Koito가 “Japan Mobility Show 2023”에서 마이크로 LED를 광원으로 사용한 부분 소등 하이빔을 전시했다. 2025년 제품화를 위해 개발을 추진하고 있다.

▲ 헤드램프의 광원에 사용하는 마이크로 LED

맞은편 차량이나 선행차량의 위치에 맞추어 하이빔의 일부를 소등하는 하이빔 가변 헤드램프(Adaptive Driving Beam, ADB)는 경차부터 고급차량까지 폭넓게 적용되고 있다.

저렴한 소형차에는 십여 개 정도의 LED 소자를 사용해서 광원을 개별적으로 소등함으로써 기능을 실현한다. 고급차에서는 소량의 LED소자와 100만 개 이상의 거울을 제어하는 MEMS 미러를 병용해서 소등할 수 있는 범위를 매우 섬세하게 제어한다. MEMS 미러를 사용하는 ADB는 프로젝터와 같이 노면에 일러스트레이션이나 도형을 투영할 수 있는 높은 정밀도를 가지고 있다.

이들의 중간 시스템으로는 Koito가 개발한 “Blade Scan ADB”가 있다. 고속 회전하는 블레이드 미러(리플렉터)에 LED의 빛을 조사해서 빛의 잔상 효과를 사용해서 전방을 비춘다. 블레이드 미러의 회전에 맞추어 12개의 LED소자의 점등과 소등을 제어함으로써 300개의 LED 소자를 사용하는 것과 동등한 고정밀 배광을 실현했다.

  
▲ Blade Scan ADB의 동작 시연

  
▲ Blade Scan ADB의 구조

Koito가 Japan Mobility Show에서 선보인 것은 마이크로 LED를 광원으로 사용함으로써 블레이드 미러와 같은 추가 부품없이 고정밀도의 배광을 실시하는 타입이다. 마이크로 LED에는 세로 256개×가로 64개의 합계 16,384개의 광원이 배열되어 있으며, 이들 하나하나를 차량이나 보행자의 위치에 맞추어 부분적으로 소등한다. 분해능은 0.1도 정도다. MEMS 미러를 사용하는 타입의 ADB보다 배광 섬세함은 떨어지지만 고가의 MEMS 미러를 사용하지 않기 때문에 비용을 줄이기 쉽다고 한다. 마이크로 LED 자체의 비용 절감에도 기여한다.

Blade Scan ADB은 블레이드 미러를 회전시키는 모터의 신뢰성이 요구되었으나, 마이크로 LED를 사용하는 타입은 광원 하나 하나의 점등이나 소등의 제어에 대한 신뢰성 확보가 개발의 해결과제가 된다. 소형차용 ADB에 비해 제어 대상인 LED 소자가 대폭 늘어나기 때문이다. 또한 16,000개의 섬세한 LED 빛을 원하는 곳에 정확하게 일그러짐 없이 정확하게 전달할 수 있도록 렌즈에 의한 광학적인 제어도 필요하다.

  
▲ 마이크로 LED를 사용한 ADB의 고정밀도 이미지

  
▲ 마이크로 LED를 사용한 ADB의 조사 이미지(왼쪽). 차량이나 보행자, 표지판 등을 
핀포인트로 차광/감광하고 그 이외의 영역은 밝게 비춘다(오른쪽)

앞으로 Koito는 수십개의 LED 소자를 사용하는 타입과 Blade Scan ADB, 마이크로 LED를 사용한 ADB의 3종류의 라인업으로 소형차부터 고급차까지 커버한다. 현재는 Blade Scan ADB보다 마이크로 LED를 사용하는 타입이 비용이 높지만, Blade Scan ADB에 가까워질 수 있도록 개발을 추진하고 있다.

◆ Denso와의 협업으로 야간 안전성 향상

Koito는 Denso와 공동으로 램프와 이미지 센서의 협조에 의한 물체 인식률 향상도 추진하고 있다. Koito의 하이빔 배광 제어기술과 Denso의 물체 인식 기술을 조합해서 야간 주행 시의 안전성을 향상시키는 시스템 개발을 검토한다.