良影響。這顯然有利于提高駕駛員的視覺(jué)感知度，從而極大的降低夜間夜間駕駛的事故風(fēng)險(xiǎn)。
歐司朗照明公司首席技術(shù)官 Stefan Kampmann 表示，“現(xiàn)在，我們想在這種新型高分辨率 LED 光源的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)出量產(chǎn)化產(chǎn)品，我們看到了它在前照燈領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。”
智能驅(qū)動(dòng)電路
英飛凌科技股份公司開(kāi)發(fā)出了在創(chuàng)新型 LED 芯片中使用的智能驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì) 1,024 個(gè)光點(diǎn)中每個(gè)光點(diǎn)的獨(dú)立控制。英飛凌成功的設(shè)計(jì)出了一種方式，可直接將智能驅(qū)動(dòng)電路與其上方的放光LED陣列相連接。
技術(shù)挑戰(zhàn)在于如何將此方面的特殊要求與 LED 驅(qū)動(dòng)器的制造技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)。憑借智能驅(qū)動(dòng)電路及其與汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的豐富應(yīng)用知識(shí)，英飛凌不斷為高度創(chuàng)新的自適應(yīng)前照明系統(tǒng)提供支持。
光源的主要技術(shù)要求
海拉胡克集團(tuán)公司根據(jù)戴姆勒公司的功能要求，明確了光源的主要技術(shù)要求。照明和電子領(lǐng)域的專(zhuān)家們?yōu)檎彰髂K研發(fā)了整套光學(xué)系統(tǒng)及其散熱概念，并制作出了前照燈原型。這些前照燈極為高效，且能夠發(fā)出均勻的光型，而且單個(gè)光點(diǎn)光質(zhì)良好。
僅使用電子元件就能產(chǎn)生不同光型，無(wú)需任何機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這是朝著照明行業(yè)數(shù)字化邁出的重要一步。
海拉用這一研發(fā)成就踐行了其為自身設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)：攜手客戶(hù)研發(fā)創(chuàng)新照明系統(tǒng)，不僅在保持必要精度和質(zhì)量前提下批量生產(chǎn)，而且在技術(shù)上始終追求超前思維。
在該研究項(xiàng)目中，戴姆勒公司針對(duì)完整的前照燈系統(tǒng)具體指定了功能要求和未來(lái)汽車(chē)特性。以此為基礎(chǔ)，確定前照燈系統(tǒng)的組件和模塊特性，包括根據(jù)未來(lái)的傳感器和汽車(chē)架構(gòu)，計(jì)算出最佳光分布，并將這些信息傳遞給像素前照燈。
就未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)而言，能效是這些創(chuàng)新 LED必須滿(mǎn)足的重要要求。戴姆勒公司制造了一輛配有該智能 LED 前照燈的汽車(chē)，用于在真實(shí)交通環(huán)境下進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。
最新LED 前照燈技術(shù)
最新的梅賽德斯-奔馳 E 級(jí)轎車(chē)采用了海拉提供的多光束 LED 前照燈，每只燈內(nèi)含 84 顆可獨(dú)立控制的歐司朗高性能 LED。戴姆勒公司不斷致力于研發(fā)像素更高且更精細(xì)的 LED 前照燈，成就了其在照明領(lǐng)域的開(kāi)拓者地位。
在這個(gè)項(xiàng)目中，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)為連接技術(shù)（LED 和 IC）和材料，以及缺陷檢測(cè)和隔離等方面做出卓越貢獻(xiàn)。通過(guò)采用高超的微型化連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，獲得了極高的分辨率。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，位于德國(guó)柏林的弗勞恩霍夫工程院可靠性和微集成研究所 (IZM) 將歐司朗提供的具有 1,024 像素的 LED 陣列組裝在英飛凌提供的可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素的有源驅(qū)動(dòng)器電路上。借助極佳的冷卻性能，芯片組裝后可以將微米級(jí)的高度差抵消掉。
兩種不同的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生：采用海綿狀納米多空金熱壓焊接和使用高可靠度金錫的回流焊接。結(jié)果證明，這兩種貼裝工藝都十分成功，能為隨后的LED工序提供成品率高且魯棒性好的接口。
面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
高分辨率 LED 前照燈面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，是具備1,024 個(gè)可獨(dú)立控制像素的芯片尺寸偏大。因?yàn)長(zhǎng)ED 芯片尺寸越大，生產(chǎn)過(guò)程中的失敗風(fēng)險(xiǎn)越高，像素矩陣中單個(gè)光點(diǎn)的亮度則會(huì)降低。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，德國(guó)弗賴(lài)堡弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所 (IAF) 開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)修復(fù)缺陷的新技術(shù)。
該技術(shù)基于紫外激光器微機(jī)械加工工藝，可以在生產(chǎn)過(guò)程中修復(fù) LED 芯片中的缺陷。
其工作方式是：識(shí)別微觀缺陷，然后使用紫外激光妥善的移除材料，消除缺陷或?qū)⒅姼綦x，同時(shí)確保激光不會(huì)因疏忽而造成新缺陷，這被稱(chēng)為漏電途徑。經(jīng)修復(fù)后，像素點(diǎn)將恢復(fù)完全，在此呈現(xiàn)均勻的 “光帶”。
弗勞恩霍夫 IAF 研制的這種激光微機(jī)械加工工藝可帶來(lái)多重經(jīng)濟(jì)效益：一方面，它能在生產(chǎn)過(guò)程中消除缺陷，從而降低大尺寸 LED 芯片生產(chǎn)的報(bào)廢率和成本；另一方面，它還能延長(zhǎng) LED 的平均使用壽命，這是一個(gè)重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，且能提升客戶(hù)滿(mǎn)意度。
μAFS 項(xiàng)目
μAFS 項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 提供資助，資助編號(hào)為 13N12510，項(xiàng)目周期從 2013 年 2 月到 2016 年 9 月。項(xiàng)目合作伙伴已達(dá)成目標(biāo)：開(kāi)發(fā)出智能照明解決方案，為兼具道路安全功能的新型高能效 LED 前照燈奠定技術(shù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，可以開(kāi)發(fā)出更具駕乘人員安全性的自適應(yīng)前車(chē)燈照明系統(tǒng) (AFS)。
借助數(shù)千個(gè)可獨(dú)立控制的光點(diǎn)，新型智能自適應(yīng)前照燈可在充分照亮環(huán)境的同時(shí)，防止對(duì)其他車(chē)輛產(chǎn)生眩光。內(nèi)含1,024個(gè)可獨(dú)立控制光點(diǎn)的新型LED芯片只有指甲蓋大小。三個(gè)同類(lèi)芯片組合起來(lái)，便可使每個(gè)前照燈實(shí)現(xiàn)3,072像素的分辨率。
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