高輝度LED､狙いは新興の自動車照明アプリケーション

ジィ・バードワジ、オレグ･シェキン

現在､輝度2億ニットに近づきつつある蛍光体変換LEDの目標アプリケーションは ､低コストで集中照明を供給することにとどまらず ､情報を伝達する動的ピクセル照明も可能である ｡

レーザダイオードは､最初､スポット照明範囲の拡大として､自動車､軍および監視アプリケーションで採用された｡しかしデジタル照明の普及がますます進むにつれて､集中照明だけでなく､情報を伝達するアプリケーションの需要が増加している｡結果として､既存および新興アプリケーション向けにローコストLED技術の輝度向上が新たな焦点になっている｡
　　数年前､生産されている最高輝度の蛍光体変換LED（pcLED）光源は､最高1億nits（MNitsは100万nitsまたはメガnits､1nit=1cd/m2）だった｡現在､自動車ヘッドライトに導入されている商品の性能は､100MNits（図1）を上回り､市場に出てくる最新の光源は200MNitsに近づいている｡
　輝度向上を促進するアプリケーションは､自動車ハイビーム距離拡張およびヘッドライト前景プロジェクションである｡ハイビームレンジ拡張（HBRE）では>500MNitsが求められているが､一方前景プロジェクション（FGP）オーバーレイでは､100 ～ 200MNitsが必要である｡pcLEDがこのような輝度要件を達成するとしても､より低いコスト､高効率､自動車動作温度で長寿命を提供する量産品が必要になる｡ハイパワーレーザダイオードの安全上の問題がない高輝度LEDは､材料とパッケージングの進歩によりこうした目標を達成する可能性がある｡

アプリケーションによる輝度目標

製品pcLEDは現在､輝度範囲は最高200MNitsである｡これは最大の市場セグメントニーズを完全に満たしている｡一般照明､ディスプレイバックライト､自動車の車内および外部フロント､信号およびリア照明がこのセグメントに含まれる｡
　自動車ヘッドライトのデジタル化を可能にしたのはLEDである､その結果､先進的ドライビングビーム（ADB）のようなまったく新しい機能が実現した｡ADBでは､輝度数MNitsのピクセルLEDアレイが、道路に画像を結び､センサからのフィードバック（道路上あるいは近くの車輌､サイン､歩行者や他の障害物）に基づいて､個々のピクセルがスイッチを切ったり減光したりして､一連の機能を実現する｡これに含まれる機能は､他の道路ユーザーへのギラつき低減､歩行者､サインおよび障害物を目立たせる能力､道路のカーブに車が近づいたときの動的ビームの操作である（図2）｡
　安全運転を拡大するために､pcLEDは､道路だけでなく､車線区分線あるいは警告など､FGPオーバーレイ情報も提供できる｡FGPには､2つの明確なアプリケーションがある｡1）100MNitsを必要とするダイレクトLEDイメージング､および2）MEMSマイクロミラーアレイのLED照明､例えば100万ピクセル程度のテキサス・インスツルメンツ社のデジタル・マイクロミラー・デバイス（TI DMD）―これは200MNits程度を必要とする（1）｡
　HBREアプリケーションは､高速ハイウエイドライビングをより重視している。ハイウェイの直線道路において車輌は法的限界である600mまでしか前方を照らすことができないが、細いスポットビームを生み出すために>500MNitsを必要とする｡
　性能目標として､要求の全範囲を満たすには､100､200､さらには500MNitsを達成するLEDが必要になる｡つまり1mm（遠距離ではランバー 2シアン放射パターンを､近距離では発光面にわたる均一輝度を想定）の発光領域（LEA）に最大1750lm/ダイとなる｡1A/mm2で350lmのクラス最高のハイパワー LEDのベースライン性能であるなら､LEAルーメンで5倍増が必要になる｡

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出典元
http://ex-press.jp/wp-content/uploads/2019/01/lfwj1901ft_non-laser.pdf