新しい車載照明が道路安全を大変革

新しい車載照明が道路安全を大変革

ダイムラー AG、フラウンフォーファー研究機構、 ヘラー KGaA ヒュック & Co、 インフィニオン・テクノロジーズ AG、及びオスラム・リヒト AGによる共同リリース

07.10.2016

  • スマート・ピクセル型ヘッドライトが、よりグレアフリーで道路を照射
  • 対抗車の運転者を眩しさから保護する信頼性
  • 解像度の大幅向上で配光に革命

業界と研究分野の著名メンバーが結集したドイツ研究チームが、先進前方照明を新次元に導くスマート高解像LEDヘッドライトの基礎を開発しました。この実証モデルは、プロジェクト全体を管理するオスラムが、プロジェクトパートナーのダイムラー、フラウンホーファー、ヘラー、インフィニオンと共同で開発したものです。両方のヘッドライトが搭載する3つのLED光源には、それぞれが個別制御可能な1,024の発光点があります。そのためヘッドライトは、交通状況に応じた非常に高精密の配光可変が可能となり、他の運転者への眩光がない最適化した照射が常に保証されます。このライトでは、認識可能な道路の全カーブを考慮した配光可変が可能で、周縁エリアの暗部が皆無になります。さらに車載センサの助けで周囲の状況を分析するため、対向トラフィックへの照射も可能です。そのため、運転者はそれらの車両をより鮮明に視認可能です。同時に光線を、対向車の運転者の頭部に照射しないため、運転者は眩しくありません。その結果、この可変型ヘッドライトは田舎道でも減光が不要です。

ドイツ連邦教育研究省(BMBF)が出資したこの3年半のプロジェクトは、ヘッドライト実証機の製作とフィールドテストにより成功裡に完了しました。この実装のために、オスラム オプトセミコンダクターズ、インフィニオン、フラウンホーファー信頼性・マイクロインテグレーション研究所(IZM)が、個別制御可能な1,024の光点を持つ革新的LEDチップを開発しました。市場にある可変型ヘッドライトの現世代では、いくつかのLEDコンポーネントがヘッドライト内に横並びに実装され、互いに重なり合っています。照明セグメントのオン・オフ切替えには、追加の電子コンポーネントが必要です。しかし、ヘッドライト内の限られた空間で、セグメント数は限定されています。この新アプローチでは、チップにLEDの電子的アクティベーションが内蔵された結果、限定的なスペース要件に対応しながら、大幅な解像度向上が実現しました。この革新的な高解像度スマート車載照明に向けた第二のステップで、オスラムの特殊照明ユニットは、車載エレクトロニクスに直接接続可能な電気的サーマルインターフェースを備えたLEDモジュールを開発しました。

このシステムの実現可能性は、既に同プロジェクトで成功裡に実証されました;スマート高解像ヘッドライトが使用されると、運転状況と天候条件が継続して分析されます。道路コースはどうか、運転速度はどのくらいか、対向車は来るか、この車両と他の車両との距離は?これらの条件に基づき、可変照度、配光可変照明が、あらゆる状況でのテイラーメイド照明を確実にします。一例として、高速走行では光線の距離が自動的に増します。一方の街中走行では、より広範囲な配光で安全性を向上し、道路だけでなく、歩道や周縁部もより明るく照らします。これらの機能が、機械的アクチュエータなしで、完全に電子的に搭載されています。グレアフリーのフルビームで、運転者は夜間でも常に可能な限り最良の照明が得られ― 他の運転者への悪影響も皆無です。ドライバーには認識面で明白な利点があり― これは夜間運転時の事故リスクの低減に重要な貢献をします。

「私たちが今、新しい種類のこの高解像度LED光源を開発したいのは、連続生産することでヘッドライトの大きな可能性が見えるからです」とOSRAM Licht AGの最高技術責任者のStefan Kampmannは述べています。

インフィニオン・テクノロジーズAGが、この革新的 LED チップのスマートドライバー回路を開発しました。これが可能にしたのは 各 1,024 の光点の 個別制御です。この半導体メーカーは、LED チップへの直接接続を可能にする設計を行い、発光LEDアレイを上部にしました。技術課題は、この特殊な要件をLEDドライバーの製造技術とすり合わせる点にありました。インフィニオンは、そのスマートドライバー回路と車載アプリケーションの広範な知識で、高度に革新的な先進前方照明システムを支えています。

ヘラーKGaA ヒュック & Coは、ダイムラーからの機能的要求に基づく光源の主要な技術要件を特定しました。光学とエレクトロニクスの専門家が、この光モジュールの光学システム全体と冷却コンセプトを開発し、ヘッドライトのプロトタイプを開発しました。それは極めて効率的で、非常に均一なライトパターンを生成し、さらに個々の発光点が優れた光品質を備えています。異なるライトパターンが、機械的なアクチュエータなしで純粋に電子的に生成可能です。これは照明業界のデジタル化への1つの前進です。この開発でヘラーは、顧客と共に顧客の為の革新的照明システムを開発し、必要な精度と品質で連続生産するだけでなく、常に技術面で先を読むという同社の独自の基準を達成しています。

この研究プロジェクトでダイムラーAGは、機能的要件と完全なヘッドライトシステムのある未来車の特性を特定しました。これがヘッドライトシステム全体のコンポーネントとモジュール特性の基礎であり、そのシステムは将来のセンサと車両アーキテクチャを考慮した最良の配光を計算し、その情報をピクセル型ヘッドライトに伝えます。未来の電気自動車に関連して、電力効率がこの新開発LEDへの重要な要件でした。このスマートLEDヘッドライトを搭載したダイムラー車は、実際の交通条件でのフィールド試験に使用されました。

現行のメルセデスベンツEクラスには、ヘラーのMULTIBEAM LEDヘッドライトが装備されていますが、各灯には個別に制御可能なオスラムの高性能LEDが84個搭載されています。ダイムラーは、ピクセルがより多く、より精細なLEDヘッドライトの開発を継続中で、照明セクターでの先駆者としての役割を強固にしています。

フラウンホーファーは、接続技術(LED & IC)と材料での能力、及び欠陥検出と箇所特定で同プロジェクトに貢献しました。この非常な高解像度は、超小型接続技術による、より微細な構造化で実現したものです。この目的のために、ドイツ・ベルリンのフラウンホーファー信頼性・マイクロインテグレーション研究所(IZM)で、オスラムの1,024ピクセルのLEDアレイが、その各ピクセルを個別に駆動させるインフィニオンのアクティブドライバー回路上にアセンブルされました。極めて優れた冷却性能のこのチップは、高さの差がミクロン大での平衡を保って、アセンブルされました。

2つの異なる技術が研究されました:金多孔質体ナノスポンジでの熱圧着と高信頼性の金錫アロイによるリフロー半田です。両方のアセンブリ技術の使用は成功で、歩留まりが高く、続くLEDプロセスにロバストなインターフェースとなることが証明されました。

この高解像度LEDヘッドライトの技術的課題の1つは、1,024の個別制御可能な発光点を持つ 、比較的大きなチップでした。その理由は、LEDチップはサイズが大きくなるほど、製造工程での故障リスクや、ピクセルマトリクスの個々の光点の明度低下リスクが高まるからです。この課題を克服するため、ドイツ・フライブルクのフラウンホーファー応用固体物理研究所(IAF)が、この欠陥を修正する新技術を開発しました。これは紫外レーザ微細加工に基づき、製造工程中にLEDチップの欠陥を修正するものです。仕組みはこうです:微細な欠陥が識別され、UVレーザによる徹底した最新の材料除去で除去されます。レーザを使用しない電気絶縁では、リーク電流経路として知られる新たな欠陥を生む副作用があります。欠陥修正後のピクセルは明度がフルに復活し― 「発光パターン」が再び均一になります。

フラウンホーファーIAFのレーザ微細加工の経済的利点は、生産中の欠陥の低減だけでなく、歩留まり向上による大型LEDチップのコスト引下げにあります。この工程ではさらに、重要な競争上の優位点となるLEDの平均寿命延長を可能にし、顧客満足度を向上させます。

このμAFSプロジェクトは、ドイツ連邦教育研究省が出資するファンディングID 13N12510で、2013年2月から2016年9月まで行われました。プロジェクトパートナーたちによって研究目的は達成されました:追加的な道路安全機能を持つ新クラスの省エネ型LEDヘッドライトの技術基盤となるスマート照明ソリューションの開発です。ここから、運転者と同乗者へのさらなる安全性を創造するアダプティブフロントライティングシステム(AFS)を開発することができます。

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個別制御可能な数千の光点により、この新クラスのスマート可変型ヘッドライトは、他の道路利用者を眩しさから守り、同時に周縁部を完璧に照らします。

プレスコンタクト:Melanie Zhou

プレスコンタクト

Melanie Zhou
haili.zhou@osram-os.com
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オスラムについて

ドイツ・ミュンヘンに本社を置くオスラムは、100年以上の歴史を持つ世界をリードする照明メーカーです。当社の製品ラインナップは、赤外照明やレーザー照明など半導体技術に基づく先端技術アプリケーションから、建築や都市におけるスマート照明や接続照明ソリューションに及んでいます。オスラムは2015年度(9月30日決算)で世界中に約33,000人の従業員を擁し、約56億ユーロの収益を挙げました。当社はフランクフルトおよびミュンヘン証券取引所に上場しています。 (ISIN: DE000LED4000; WKN: LED 400; 銘柄コード OSR) 。詳細情報はwww.osram.comをご覧ください。