标签: 微型LED阵列技术

数字光由成千上万乃至数百万个微小点光源（即像素）构成，能实现毫秒级的矩阵光输出动态重构。 在人类历史长河中，火焰一直是人们生成光源的主要方式。随着科技进步，人们发现灯泡内的金属元素在超高温下亦能发出有效光亮，然而这项技术后来又被LED所取代。 这些不同形式的光源存在一个共性：即它们均为单一光源，能够在广泛的照明范围内投射出相对均匀的光束。这也极大地限制了光束方向控制的灵活性。与传统光源相比，LED灯在光束控制上表现更优，但即便借助透镜或反射器，LED光束的调整仍旧受限。 得益于艾迈斯欧司朗在设计与制造领域的一系列革新，照明技术迎来了历史性的转折。研发人员成功开发出一种由极其微小的LED组成的光源阵列，其尺寸仅为人类发丝直径的十分之一。这一技术突破创造出全新的照明方式：它摒弃了传统的块状或光束状发光模式，采用由成千上万乃至数百万个微小点光源（即像素）构成的矩阵。每个点光源均由数字数据流精准控制，能实现毫秒级的矩阵光输出动态重构。 这一新型发光模式奠定了一种新概念的基础，我们称之为“数字光”。 图：高分辨率投影技术的运用使得智能照明能够提升我们日常生活的安全性 半导体技术的重大突破 这一构想最早可追溯至20年前：利用由微米级光点阵列构成的新型LED芯片，打造高分辨率投影光源。但要实现将传统平方毫米级LED芯片的半导体区域，细分为数千个仅有几微米大小的光像素矩阵，就需在基础物理学、半导体制造及材料科学等多个领域取得一系列的技术突破。 此外，艾迈斯欧司朗还研发出全新的芯片架构以及像素级键合技术，确保在单个集成器件内实现每个LED像素与其驱动器之间的连接。正是这些创新技术的融合，使得艾迈斯欧司朗成功实现了单片式微型LED阵列的构想（见下2图）。 图：点光源阵列：单片式微型LED芯片 图：一体化设计：即用型封装内集成超过25,600个独立光源 新型高性能投影头灯 采用微型LED阵列技术 目前，该技术已实现批量生产。艾迈斯欧司朗的首批LED像素阵列正被应用于一种创新型自适应远光灯（ADB）汽车头灯系统——EVIYOS®。汽车制造商成为EVIYOS®芯片的首批商业客户，他们正着手打造配备240x80像素独立可控LED像素阵列的先进头灯设计。此数字光技术的应用将对驾驶安全、夜间驾驶体验产生深远影响，并为驾驶员及其他道路使用者提供全新的信号指示方式。 逐像素数字化控制技术赋能头灯，实现永久远光模式的安全运行。借助摄像头捕捉对向车辆及路边行人等道路使用者的位置信息，EVIYOS®头灯可精准关闭造成眩光的像素点，同时确保最大照明范围，为驾驶员清晰照亮前方道路。系统以毫秒级速度动态调整像素控制，旨在实现最宽最远光束投射，且不影响其他道路使用者的视线。这一创新技术显著提升驾驶员的行车舒适度，为所有道路使用者筑牢安全防线（见下图）。 图：防眩光设计：提升整体安全性 EVIYOS® LED头灯还具备将信息投影至路面的功能。举例而言，微型LED头灯可投射指示线，明确标示出车辆即将占用的路面区域：前照灯能够提示驾驶员其车辆是否能通过狭窄空间，或在复杂路况（如临时道路施工区域）中为驾驶员提供行车指引。 透明显示屏与微型投影仪 重塑科技产品设计 数字光技术的潜力远不止于照明功能。例如，微型LED像素体积微小，足以嵌入透明显示屏中，同时仍能保持图像的清晰与锐利。这一透明显示技术的初步应用或可见于汽车后窗，用于向后方车辆展示信号与警示信息。 微型LED显示屏的透明度源于其微米级光点之间宽广的间距——在高分辨率电视中，RGB微型LED阵列所占的总显示面积可能低至0.5%。这些微型LED之间较大的间隙还为添加其他微观组件提供了空间，例如分布式摄像头或红外传感器，从而使其转变为具备手势感应、近距离检测等功能的多功能显示屏。 微型像素阵列，以其极小的像素尺寸，已然成为下一代增强现实（AR）和虚拟现实（VR）设备的核心组件。以智能眼镜为例，微型LED显示屏可作为微型投影仪嵌入设备中，以非侵入式的方式将AR信息叠加至用户的视野之中。概念验证研究显示，单个像素阵列可嵌入超过200万个可独立寻址的LED像素，且每个像素的边长仅约为1微米，从而为智能眼镜用户呈现出全高清分辨率的图像（见下图）。 图：展望未来：高清图像直现视野 除上述投影系统之外，数字光还在诸多其他应用中展现了全新价值。例如，3D打印机将能够实现超高精度固化，从而构建出更为精密复杂的结构。 在人工智能（AI）应用数据中心领域，数字光技术的运用有望显著提升高带宽光通信的效率。当前，高速光通信链路主要依靠高频切换的激光光源，通过光纤电缆传输串行数据流。而微型LED阵列技术——其中的LED像素尺寸比激光光源小数百倍——则展现出并行传输数据的巨大潜力。这一创新技术将大幅提升带宽效率，并助力降低高能耗数据中心的能源消耗。 光，无处不在，随心所想 开发由独立可寻址像素构成的光源，需要付出巨大的努力。在过去的十多年里，艾迈斯欧司朗与柏林的弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所（IZM）等工业合作伙伴携手并进，同时得益于政府和欧盟的资金支持，共同实现了这一技术突破。 实现灵活、数字化可寻址光源的愿景，也离不开一系列技术革新的累积。这一光学技术是完全创新的科研成果，其潜在应用前景尚待我们深入探索和想象。首个应用案例——自适应远光灯（ADB）系统，将彻底改变夜间驾驶体验。这只是微型LED阵列创造价值的开端，未来其应用潜力将更加广阔。 通过汇聚众多英才，并联合多方工业与科学力量，共同致力于实现重大技术突破，我们得以在工业、消费、汽车等多个市场领域的产品中开辟崭新视野。这一激动人心的成果，是艾迈斯欧司朗发展史上的又一新篇章。 作为一家历史悠久的企业，艾迈斯欧司朗在重要产品类别中屡创变革性进展：数字光技术，正是这一系列创新中的最新力作。 Norwin von Malm博士 艾迈斯欧司朗 新技术部高级总监 自2003年以来，Norwin在欧司朗（OSRAM）的研发部门历任多个岗位。他成功研发了热工艺、有机发光二极管（OLED）的材料堆叠，并开发出首款多像素InGaN和InGaAlP发光二极管（LED）。在担任LED芯片研究经理一职时，他从研发角度出发，推动了µAFS项目的实施。领导后端材料开发之后，Norwin目前掌管新技术部门。该部门专注于在科学界和初创企业界中探寻新的前端创意与技术理念，并对这些理念进行评估，以确认其是否适用于公司产品的未来发展。 Stefan Groetsch 艾迈斯欧司朗 系统解决方案工程部总监 Stefan目前担任欧司朗移动系统解决方案工程部的硬件/软件团队主管。自1995年起，他积累了丰富的职业经历，包括在应用领域担任高级首席工程师、EVIYOS®系统架构师、µAFS项目的FMER项目协调员，以及在视频投影和汽车头灯OSTAR功率LED及功率激光二极管方面担任应用工程师和研发项目及平台经理。