通常情況下,LED照明調光控制同時應用於所有LED,但歐司朗EVIYOS的基本元件將LED晶片與電子元件整合,對LED模組內的每個畫素實施獨立的開/關/調光控制,示意圖如圖1。

20180116NT01P1 圖1 歐司朗EVIYOS示意圖。

當所有畫素被啟動時,該4×4mm模組的輸出功率約為3,000流明,而通常LED前車燈模組為1,400流明。控制電路與LED晶片的直接整合便於最充分地利用前車燈內的有限空間,且模組還包括能直接連接汽車電子的介面。

由歐司朗與弗勞恩霍夫應用研究促進會(Fraunhofer,德國最大的應用科學研究機構)、英飛凌(Infineon)、海拉(Hella)和戴姆勒(Daimler)合作開發的EVIYOS是整個「智慧」汽車系統的一部分,該系統不斷分析道路曲率、車速,以及與道路上其他車輛(包括對面車道迎面駛來的汽車)的距離等因素,並相應地調整前車燈發出的光。

例如,為高壅塞區域提供更寬的光束,不僅可以照亮前方道路,還可以照亮人行道。但是,單畫素控制功能允許前車燈做些創新:可以調節光輸出,以便為路上的其他駕駛提供更好的可視性;採用的方法是調暗特定畫素,從而避免眩光,且同時仍能提供道路和路牌照明。經過三年多的研究和實際路況測試,今年初在德國達姆施塔特(Darmstadt)的國際汽車照明研討會上推出一款原型(圖2)。EVIYOS預計在2020年正式發佈。

20180116NT01P2 圖2 EVIYOS原型。(圖片來源:歐司朗光電半導體)

作為一個可靠性和失效分析的「強迫症患者」,有一些問題浮現在筆者腦海:畫素控制電路出現故障時會怎樣?畫素會點不亮還是關不滅?根據歐司朗說法,「EVIYOS是一種單片半導體光源,具有更高的設計靈活性,但自動防故障功能將需要由系統設計架構決定。」

損壞多少個畫素會使前車燈報廢?歐司朗回應:「為了達到歐洲經濟委員會(ECE)和汽車工程學會(SAE)的標準,生產一款合規的車燈需要克服一些限制。所有照明技術的光衰行為都需要考慮,但對一款由1,024個點陣組成的燈來說,這倒不需過分關注,在系統架構設計中予以考慮即可。」

假設模組不可修復,平均無故障時間多長?歐司朗回答:「我們預計與傳統的LED照明方案相似。」這似乎是個合理的答案,因為LED照明產品的整體壽命往往不取決於LED封裝,而是受制於其他子系統或元件。

將控制電路靠近LED晶片意味著電路的發熱將疊加到LED自身的發熱上。由於熱是導致光衰的主要因素,因此熱管理方案需要將來自LED本身和附加電路的熱都導散出去,對如此小的物理空間來說,這是個潛在挑戰,特別是考慮到該LED的高流明輸出。那麼該產品的預計流明維持壽命多長?歐司朗表示:「產品會越做越大,但可靠性預計與傳統的LED技術大致相當。」該公司並指出,在北美,沒有要求定期檢查前車燈性能以判定是否符合標準的監管條例。

20180116NT01P3 圖3 EVIYOS前車燈提供對畫素點的實時調光,在避免強光照射其他車輛的前窗或後窗(使其他駕駛感到不適)的同時,仍能提供道路和路牌照明。(圖片來源:歐司朗光電半導體)

無人駕駛的汽車,無論好壞,看起來都是未來駕駛的一部分,但是考慮一下:它們還需要前車燈嗎?或者它們只需要車內照明,以便乘客可以閱讀或從事其他活動,而汽車自己快樂地行駛在黑暗的道路上?這是個令人不安的想法。另一個令人不安的想法,至少與歐司朗及其合作夥伴有關,就是他們在開發這項技術方面的投入是否會有回報。

在EVIYOS於2020年正式發佈時,歐司朗計畫推出一個獨立的產品系列,專門針對單獨控制光畫素點能帶來優勢的照明應用。當被問及EVIYOS技術的潛在市場時,歐司朗回答:「隨著對自我調整前車燈和無眩光前車燈需求的不斷增長,動態控制的矩陣光源為前車燈和某些車內照明應用提供了額外優勢。」街道照明和隧道照明也是潛在市場,但這種技術似乎不適合室內普通照明。

那麼這種新技術會成為未來駕駛的一部分嗎?因EVIYOS兩年多之後才正式發佈,所以只有時間才有答案。

(參考原文:Are “beam array” headlights in automotive’s future?,by Yoelit Hiebert)