照明是汽車設計關鍵的差異化因素,在個性化和安全性等方面發揮著越來越重要的作用,而半導體無疑是推動汽車照明創新趨勢的關鍵元件。近年來,發光二極管(LED)在汽車照明應用中大量采用。與白熾燈相比,基于LED的照明系統使用壽命更長,功耗更低,設計靈活性更高。這些特性使其非常適合汽車內部照明應用。此外,隨著技術不斷進步,涌現出了成本更低、每瓦光輸出更高的白光LED,使LED更適用于汽車內部的各種照明應用。
LED在汽車中的應用領域廣泛,如可以設在車頂內飾中,也可能設在車門下部內飾中,將光聚焦在車內外的特定區域。LED還可以集成在門把手、鑰 匙孔、踏板、杯架附近,或作為后視鏡上的轉向閃燈。發光指示的形狀可以非常簡單,也可以十分精美,以滿足精確照明,為人們提供便利和美觀。
豪華型照明方案跨越中低檔車市
從應用層面來講,汽車照明分為內部和外部照明。當今汽車內部照明大多采用明亮的白光LED驅動器和RGB紅綠藍可編程驅動器。而外部照明不再僅限于前照燈和尾燈,車身照明(如標識燈和門把手)和外部RGB已經用于豪華車,預期將會滲入中低檔汽車。
1、當今汽車內部照明——白光
白光LED主要用于頂燈、閱讀燈、貨艙燈等對亮度要求相對較高的應用,它有別于標準燈泡,可為駕駛員提供溫馨舒適的氛圍。汽車整車廠商使用白光LED能提供不同的氛圍燈選擇,從簡單用分立的白光LED驅動器控制開/關到更復雜的調光斜率,以產生獨特和差異化的造型及效果,如漸關或漸開來產生戲劇效果。
2、當今汽車內部照明——RGB
RGB和白光LED相輔相成,其發展由進一步令車輛個性化的動力所推動,用作可編程的內部光源,包括儀表盤、中控臺、導航/音頻等區域照明和氛圍燈等特效應用。
3、當今汽車尾燈
從過去單個的LED到現在的不透明且均勻的燈排,從動畫的信號到掃動的閃光信號燈,驅動器作為汽車尾燈演變的重要部分,除了在造型、形像等汽車外觀方面不斷創新外,還提升安全系數,并可支持啟停壓降,和自適應環境光照條件,是滿足汽車廠商和政府節能要求的關鍵。針對此類應用,安森美半導體提供線性穩 流器和控制器。
4、當今汽車前照燈
LED前照燈普遍應用于日間行車燈(DRL),最常見的兩種方案是導光LED和LED串。這些DRL應用不僅向迎面駛來的車輛提供更好的能見度,汽車廠商也依靠LED和LED驅動器的靈活性來個性化他們的車輛,建立特有的“視覺”品牌。
用于豪華車的先進前照燈已不僅僅局限于DRL、遠光燈和近光燈,汽車廠商還可選擇LED轉向燈、LED霧燈和高速路面聚光燈等設計,以及采用結合 HID和LED方案的前照燈系統,乃至將來的全LED燈。在更具個性、更安全及更高能效的趨勢的推動下,考慮令平臺模塊化,從低成本“入門級近光燈”發展至高端全功能“先進照明系統”,為汽車廠商提供多種創新。
下面介紹半導體廠商推出的幾種汽車照明解決方案。
1、NXP + Microchip 多通道汽車頭燈解決方案
【方案介紹】
隨著LED發光二極的效能越來越高,壽命越來越長,LED技術的進步,讓LED光源進入了汽車照明領域。除了剎車燈,日間行車燈外,汽車大燈也越來越多的使用LED產品。產品的迅速發展,對產品結構尺寸,性價比,智能化等提出了更要求。為響應市場需要,推出了NXP + Microchip的多通道汽車關燈方案。
【方案特色】
多通道汽車關燈方案是為汽車燈光模塊量身定做的解決方案,該方案包含3路輸出。ASL4500把電池電壓升到一個或兩個穩定的的電壓值,作為功率母線負載使 用。ASL3415則是有3路獨立輸出的降壓恒流控制芯片,每路均可輸出最大1.5A電流以驅動LED。所有參數的設定都是通過Microchip高性能 汽車級MCU PIC18F25K8-E/SS使用SPI通訊方式進行控制,同時負責使用PWM調光與汽車通訊功能。
【系統框圖】
【規格說明】
ASL4500、ASL3415
Microchip 主要器件:PIC18F26K80-E/SS
2、英飛凌TLD5097EL/TLD5098EL 汽車LED大燈驅動解決方案
【方案介紹】
早在10年前,LED就邁上了進軍汽車領域的征程,目前,LED在車內照明和剎車燈、應急燈、日行燈等方面的應用已經起得了顯著的成效,LED在整車內外部照明光源的比重已經超過了80%。隨著LED照明技術的快速發展和成本的逐步下降,LED前照燈經過近年來的技術驗證、概念車展示等階段之后,越來越接近大范圍應用于量產車系統中的美好前景。從奧迪R8電子系統全面使用LED車燈,到奔馳、寶馬、凱迪拉克、豐田等公司也相繼推出了LED前照燈替代傳統白熾光、HID燈的汽車車型,相信不久會有更多的汽車廠家將LED車燈作為汽車照明的首選。LED車燈相較于傳統白熾燈,需要恒定直流電源供電,而且需要一系列保護功能和狀態反饋,為此,我們推出英飛凌的汽車LED大燈驅動的整體解決方案。
【方案特色】
本方案是以英飛凌的專用汽車 LED 燈光控制芯片 TLD5098EL 和 TLD5097EL為驅動核心,MCU 采用的是英飛凌高性能汽車級 16bit 微控器 SAK-XC2331D,同時可以實現 CAN、 LIN 以及 USB 通訊功能,可以通過 PC 端的專業軟件實現燈光開光控制、燈光狀態指示以及參數指示; Head Lamp Board 具有日間行車燈、轉向燈、近光燈以及遠光燈輸出功能,同時具有輸入過欠壓保護、日間行車燈輸出開路以及短路、轉向燈輸出開路以及短路、近光燈輸出開路以及短路、遠光燈輸出開路以及短路和過流等保護功能。
【系統框圖】
【規格說明】
以下為用于方案中的產品:
TLD5097EL: 汽車LED DC-DC驅動芯片
TLD5098EL: 汽車LED DC-DC驅動芯片
IPD25N06S4L-30: MOSFET
SAK-XC2331D: 汽車級16位MCU
TLE9262: SBC芯片
3、安森美半導體最新矩陣式動態智能全LED前照燈方案
近年來,市場上出現了矩陣式動態智能全LED前照燈,如奔馳新一代S級汽車中配備的智能型LED前照燈。此前照燈系統內包含56顆LED,每個LED能夠分別點亮、熄滅或是調整亮度。此燈的獨特功能如下:
防對向車輛炫目:LED根據前雷達和立體攝像機的數據進行點亮、熄滅或者是調整亮度動作,實現自動調整照射范圍,保證自己視線的同時,避免造成對方車輛炫目。
繞開前方車輛輪廓:遇到前方同方向行駛車輛時,可繞開前車輪廓,同時完全照亮前車左側和右側區域。因此夜間行車時可一直開啟遠光燈,大幅提升行車安全性。
遇行人快速閃爍:智能頭燈可以識別出前方行人,用大燈自動快速閃爍,以提醒行人避開危險,降低夜間意外的可能。
圖1:動態智能全LED前照燈之獨特功能示意
這樣的矩陣式動態智能全LED前照燈可以采用串聯或并聯驅動結構。采用并聯結構時,各顆LED在電氣特性方面的差異對照明系統的性能有顯著影響,造成能耗增加及散熱問題。串聯驅動結構中,LED驅動器提供恒流源,短路開關可以關閉單個LED,從而能夠根據需要來改變光束。如果在串聯驅動電路中增加伴侶芯片(像素控制器),透過系統劃分,這樣就有可能避免并聯拓撲結構所固有的能耗及熱管理問題。
圖2a:安森美半導體矩陣式汽車LED前照燈方案示意圖。
圖2b:安森美半導體矩陣式汽車LED前照燈方案示意圖(續)。
安森美半導體的NCV78763降壓-升壓LED驅動IC在這矩陣式動態智能全LED前照燈中充當電流源,它與集成型像素控制器/伴侶芯片相輔相成。這種模塊化方法減少了元件數量,并簡化應用流程,因而加速產品上市。