赋能智慧汽车，艾迈斯欧司朗展示先进的光学与传感解决方案

作为amsOSRAM合并之后的首次大型公开技术活动，近日召开的光学技术论坛备受业内关注。而涉及到汽车领域，大众对于欧司朗的印象可能更加强一些，但也仅仅停留在外饰和照明光源领域。但其实amsOSRAM在汽车应用上的业务有着深厚的底蕴，涉及到了自动驾驶、车内驾驶员监控和各种新型的投影、迎宾光毯等。

“某些公司拥有单独的一项两项技术，但没有任何一家公司可以在三大技术平台上都提供核心器件、传感和算法。”艾迈斯欧司朗高级副总裁陈平路在近日召开的首届光学技术论坛开幕词上分享到，“ams OSRAM能够提供所有核心器件集成的全面解决方案，我们是毫无争议的光学解决方案领导者，继续保持这种领先地位也是公司未来的愿景。”

在此次光学技术论坛的“汽车与出行”分论坛上，三位来自amsOSRAM针对其在汽车的前沿应用和先进技术进行了深入的分享。

高性能车载位置传感和高精度电池能量计量

随着汽车新四化的发展，汽车中搭载的传感器种类和数量也越来越多。在此次光学技术论坛上，也专门设置了“汽车与出行”分论坛，分享了ams OSRAM在汽车应用中的传感器产品。

【高性能位置传感器】

位置传感器在汽车应用中非常广泛，包括随动大灯、电机、档位、刹车电机等应用，都需要位置传感器的参与。ams OSRAM提供了两种不同的角度传感器方案：磁旋转角度传感器和电感式角度传感器。

磁旋转角度传感器即基于HALL传感的方式来检测磁场变化情况，进而推算出角度信息。ams OSRAM的产品内置了四个HALL组成一个阵列，用于感应到斜着切割的磁场。磁力线被分解为X、Y、Z三个组，该器件选择Z组分量进行检测。

据艾迈斯欧司朗汽车客户技术经理李铭豪分享，这种Z组分量检测是真正磁感应垂直方向的分量，因此有着非常好的线性。很多公司采用的不同原理，其中会掺杂到水平方向的分量。ams OSRAM的这种检测方法中采用了差分的工作原理，可以抵消掉水平方向分量，而其他公司的产品如果没有差分抵消，反而会将其放大两倍。

因此ams OSRAM的磁旋转角度传感器对外部磁场免疫，还可以提供非常好的线性输出。

电感式角度传感器是采用电感耦合的方式，通过一个高频的磁场频率和线圈之间的耦合系数，换算出检测角度。

相比磁旋转角度传感器，电感式角度传感器精度更高，因此适用于更高要求的应用中。

不论是何种位置传感器，外部磁场免疫、高精度、支持ISO26262要求、双Die冗余封装是其最重要的几大特色。

【高精度汽车动力电池计量】

电动汽车中的电池包需要高精度的电量计量，而电量的计量主要通过对电池的电流和电压进行检测。电压在电池电量10%～90%之间基本完全相同，所以高精度的电流检测才能够反映出高精度的电池电量信息。

常见的HALL传感的电流检测方式，测试的值容易发生温漂，因此精度难以得到保证。市面上的主流趋势是采用合金电阻Shunt的检测方式。合金电阻的阻值非常小，只有50vo-100vo；但可以支持到从几个毫安几千安培的电流，非常适合高动态范围的电池电量计量。

ams OSRAM的高精度电池计量产品为AS8510电池传感器接口。该产品的易用性是其最大的特色；另外因为零温漂的特性，所以不需要温度补偿曲线，整体应用电路非常简单。AS8510还可以结合AS8528也可以提供更高端的LIN SBC的方案。

可见光赋能数字汽车座舱

“近几年汽车座舱已经进行了革命性的演进，实际上这个趋势像过去十几年，由功能手机向智能手机转变的这么一个潮流，其实这个趋势在汽车上已经开始演进。”艾迈斯欧司朗中国区汽车LED高级产品市场经理窦明杰分享到。

而来到智能座舱里，有两个明显的特色：一是屏幕越来越大，越来越多；二是氛围灯的体验感愈来愈强。围绕着这两大应用方向，ams OSRAM也提供了相应的产品布局。

【直下式背光LED：提高车载显示屏显示效率和品质】

从IHS的数据来看，主要的显示技术仍是LCD，其中传统侧入式占据大部分市场，直下式背光LED快速增长。而像OLED这种新兴的技术，也在逐渐增加。像Micro LED (μLED)这种更领先的显示技术，离我们尚有一段时间。

直下式背光技术是将屏幕分成了若干区域，每个区域下面都会有相应背光的LED，背光的LED可以在相应的区域里面进行单独开闭和灰度调整，来匹配显示UI。这样既能取得高对比度，又能在无需显示的区域关闭LED，从而达到一个高对比度、节能的效果。

OLED虽然已经在消费市场成为主流，但在汽车上考虑到寿命、可靠性和供应链稳定等多重因素，LCD仍会是未来主流屏幕类型。而直下式背光的LCD将会逐步取代部分侧入式背光LCD的市场。

ams OSRAM针对直下式背光主推的产品为SYNIOS E1515，它能够实现独一无二的360度全角度的发光。

如下图所示，左边是常见的顶发光LED产品，随着观看角度变大，其光强会有线性的降低。这种LED产品应用于直下式背光中，会造成屏幕中间有一个光斑，即hotspot的现象。而如右边所示，SYNIOS E1515的顶部白帽也是透光的，零度角也有光强出来。随着观看角度变大会产生一个蝙蝠翼的光形分布。在直下式背光应用中，SYNIOS E1515较大光通量再配上合适的反光系统，就可以让整个背光的单个区域会变得非常均匀。

采用顶发光LED也可以实现均匀背光，但需要付出的代价是：不得不加高PCB板和第一层导光板之间的距离（OD），导致显示模组变得更厚。SYNIOS E1515结合反光杯的设计，可以更好的实现直下式背光里均匀度和对比度的完美平衡，同时保证更小的OD，还可以做到更小的光晕尺寸优化。

窦明杰表示，SYNIOS E1515已经在量产阶段，今年下半年就会有搭载该器件的直下式车载屏幕背光产品出货。未来ams OSRAM将会提升这个LED的色域，从当前的85%提升到110。

【智能RGB：助力沉浸式座舱体验】

车舱内的RGB呈现出从静态向动态、从局部装饰到全车氛围的发展趋势。而且RGB的呈现形式也不仅仅是单纯的灯带，而是会和车内的材料相结合，比如和天窗玻璃、门的饰板、迎宾踏板，甚至是座椅上的织物，再进行一个融合。从应用角度上来讲，RGB也不仅仅局限于装饰的功能，而是会被主机厂当作未来人机交互的一部分。ams OSRAM在RBG的产品布局主要包括RGBi和ISELED，其中RGBi通过开放的协议从而提供了更高的系统设计灵活度。

RGBi即智能RGB，ams OSRAM的产品提供开放的通信协议，每个灯带支持高达1000颗LED串联。PWM的驱动模式提供10mA和50mA两种标定，此外还有温度补偿的传感器来活去实时芯片温度，实现额外温度补偿，让颜色更加稳定。开放的协议可以支持更多传感器和MCU的串联，实现更多个性化功能。

在汽车的实际应用中，RGB的数量可能非常多，而且遍布在车身的不同位置。传统RGB方案的痛点在于，每颗RGB可能都需要单独的驱动、单独的校验，PCB的设计复杂度会提高，校验带来的工时也会增常。而使用RGBi的方案，可以将在线校验的步骤省略掉，而且RGB和RGB之间通过LVDS传输，延时也可以得到很好的控制。PCB板的设计也可以得到极大程度的简化，甚至可以使用一些FPC来实现一些2.5D造型。

智能座舱三大系统中的光源应用

在汽车智能座舱中，目前行业内包含三大具体的应用系统，分别是驾驶员状态监测系统（DMS）、手势识别系统和车舱内监控系统（IMS）。这三大系统中同样少不了光源电子器件的参与，ams OSRAM也提供了此三类应用中的光源部分，助力实现更安全的状态和环境监测、更便捷的ID自动识别、更高效的手势操作和更舒适的自动控制。

驾驶员的状态监测系统的主要功能是监测驾驶员的疲劳，例如驾驶中抽烟、双手离开方向盘或高速中视线偏移等情况。

据艾迈斯欧司朗现场应用工程师苏阳介绍，目前DMS的应用主要是针对驾驶员一侧的驾驶舱位，用到的角度大概是60度×50度的范围。涉及到红外光源、接收红外光CMOS部分、后端的相关红外光驱动以及后面的算法，作为整个系统应用的一个支撑。

IMS舱内乘客检测的大部分应用趋向于用大于100度的角度去进行舱内全局的补光，安装的位置是基于中间向全车布局的方式，所以不能直接覆盖DMS的光源需求。相比DMS，IMS更趋向于监测全车乘客状态的功能，主流的同样是采用2D的方式。

舱内手势识别的映红，主要是把VCSEL搭配ToF传感器构成一个模组来使用。对于距离和光照度都有相应的要求，距离上从小于1米到大于2米的需求都有，而在光照度方面， 由于产品本身是高频驱动的情况，所以就要求能够在更短的时间内达到更高的电流。

针对智能座舱内的应用，ams OSRAM同时提供了VCSEL和红外LED两种不同的产品。如下图所示，两种产品在不同性能参数上各有所长。VCSEL的区域成型窗口效率会更高一些，LED需要两颗叠加再外加一个lens进行光形整合。均匀性上VCSEL的中心点微弱，两头稍强，可以其平面光强比较弱的情况。LED的模组中lens直接导致了其光强中间更亮，两边更弱。波长方面VCSEL较窄，传输效率更高，但在眼球追踪应用中，两个较窄光波产生的相干性，会造成大量特征点失效，从而导致眼球捕捉成功率降低。红外LED的波长范围较大，就更适合眼球定位捕捉的应用。在驱动方面，VCSEL的驱动时间更短，所以更适合手势识别的应用，而红外LED的驱动脉冲可能会有拖尾，就不太适合这些高频驱动的情况。

ams OSRAM的红外LED产品包括裸Die的形式和模组的形式，提供多种不同圆锥市场角的产品型号供客户选择。在舱内VCSEL光源产品上，目前量产的有940和850纳米两种波长的产品。

总结

此次光学技术论坛是ams OSRAM合并之后的首届，也是集合了两家公司在光学和传感器方面的绝大部分优势技术，进行的集中展示和讲解。陈平路表示，中国新能源汽车的应用是全球无可争议的第一大成功市场，国产的汽车也发展的非常迅速，在这其中新技术的采用非常广泛。在汽车领域amsOSRAM有着非常好的技术传承，并且将会继续保持领先地位，保证客户的多样化的需求和供应。