독창성과 전문성으로 개발된 멀티 픽셀 LED

기술 혁신의 원천은 종종 과학적 또는 공학적 통찰이 아니라 미래를 상상하는 비전에 있습니다. 2010년대 초 당사의 엔지니어로 구성된 전문가 팀은 고객과의 논의에서 상상력이 촉발되었습니다. 무모한 듯 보였던 그들의 생각은 픽셀화된 LED 광원이었습니다. 

당시 LED는 하나의 균일한 빔을 생성하는, 즉, 단일 '픽셀'의 단순한 칩이었습니다. 우리 엔지니어들이 생각한 것은 수백 또는 수천 개의 개별 빔으로 이루어진 빔이라는 진정한 미래 지향적인 아이디어였습니다. 헤드라이트에 적용된 이 아이디어는 자동차 외부의 변화하는 조건에 동적으로 적응할 수 있는 빔, 메시지를 전달할 수 있는 빔과 같이 빛에 새로운 의미를 부여할 수 있는 잠재력을 가지고 있었습니다.

곧, 업계 및 소비자를 위한 이 아이디어의 잠재적 가치는 매우 매력적이 되어, LED 제조업체에서 헤드램프 제조업체, 자동차 OEM에 이르기까지 가치 사슬 전체에 걸친 참가자들로 구성된 작지만 이 개발을 전담하는 그룹이 설립되었습니다.

이 선구적인 비전은 결국 2023년 ams OSRAM의 EVIYOS® 기술의 탄생으로 이어졌습니다.
EVIYOS® LED는 자동차 헤드램프용 멀티 픽셀 광원으로, 도로에 영상을 투사하고, 다른 도로 이용자의 눈부심을 방지하기 위해 상향등을 부분적으로 디밍할 수 있으며, 기존 하향등 헤드램프보다 운전자의 시야를 훨씬 더 밝게 비출 수 있습니다.

넘어야 할 기술적 장애물의 규모는 거대했습니다. 작업이 시작되었을 때 LED 하나는 최대 1mm x 1mm의 전형적인 발광 면적을 가진 칩이었습니다. '멀티 픽셀' 헤드램프의 개념을 구현하기에는 크기가 너무 컸습니다.

하지만 문제는 더 작은 LED 광원에 대한 필요에서 멈추지 않았습니다. 멀티 픽셀 헤드램프는 빔 제어를 위한 새로운 전자 장치가 필요했으며, 시스템을 만들기 위한 새로운 패키징과 제조 기술이 필요했습니다. 어떻게 이런 제품이 만들어질 수 있는지 상상하는 것은 거의 불가능했습니다. 하지만 씨앗은 이미 심어져 있었습니다.

사실, 문제의 명백한 불가능성으로 인해 엔지니어들은 일반적으로 너무 극단적이거나 위험하거나 성공할 가능성이 없는 것으로 거부되었을 수 있는 솔루션을 고려해야 했습니다. 개발 작업은 개념 증명 차원에서 4-픽셀 LED로 시작되었습니다. 하지만 이것은 우리 팀의 비전을 반영하지 못했습니다. 그들의 아이디어는 수천 개의 픽셀을 포함하는 헤드램프를 만드는 것이었습니다. 

개념 증명의 4 픽셀과 팀이 염두에 둔 멀티 픽셀 헤드램프 사이에는 큰 격차가 있었습니다. 4 픽셀과 수천 픽셀 사이의 격차를 해소하는 데 필요한 막대한 개발 노력과 위험을 어떻게 정당화할 수 있었을까요? 

시장 수요가 팀에 유리하게 움직이기 시작했습니다. OSRAM OSTAR 헤드램프 플랫폼에 20mm x 1mm 칩이 장착된 첫 번째​​​​​​​ 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 헤드램프가 고급차에서 시작하여 야간 운전에 제공되는 향상된 안전성 덕분에 소형차까지 확장되었습니다.

그러나, 단일 LED 칩을 가진 이러한 ADB 솔루션은 약 100개의 칩에서 물리적 한계에 도달할 것이 분명했습니다. 팀의 원래 비전을 실현하기 위해서는 수만 개의 픽셀이 필요했으며, 이 격차를 메우기 위해서는 완전히 새로운 기술이 필요했습니다. 

이때 독일 정부로부터 정부 지원 사업 제안을 받았습니다. 이를 통해 업계 및 과학계 공헌자들로 이루어진 컨소시엄을 구성할 수 있는 기회가 주어졌습니다. 

• 자동차 OEM인 Daimler, 시스템 요구 사항 정의 및 헤드램프의 테스트와 검증을 위한 애플리케이션 환경 제공
• Hella, 램프 설계 및 조립
• OSRAM*, LED 및 LED와 IC 및 관련 전자 장치 통합
• Infineon, 멀티 LED '픽셀'을 제어할 수 있는 LED 드라이버 제작
• Fraunhofer, 기술 시스템 통합

• LED로부터 충분한 광 출력(밝기) 생성
• LED 및 형광체 층에서의 누화로 LED 픽셀 사이에서 빛이 새어 나옴
• microLED 어레이 전체에 걸친 색 일관성 유지의 어려움

그러나, EVIYOS® 1.0이 공개된 순간 성공의 기쁨과 엄청난 실망이 공존했습니다. 이 픽셀화된 LED로 실제 헤드램프를 만들려면 헤드램프 제조업체는 각각 자체 광학 장치가 있는 5개의 멀티 픽셀 LED가 필요했습니다. 이것은 제조하기에 너무 번거롭고 비용이 많이 들 것이라는 것이 분명해졌습니다. OSRAM 팀이 이뤄낸 모든 귀중한 엔지니어링 혁신에도 불구하고, 그들의 개념 증명은 상업적으로 실행 가능한 제품의 기초가 되지 못했습니다.

팀은 처음부터 다시 시작했습니다. 자동차 업계는 다이내믹 전방 조명에 픽토그램(안전 경고 또는 정보 메시지와 같은)을 도로에 투사할 수 있는 기능을 포함한다고 결정했기 때문에 이제 이 과제는 훨씬 더 어려워졌습니다. 이를 위해서는 더 많은 픽셀이 필요했습니다.

µAFS의 실망에도 불구하고 OSRAM 팀은 결코 희망을 잃지 않았습니다. 그들은 2018년에 LED 업계의 두 대형 경쟁사가 µAFS 프로젝트 팀이 발표한 논문에서 영감을 받아 자체 자동차용 microLED 프로젝터의 개발에 전념하고 있다는 소식에 고무되었습니다. 그렇게 레이스가 시작되었습니다! 

µAFS 컨소시엄 종료 2년 후 OSRAM은 이 기술에 대한 투자를 중단하느냐, 아니면 두 배로 늘리느냐의 선택의 기로에 서게 되었습니다. 

OSRAM은 항상 조명 기술의 선두주자였으며, 자동차 조명의 혁신을 이끈 유명한 역사를 가지고 있었습니다. 광반도체 기술의 혁신을 위해서는 항상 용기와 끈기가 필요했으며 멀티 픽셀 LED도 다르지 않았습니다. 따라서 OSRAM은 이 기술에 전념했습니다. 다양한 분야의 전문가들을 모아 상당히 큰 팀을 꾸리고 이제 상업적으로 실행 가능한 제품을 개발하기 위한 작업을 시작했습니다. OSRAM과 아날로그 반도체 제조업체인 ams의 합병으로 ams OSRAM가 된 후 팀은 오스트리아 회사의 자체 IC 설계 및 제조 전문성의 혜택도 받았습니다.

새로운 EVIYOS® LED가 탄생하기까지는 또 다른 5년의 끊임없는 연구 개발이 필요했습니다. 2023년에 ams OSRAM은 모든 픽셀을 개별적으로 제어하는 드라이버 IC가 완전히 통합된 단일 패키지에 25,600-픽셀 LED를 구현한 EVIYOS® 제품을 출시할 준비가 되었습니다. EVIYOS® LED는 멀티 픽셀 LED 기술의 원래 비전을 완전하게 실현했습니다. 빔은 마주 오는 차량의 운전자 또는 도로 옆의 보행자의 눈을 부시게 할 수 있는 빔을 차단하도록 정밀하게 제어할 수 있으며, 기존의 상향등보다 전방의 도로를 훨씬 더 밝게 비추는 크고 밝은 조명을 제공합니다.