引領(lǐng)道路安全變革——全新汽車照明技術(shù)

一個(gè)由工業(yè)界和科研界的知名機(jī)構(gòu)組成的德國研究聯(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，這將顯著改善自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)。該項(xiàng)目的演示模型由項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人歐司朗公司與項(xiàng)目合作伙伴戴姆勒公司、弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)、Hella公司和英飛凌公司共同研發(fā)。演示模型的兩只前照燈分別包含三個(gè)LED光源，每個(gè)LED光源各有1024個(gè)可單獨(dú)控制的光點(diǎn)(像素點(diǎn))。

這意味著前照燈可以針對相應(yīng)的交通狀況，十分精確地進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，確保時(shí)刻提供最優(yōu)照明條件，且不會(huì)造成其他駕駛員炫目。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，從而消除周邊黑暗區(qū)域。在車載傳感器的輔助下，此款前照燈還可以分析周圍環(huán)境，照亮來車，這樣一來，不僅駕駛員能更加清楚地注意到來往車輛。而且，由于光束不會(huì)直照來車駕駛員的頭部，對方駕駛員也能安然行駛，不會(huì)因前照燈而產(chǎn)生眩目感。得益于此，在鄉(xiāng)間道路上行駛時(shí)，車輛駕駛員再也不必將這種前照燈的燈光調(diào)暗。

這個(gè)項(xiàng)目由德國聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)出資，歷時(shí)三年半，現(xiàn)已成功研制出前照燈演示模型并完成實(shí)地測試。在此之前，市場上現(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。還需要其他電子元件來開啟和關(guān)閉各個(gè)光段。由于前照燈內(nèi)部空間有限，光段數(shù)量受到限制。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可靠性和微集成研究所(IZM)共同研制出具備1024個(gè)可單獨(dú)控制的像素點(diǎn)的創(chuàng)新LED芯片。新的解決方案將LED電子激活功能集成到芯片內(nèi)，從而大大提高了分辨率，同時(shí)仍可滿足有限空間的要求。項(xiàng)目第二階段，歐司朗特種照明業(yè)務(wù)部針對這種創(chuàng)新高分辨率智能汽車照明解決方案，研制出一種LED模塊。該模塊具有電子和導(dǎo)熱接口，可直接連接至汽車的電子系統(tǒng)。

現(xiàn)在，項(xiàng)目已成功證明這個(gè)系統(tǒng)的可行性;智能高分辨率前照燈將持續(xù)不斷地分析汽車行駛情況和天氣狀況：道路走向、汽車行駛速度、前方是否有來車，以及汽車與其他車輛之間的距離等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可變自適應(yīng)燈光分布功能可確保在各種情形下提供量身定制的照明。譬如，高速行駛中，光束射程將自動(dòng)加長。在城市交通中，由于人行道和周邊區(qū)域的照明更好，燈光分布更廣以提升安全性。這些功能全部以電子元件實(shí)現(xiàn)，而未使用機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。有了無眩目遠(yuǎn)光燈，駕駛員始終能在夜間獲得最佳照明，而不會(huì)對其他駕駛員造成不利影響。這顯然有利于提高汽車駕駛員的警覺性，從而大大有助于降低夜間駕駛的事故風(fēng)險(xiǎn)。

歐司朗照明股份公司的首席技術(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，我們認(rèn)為它在前照燈中的應(yīng)用前景非常廣闊。”

英飛凌科技股份公司(FSE代碼：IFX / OTCQX代碼：IFNNY)研發(fā)了這顆創(chuàng)新LED芯片的智能驅(qū)動(dòng)電路。歸功于此，其1024個(gè)像素點(diǎn)中的每個(gè)都可以單獨(dú)控制。英飛凌的設(shè)計(jì)十分巧妙，可直接將智能驅(qū)動(dòng)電路與其上方的發(fā)光LED陣列相連接。技術(shù)挑戰(zhàn)在于既滿足這種設(shè)計(jì)的特殊要求，又支持LED驅(qū)動(dòng)電路的制造工藝。憑借智能驅(qū)動(dòng)電路及其廣博的汽車應(yīng)用技術(shù)專長，英飛凌鼎力支持前照燈系統(tǒng)朝著高度創(chuàng)新且自適應(yīng)的趨勢發(fā)展。

HellaKGaAHueck& Co根據(jù)戴姆勒公司提出的功能要求，明確了光源的主要技術(shù)要求。照明和電子領(lǐng)域的專家們?yōu)檎彰髂K研發(fā)了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)及其散熱概念，并制作出前照燈原型。它們極其高效且可產(chǎn)生十分均勻的光帶。此外每個(gè)像素點(diǎn)都可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的照明質(zhì)量。所以，僅使用電子元件就能產(chǎn)生不同光帶，而無需機(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。Hella用這一研發(fā)成就踐行了其為自身設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)：攜手客戶研發(fā)創(chuàng)新照明系統(tǒng)，并且不僅以必要的精度和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而且在技術(shù)上始終追求超前思維。

在這個(gè)研究項(xiàng)目中，戴姆勒股份公司規(guī)定了整個(gè)前照燈系統(tǒng)的功能要求和未來汽車屬性。以此為基礎(chǔ)，確定前照燈系統(tǒng)的組件和模塊屬性，包括根據(jù)未來的傳感器和汽車架構(gòu)，計(jì)算出最佳燈光分布，并將這些信息發(fā)送給像素點(diǎn)前照燈。就未來的電動(dòng)汽車而言，能效是這些創(chuàng)新LED必須滿足的重要要求。戴姆勒公司制造一輛配備該智能LED前照燈的汽車在實(shí)際交通狀況下完成了現(xiàn)場試驗(yàn)。

新款梅賽德斯-奔馳E級(jí)轎車采用了Hella提供的多束LED前照燈，每只燈內(nèi)各有84個(gè)可單獨(dú)控制的歐司朗高性能LED。戴姆勒公司堅(jiān)持不懈地研發(fā)具備更多更精密像素點(diǎn)的LED前照燈，不斷鞏固其在車燈領(lǐng)域的先驅(qū)地位。

在這個(gè)項(xiàng)目中，弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)為連接技術(shù)(LED 與 IC芯片間)和材料，以及檢測并隔離缺陷等方面做出卓著貢獻(xiàn)。非凡的微型化連接技術(shù)鍛造出更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品呈現(xiàn)出極高分辨率。為了做到這一點(diǎn)，位于德國柏林的弗勞恩霍夫可靠性和微集成研究所(IZM)將歐司朗提供的1024像素點(diǎn)LED陣列，貼裝到英飛凌提供的有源驅(qū)動(dòng)電路上，后者可單獨(dú)控制每個(gè)像素點(diǎn)。這些芯片擁有極佳散熱性能，其貼裝方式可抵消微米級(jí)的高度誤差。

兩種不同的貼裝工藝通過了考察：采用海綿狀納米多孔金熱壓鍵合技術(shù)和采用高度可靠的金錫合金焊料回流焊接技術(shù)。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。

高分辨率LED前照燈面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，是具備1024個(gè)可單獨(dú)控制像素點(diǎn)的芯片相對地尺寸較大。因?yàn)長ED芯片尺寸越大，生產(chǎn)過程中像素點(diǎn)矩陣中的各個(gè)像素點(diǎn)發(fā)生故障或照度下降的風(fēng)險(xiǎn)就越高。為了攻克這個(gè)難題，位于德國弗萊堡的弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)研制出一種修復(fù)缺陷的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)基于紫外激光微機(jī)械加工工藝，可在生產(chǎn)過程中修復(fù)LED芯片內(nèi)部的缺陷。其作用原理為：識(shí)別細(xì)微缺陷，并利用紫外激光小心翼翼地移除材料，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，即電流泄漏路徑。經(jīng)修復(fù)后，像素點(diǎn)將恢復(fù)完全照度，再次呈現(xiàn)均勻的“光帶”。

弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)研制的這種激光微機(jī)械加工工藝，可帶來多重經(jīng)濟(jì)效益：一方面，它能在生產(chǎn)過程中消除缺陷，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LED的平均使用壽命，這是一個(gè)重要的競爭優(yōu)勢，且可提高客戶滿意度。[!--empirenews.page--]

μAFS 項(xiàng)目得到了德國聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)的資助，資助編號(hào)為13N12510。該項(xiàng)目于2013年2月啟動(dòng)，到2016年9月結(jié)束。項(xiàng)目合作伙伴已達(dá)成目標(biāo)：研制出智能照明解決方案，為具備附加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，可以研發(fā)出自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)，為駕駛員、行人及其他交通參與者創(chuàng)造更加安全的道路環(huán)境。

1. 具備1024個(gè)可單獨(dú)控制的光點(diǎn)(像素點(diǎn))的創(chuàng)新LED芯片與指甲蓋差不多大。每只前照燈組合使用三顆這種芯片，可實(shí)現(xiàn)3072像素分辨率。(圖片來源：歐司朗照明股份公司)

2/3. µAFS研究聯(lián)盟的合作伙伴已研發(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，這為自適應(yīng)照明系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。圖中所示為項(xiàng)目合作伙伴 HellaKGaAHueck& Co.制作的這種LED前照燈的原型。(圖片來源：HellaKGaAHueck& Co.)

4. 得益于數(shù)千個(gè)可單獨(dú)控制的像素點(diǎn)，新型智能自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)可以防止造成其他交通參與者炫目，同時(shí)仍可為周邊環(huán)境提供最佳照明效果。(圖片來源：歐司朗照明股份公司)