引領道路安全變革――全新汽車照明技術(shù)

一個由工業(yè)界和科研界的知名機構(gòu)組成的德國研究聯(lián)盟已研發(fā)出可實現(xiàn)智能高分辨率LED前照燈的基礎解決方案，這將顯著改善自適應前照燈系統(tǒng)。該項目的演示模型由項目總負責人歐司朗公司與項目合作伙伴戴姆勒公司、弗勞恩霍夫應用研究促進協(xié)會、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LED光源，每個LED光源各有1024個可單獨控制的光點(像素點)。

這意味著前照燈可以針對相應的交通狀況，十分精確地進行自適應調(diào)節(jié)，確保時刻提供最優(yōu)照明條件，且不會造成其他駕駛員炫目。同時，它能根據(jù)每個轉(zhuǎn)彎路段的實際情況自適應調(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，由于光束不會直照來車駕駛員的頭部，對方駕駛員也能安然行駛，不會因前照燈而產(chǎn)生眩目感。得益于此，在鄉(xiāng)間道路上行駛時，車輛駕駛員再也不必將這種前照燈的燈光調(diào)暗。

這個項目由德國聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)出資，歷時三年半，現(xiàn)已成功研制出前照燈演示模型并完成實地測試。在此之前，市場上現(xiàn)有的自適應前照燈系統(tǒng)是在前照燈內(nèi)并排重疊安裝多個LED元件。還需要其他電子元件來開啟和關(guān)閉各個光段。由于前照燈內(nèi)部空間有限，光段數(shù)量受到限制。在這個項目中，歐司朗光電半導體、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個可單獨控制的像素點的創(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，同時仍可滿足有限空間的要求。項目第二階段，歐司朗特種照明業(yè)務部針對這種創(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熱接口，可直接連接至汽車的電子系統(tǒng)。

現(xiàn)在，項目已成功證明這個系統(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現(xiàn)，而未使用機械執(zhí)行機構(gòu)。有了無眩目遠光燈，駕駛員始終能在夜間獲得最佳照明，而不會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險。

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光源的基礎上進一步研發(fā)出量產(chǎn)化產(chǎn)品，我們認為它在前照燈中的應用前景非常廣闊。”

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)動電路。歸功于此，其1024個像素點中的每個都可以單獨控制。英飛凌的設計十分巧妙，可直接將智能驅(qū)動電路與其上方的發(fā)光LED陣列相連接。技術(shù)挑戰(zhàn)在于既滿足這種設計的特殊要求，又支持LED驅(qū)動電路的制造工藝。憑借智能驅(qū)動電路及其廣博的汽車應用技術(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。照明和電子領域的專家們?yōu)檎彰髂K研發(fā)了整個光學系統(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。此外每個像素點都可實現(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，而無需機械執(zhí)行機構(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立的標準：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)量實現(xiàn)量產(chǎn)，而且在技術(shù)上始終追求超前思維。

在這個研究項目中，戴姆勒股份公司規(guī)定了整個前照燈系統(tǒng)的功能要求和未來汽車屬性。以此為基礎，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)，計算出最佳燈光分布，并將這些信息發(fā)送給像素點前照燈。就未來的電動汽車而言，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前照燈的汽車在實際交通狀況下完成了現(xiàn)場試驗。

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

在這個項目中，弗勞恩霍夫應用研究促進協(xié)會為連接技術(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。非凡的微型化連接技術(shù)鍛造出更加精細的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品呈現(xiàn)出極高分辨率。為了做到這一點，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LED陣列，貼裝到英飛凌提供的有源驅(qū)動電路上，后者可單獨控制每個像素點。這些芯片擁有極佳散熱性能，其貼裝方式可抵消微米級的高度誤差。

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個可單獨控制像素點的芯片相對地尺寸較大。因為LED芯片尺寸越大，生產(chǎn)過程中像素點矩陣中的各個像素點發(fā)生故障或照度下降的風險就越高。為了攻克這個難題，位于德國弗萊堡的弗勞恩霍夫應用固體物理研究所(IAF)研制出一種修復缺陷的新技術(shù)。這項技術(shù)基于紫外激光微機械加工工藝，可在生產(chǎn)過程中修復LED芯片內(nèi)部的缺陷。其作用原理為：識別細微缺陷，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，同時確保激光不會因疏忽而造成新缺陷，即電流泄漏路徑。經(jīng)修復后，像素點將恢復完全照度，再次呈現(xiàn)均勻的“光帶”。

弗勞恩霍夫應用固體物理研究所(IAF)研制的這種激光微機械加工工藝，可帶來多重經(jīng)濟效益：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，這是一個重要的競爭優(yōu)勢，且可提高客戶滿意度。