近期值得關注的

光電、交互、材料和光學最新技術資訊

近年來各行業的技術發展之快，如Apple推出的新款iPad Pro采用了Mini LED作為屏幕顯示，索尼PS5采用液態金屬散熱，語音交互控制技術的廣泛普及...而燈具作為制造業中的一個受其他領域的高新科技發展影響較大的行業，如果想要預測未來應用在燈具制造的技術趨勢，就不得不將目光投向近年科技的更新迭代。

一、光電顯示技術Mini LED

今年4月Apple在春季產品發布會上推出了全新的iPad Pro，其屏幕首次采用了Mini LED，引起了行業的關注。市場分析認為此舉可幫助Apple減少對三星OLED屏幕的依賴。那么Mini LED屏幕與主流OLED屏幕、傳統LCD屏幕相比有什么優勢呢？

Mini LED是采用100微米量級的LED晶體制作的背光模組，介于傳統LED與 Micro LED之間。保證了體積小的同時，具有異形切割特性，所以生產難度較低，良率高。

相比LCD，Mini LED擁有更高的屏幕亮度和對比度：結合局部調光，支持單獨控制更多的屏幕區域，明暗控制更靈活。

相比OLED，Mini LED在純黑背景下，可以把分區調暗甚至關閉，獲得接近OLED屏幕的對比度；由于采用傳統背光層發光，Mini LED并不存在OLED屏幕的低頻頻閃問題，也不會因為有機材料壽命短，而引起的亮度不均勻和燒屏等問題。

Mini LED是LCD向Micro LED發展中的過渡性技術，目前Micro LED在技術工藝方面還需攻破，如成熟的微縮制程技術和巨量轉移技術，因此Micro LED還未能正式商用。未來的光電顯示市場，我們將可以看到Mini LED、LCD和OLED各自發展，長期共存。

下圖為LCD、OLED、Micro-LED、Mini-LED RGB和Mini-LED+LCD的性能對比，感興趣的朋友可以更加深入了解其發光原理及特性。

二、汽車交互：BMW全息觸摸控制

BMW在2017國際消費電子展上展示了HoloActiveTouch 全息觸摸控制技術，讓人們再次領略未來自動駕駛汽車的內飾。駕駛員和車輛之間建立了一個虛擬的觸摸屏：駕駛員可以在自由漂浮的顯示屏上用手指手勢進行操作，并通過觸覺反饋來確認命令。

BMW HoloActive Touch匯集平視顯示器、手勢控制和直接觸摸屏操作的優勢，并增加了額外的功能，創造了一種獨特的用戶交互方式。這是第一次駕駛員可以在不接觸任何材料的情況下控制交互功能。

如上圖所示，用戶可以用張開的手做出的簡單手勢來激活儀表板中大型全景顯示屏上的控制板，而無需觸摸控制界面。

畫面是如何顯示的？與平視顯示器類似，全彩色顯示器的圖像是通過巧妙地使用反射來生成的，呈自由浮動形式，而不是投影到擋風玻璃上。在中控臺高度處，駕駛員可以看到控制面板。此時，車內搭載的高靈敏度攝像頭可在此檢測駕駛員的手部運動，并特別記錄其指尖的位置。用戶的指尖一接觸到這些虛擬按鈕，系統就會發出脈沖并激活相關功能。駕駛員的操縱除了會得到視覺、聽覺的反饋,甚至能從全息虛擬屏幕上直觀的感知到壓力反饋，使駕駛者在憑空揮舞手勢時同樣能得到觸摸實體按鍵的觸感反饋。

這種全息觸摸控制技術大大簡化了駕駛員的操作界面，并且增加了用戶交互體驗的趣味性。期待不久的將來，這項技術能夠實裝在更多車系中。

三、智能汽車語音助手

智能汽車市場日漸火熱，隨著自動駕駛技術的崛起，座艙內的信息層級大爆炸，中控大屏越做越大，交互界面越來越復雜。如何能夠讓用戶快速、便捷地直達所需的功能層級呢？語音指令無疑是一個很好的解決辦法。近年汽車廠商都紛紛引入智能語音交互系統，深度理解用戶場景并與供應商聯合定制。

以小鵬汽車為代表，其智能語音助手小P具有形象自定義和語音指令自定義功能。小P可以成為你想要的樣子，如孩子、寵物等。用戶還可以自定義語音指令及對應操作，例如：定義指令為起飛，車內可完成座椅躺平、空調最大風、收起后視鏡等系列操作。

三、液態金屬的散熱應用

2020年底，索尼互動娛樂（SIE）公布了旗下最新世代的游戲機PlayStation 5。這款產品在設計方面其中一個最大的亮點在于其采用了涂抹型的導熱材料——液態金屬作為熱導體，將主處理器的熱量傳導到散熱片，以實現長期、穩定的高冷卻性能。本次對PS5散熱設計，成功地讓游戲機的生產成本大大降低。

液態金屬是指一種不定型金屬，液態金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。雖然名稱中包含液態，但在常溫下其實并不是液態，而是非結晶的固態（又稱無定形體），類似玻璃，這樣的物質也被稱為金屬玻璃。

液態金屬的基本性能

1、高強度、高硬度，液態金屬的強度是鋁、鎂合金的10倍以上，不銹鋼、鈦合金的1.5倍以上。在輕合金中，液態金屬的比強度（單位密度的強度）也是最高的。

2、極強的耐磨性和耐腐蝕性。

3、液態金屬在散熱性、電磁屏蔽性方面均在輕合金中出類拔萃，而且在加熱條件下不易變形、不易導熱。

雖然液態金屬導熱體有很多優點，但也有很多局限性。比如液態金屬具有導電性，要是發生泄漏、流到主板上的話則會導致主板電路發生短路故障。此外，導熱體所采用的液態金屬對鋁會比較活潑，所以也需要與鋁材料隔離開。而為了讓PS5能夠實裝液態金屬作為散熱材料，索尼花費了2年時間，并發明了使液態金屬不泄漏的密閉構造的專利設計。

五、熱管散熱技術

熱管的工作原理很簡單，熱管分為蒸發受熱端和冷凝端兩部分（具體到產品上，受熱端就是和散熱器底座接觸的部分）。當受熱端開始受熱的時候，管壁周圍的液體就會瞬間汽化，產生蒸氣，此時這部分的壓力就會變大，蒸氣流在壓力的牽引下向冷凝端流動。蒸氣流到達冷凝端后冷凝成液體，同時也放出大量的熱量，最后借助毛細力回到蒸發受熱端完成一次循環。

熱管的出現已經有數十年的歷史，而在散熱領域被廣泛采用還是近些年的事，但發展迅猛。小到手機主板、LED燈具、CPU散熱器、顯卡/主板散熱器，大到機箱，我們都可以看到熱管的身影。
以戴森Dyson Lightcycle Morph照明燈為例，其使用熱管技術有效冷卻LED，大大避免光線衰退和顏色的退化的現象，保持照明質量60年，從而能夠可靠地調節色溫和亮度。

如上圖，燈頭細節圖所示，真空密封銅管通過高效導熱體與LED連接，將熱量從LED移除走。熱管內的液體預熱汽化，并在重新液化的過程中沿銅管將熱量散發。液體隨后通過毛細作用重新回到熱源處。這個過程中，LED光源產生的熱量能夠高效轉化。

六、石墨烯散熱材料

石墨烯原本就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。1毫米厚的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡可能就是幾層石墨烯——它是由一層碳原子以六角形蜂巢結構周期性緊密堆積構成的二維碳材料。人們很早就發現了石墨，但直到2004年才發現石墨烯。

石墨烯由碳原子形成的原子尺寸蜂巢晶格結構

石墨烯自從被發現以來，因其優異的性能，在工業領域中擁有極佳的應用場景和無可比擬的地位，被稱為“新材料之王”。石墨烯，是已知導熱系數最高的材料，其散熱效率遠高于目前的商用石墨散熱片。單層懸空的石墨烯熱傳導效率高達5300W/(m·k)，遠遠高于傳統金屬散熱材料如銅(約400W/(m·k)) 和鋁(約240W /(m·k))?？梢哉f，石墨烯是智能手機等電子產品最理想的散熱材料。
由于5G手機功耗大幅增加，需要通過新型散熱材料、立體散熱設計實現散熱性能全面提升，而石墨烯具有導熱性能好、快速散熱的優點，與導熱性能好的熱管、VC等新材料搭配，可大大提升5G手機散熱效果。各大手機廠商紛紛采用石墨烯導熱膜，如小米10 系列手機采用VC + 石墨烯+ 6 層石墨的三明治散熱系統、Redmi K30 Pro 手機中采用石墨烯導熱膜、三星Galaxy S20 Ultra 采用VC + 石墨+ 高導碳纖維墊片的散熱方案、華為P40 pro 則采用VC+3D 石墨烯的散熱模組等。