微型投影行业近年来快速发展,尤其是在便携设备和嵌入式应用中,人们对便携性、高效能以及高质量显示效果的需求不断上升。根据Mordor Intelligence数据,微型投影仪市场规模预计到 2024 年为 34 亿美元,预计到 2029 年将达到 57.1 亿美元,在预测期内(2024-2029 年)复合年增长率为 10.90%。
然而,这个行业也面临着诸多挑战,比如体积受限导致的散热问题、功耗问题以及智能化程度不足等。特别是在智慧城市的建设中,对于投影设备的要求不再仅仅是亮度高、画面清晰,更需要具备智能化控制、低功耗运行以及高度定制化的照明设计。这些需求,传统投影技术往往难以同时满足。
微投影新宠——MicroLED
对此,市场上的各个参与者也在开发创新产品,以在该市场中保持竞争力,例如部分微型投影仪一改以往使用激光(DLP)技术的惯例,转而使用了Micro LED,这有助于延长它们的使用寿命,而且无需任何新部件或外部光源,就能获得良好的亮度和对比度。
自1962年首个可见光LED诞生起,到2020年MicroLED概念出现,LED技术不断用颠覆式创新来引领照明行业(图:艾迈斯欧司朗)
顾名思义,Micro LED即“微型”LED,其像素单元尺寸在100微米(P0.1)以下,并被高密度地集成在芯片上。这种微缩化设计赋予了Micro LED更高的发光亮度、分辨率与色彩饱和度,以及更快的显示响应速度。因此,它预期能够应用于对亮度要求较高的增强现实(AR)微型投影装置、车用平视显示器(HUD)投影应用、超大型显示广告牌等特殊显示应用产品,并有望扩展到可穿戴/可植入器件、虚拟现实(VR)、光通讯/光互联、医疗探测、智能车灯、空间成像等多个领域。
(图:艾迈斯欧司朗)
当前的主要投影灯技术路线分为LED静态投影灯、DLP投影灯以及基于Micro LED
技术的μLED智能投影灯。从上图对比可见,μLED方案在有效ANSI亮度、投影距离、系统结构、投影内容、系统效率和智能程度上,有着其他两种技术无法比拟的优势。
EVIYOS®,从汽车到工业都好用
在近日举办的第二十五届中国国际光电博览会(CIOE)期间,全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(ams OSRAM)携手微型投影模块供应商小象光显在联合发布全新uLED智能投影灯MLP3000。这款极具创新的uLED智能投影灯由小象设计,采用了艾迈斯欧司朗前沿LED创新技术——EVIYOS® Shape LED,凭借其智能化、高亮度、低功耗的特点,可广泛应用于户外广告、文旅景观、商业展览等多元城市光影场景,助力打造极具交互感的视觉体验。
艾迈斯欧司朗与小象光显联合发布会现场(图:电子工程专辑摄)
EVIYOS® Shape基于艾迈斯欧司朗车规级EVIYOS®技术,其全称为Efficient, Versatile, and Intelligent micro (μ)-LED from OS。其中,E代表高效率,V代表多用途,I代表智能化,μ(Y)代表像素化,OS代表光电半导体。
该技术成功引领了近年来的汽车智能投影前大灯趋势,获得了大众等大厂的采用。如今,EVIYOS®突破性地应用在多照明场景中,如建筑娱乐照明和投影,并凭借13k流明的最大光输出、6100K色温、70显色指数以及在光输出、能效、可靠性等方面的卓越表现,满足投影机方案企业对高品质智能照明的要求。
(图:艾迈斯欧司朗)
“我们这里所说的Micro LED,和平时说的Micro LED显示屏是不一样的概念。Micro LED显示屏亮度降低,仅为几流明;而EVIYOS®属于排布密度极高的高功率器件,芯片本身亮度亮达13,000流明,主要用于投影和照明。这也是目前唯一可量产的大功率µLED。”艾迈斯欧司朗照明全球应用高级总监陈文成博士介绍道,EVIYOS® Shape由一体式像素化Micro LED芯片矩阵组成,加上自研的特制荧光粉、驱动IC辅以ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专用集成电路),通过上百根金线连接,可以实现高亮度、高效率、高可靠,像素化,微型化,智能化的“三高三化”。
EVIYOS® Shape的封装尺寸为22mm*18mm,发光面积12.8*3.2mm,每个发光芯片能够被独立驱动,从而达到对25,600像素发光芯片的完全精准控制。其最高亮度可达100M nit,内含25,600个像素,像素间距40μm,按照320*80像素排布,最大功率达到150W。
“这意味着EVIYOS® Shape不仅能提供针对单一区域的照明,还可以根据不同照明场景需求,实现定制化照明设计,同时有效控制每一颗芯片的能耗使用。” 陈文成博士特别指出,“未来这款产品与传感器或摄像头结合,甚至连接人工智能后,可以进一步实现智能化的照明、投影应用。可以说,这款产品赋予了光生命。”
艾迈斯欧司朗照明全球应用高级总监陈文成博士(左)和小象光显总经理刘海朋 接受《电子工程专辑》等媒体采访
关于小象uLED智能投影灯
小象光显总经理刘海朋专注于投影机行业20多年,在LCOS和DLP方案的投影机上积累了丰富经验。在发布会上他表示,几乎所有投影机都是由照明、显示芯片和成像镜头三大部分组成,显示芯片目前的三大技术分别DLP、LCOS以及LCD。
“以前传统投影机照明系统占了一半以上的体积,艾迈斯欧司朗的EVIYOS® Shape LED技术将光和像合二为一,既是照明系统,又是显示芯片,这让设计投影机一下简单了很多,只需要原来一半不到的体积。这可能会改变未来投影机技术的发展方向。”刘海朋说道。
小象光显uLED智能投影灯MLP3000,采用了艾迈斯欧司朗EVIYOS® Shape LED新品(图:小象光显)
得益于艾迈斯欧司朗EVIYOS® Shape的创新,小象光显uLED智能投影灯在节能和智能方面表现尤为突出。在APL工作模式下,小象uLED智能投影灯可实现高达80%的能耗节省,也就是只用10-20W的功率就能工作,无需上到150W。反观LCOS或DLP方案,只要使用就是100%光源全开,能耗无法降低。高品质芯片的另一大优势,是让投影灯的温度耐受范围大大拓宽,相比常规工业级的-10到70度,小象uLED智能投影灯的工作温度范围可以达到-30到100度。
此外,传统的2D灯光系统只有一束光,而EVIYOS® Shape拥有25,600束光。其每个发光芯片能够被独立驱动可精准控制每一束光的开关,无论是投影的形状、大小还是内容都可以任意改变,支持包括动画在内的智能照明和智能信息显示,为多元的城市、娱乐照明场景应用提供坚实的技术基础,如在标志性建筑外墙投影户外广告,或基于客户需求对产品进行细节光照展示等,打造专业、动感的光影效果。
小象光显uLED智能投影灯效果展示
“结合传感器和算法,基于EVIYOS® Shape的模组做成手电筒如果照到人,甚至能自动识别人脸,关闭照射人眼的光束;做成投影仪投射到建筑物上,也可以自动关闭打在窗户上的光束,避免光污染打扰住户;甚至在大型会议或演唱会时,还能用投影来做提词器。” 刘海朋说道,“智能化的操作,给各种应用提供无限的想象空间。后续我们还会结合艾迈斯欧司朗的ToF芯片,增加自动对焦功能,无论投射距离远近,都能实现清晰投影。”
据介绍,小象uLED智能投影灯采用集成化设计,将驱动控制、光学系统、散热模块、有线和无线通信等功能模块高度集成,并在保证散热性能的前提下实现了极小的产品体积。这种模块化的设计不仅提升产品的可靠性,还为用户提供了高度的定制化空间,用户可以根据不同应用场景,灵活组合模块,实现个性化的产品配置。同时,其能够与其他智能设备无缝连接和交互,实现智能控制和管理。
小象光显uLED智能投影灯MLP3000产品规格
光之未来,智能像素化LED还有更多想象空间
如今,智慧灯杆在智慧城市建设中占据重要位置,它能包含电动汽车充电、移动设备充电、通信基站、地图导航、安防监控等多项功能。但就灯杆的本职工作——照明来说,反而成了“最不智慧”的部分,但其实照明LED是可以智能化的。
陈文成博士表示:“EVIYOS® Shape将智能照明技术提升上了一个新的高度,为智慧城市、文旅照明等领域提供了更大的想象空间。我们非常高兴能够与小象这样经验丰富的微型投影显示专家携手合作,共同推动智能照明行业的创新与发展。同时,这些创新成果也将为更广泛的应用领域带来深远的影响。”
刘海朋认为,艾迈斯欧司朗EVIYOS® Shape技术针对工业级应用的发布,将对两个行业产生重大影响。第一是照明行业将向着更智能化、像素化的方向发展,跳出一盏灯的概念,变成一个信息显示的终端;第二是投影机行业,过往复杂的投影机系统,如今只需要一颗芯片加一个镜头就可以做成,大大降低了门槛,缩小了体积,并解决了最大的光源散热问题。
刘海朋表示:“EVIYOS® Shape LED技术在汽车照明领域已取得有目共睹的颠覆创新,这为我们在工业照明上的应用带来了非常有价值的灵感,也使小象uLED智能投影灯得到高质量的保障。艾迈斯欧司朗EVIYOS®技术实现了简单易上手的产品设计,更进一步助力客户缩短开发周期,将产品快速普及到不同的细分行业。”
据介绍,小象uLED智能投影灯计划于2024年10月面市。目前,该产品已成功应用于智能切光灯、视频迎宾灯、地面交互游戏和数字标牌等多个领域,未来搭载不同的软件和光学透镜,以及采用多个EVIYOS® Shape拼接,这项技术有望服务更多不同领域。