汽車照明的LED驅(qū)動(dòng)器要求及常見方案

在當(dāng)今快速演變的汽車照明市場(chǎng)，LED驅(qū)動(dòng)器的作用尤為重要：為汽車廠商提供更節(jié)能的選擇以滿足消費(fèi)者對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求、提升能見度安全性以降低或避免交通事故發(fā)生率、打造個(gè)性化的車輛氛圍達(dá)至消費(fèi)者對(duì)汽車獨(dú)特的造型期望……在未來(lái)8年，汽車照明系統(tǒng)整體年復(fù)合增長(zhǎng)率幾達(dá)10%，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，而用于此類系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器也將有類似的增長(zhǎng)。

汽車照明的驅(qū)動(dòng)器要求

LED是根據(jù)電流而改變亮度的器件，而LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)LED或LED串的功率，提供恒定的光輸出。每一汽車照明方案都需要一個(gè)獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，工程師需根據(jù)不同的要求如串聯(lián)或并聯(lián)、高功率或低功率以及成本或功能等等，為特定應(yīng)用選擇合適的LED驅(qū)動(dòng)器以盡量提升能效。

決定哪種LED驅(qū)動(dòng)器最適用于其應(yīng)用的因素包括：

-每一功能的LED總功率?-這是決定LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

-電子環(huán)境溫度?-例如，尾燈需要更亮的LED，最好選擇能效更高的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器而不是高功耗的線性驅(qū)動(dòng)器，以在較高功率電平下更保持冷卻工作。

-改變LED配置的靈活性-可使用基準(zhǔn)電壓控制和脈寬調(diào)制控制等多種亮度方法完成光的調(diào)整。 寬工作

電源范圍提供電源配置和可驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量。

-支持的特性-比如自動(dòng)調(diào)光、個(gè)別的LED控制、顏色改變。

-支持的故障診斷和符合安全標(biāo)準(zhǔn)-比如熱警報(bào)、熱關(guān)斷、開/短路、過(guò)流保護(hù)、過(guò)/欠壓和單一LED失效。

圖1：用于LED照明的驅(qū)動(dòng)器方案

將來(lái)的照明驅(qū)動(dòng)器將需具備以下因素以支持汽車廠商的系統(tǒng)要求：

-可擴(kuò)展，擁有靈活的硬件，以支持將要上市的不同的汽車應(yīng)用和要求;

-在同一模塊內(nèi)有不同的驅(qū)動(dòng)器需求：高壓氣體放電燈(HID)、LED等;

-隨著驅(qū)動(dòng)器加添更多的功能，須考慮增強(qiáng)故障診斷功能;

-可靠的LED 電流控制，提升驅(qū)動(dòng)器的可靠性。

汽車照明創(chuàng)新

汽車照明應(yīng)用將在汽車內(nèi)部和外部激增，照明系統(tǒng)將在所有汽車細(xì)分市場(chǎng)越來(lái)越普及。市場(chǎng)的擴(kuò)張將相應(yīng)推動(dòng)更多的硅發(fā)展。

(一)當(dāng)今汽車內(nèi)部照明

當(dāng)今汽車內(nèi)部照明大多采用白光LED驅(qū)動(dòng)器和RGB紅綠藍(lán)可編程驅(qū)動(dòng)器。

明亮的白光LED主要用于頂燈、閱讀燈、貨艙燈等對(duì)亮度要求相對(duì)較高的應(yīng)用，但它有別于標(biāo)準(zhǔn)燈泡，可為駕駛員提供溫馨舒適的氛圍，它的調(diào)光斜率特性可產(chǎn)生獨(dú)特和差異化的造型及效果。安森美半導(dǎo)體為這類應(yīng)用提供分立的或恒流穩(wěn)流硅方案。

而RGB和白光LED相輔相成，其發(fā)展由進(jìn)一步令車輛個(gè)性化的動(dòng)力所推動(dòng)，用作可編程的內(nèi)部光源，包括儀表盤、中控臺(tái)、導(dǎo)航/音頻等區(qū)域照明和氛圍燈等特效應(yīng)用。其色彩準(zhǔn)確度需校準(zhǔn)，而且單獨(dú)的LIN對(duì)應(yīng)一個(gè)RGB，再加上區(qū)域調(diào)光，這些都是滿足汽車廠商要求的重要特性。安森美半導(dǎo)體可提供線性系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)用作此類應(yīng)用，SBC接口經(jīng)由LIN總線，提供驅(qū)動(dòng)RGB LED的所有功能。

圖2：RGB驅(qū)動(dòng)器用于汽車內(nèi)部照明

(二)當(dāng)今汽車外部照明——尾燈

從過(guò)去單個(gè)的LED到現(xiàn)在的不透明且均勻的燈排，從動(dòng)畫的信號(hào)到掃動(dòng)的閃光信號(hào)燈，驅(qū)動(dòng)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(chuàng)新外，還提升安全系數(shù)，并可支持啟停壓降，和自適應(yīng)環(huán)境光照條件，是滿足汽車廠商和政府節(jié)能要求的關(guān)鍵。針對(duì)此類應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供線性穩(wěn)流器和控制器。

圖3：汽車尾燈

(三)當(dāng)今汽車外部照明——前照燈

LED前照燈普遍應(yīng)用于日間行車燈(DRL)，最常見的兩種方案是導(dǎo)光LED和LED串(如圖4所示)。這些DRL應(yīng)用不僅向迎面駛來(lái)的車輛提供更好的能見度， 汽車廠商也依靠LED和LED驅(qū)動(dòng)器的靈活性來(lái)個(gè)性化他們的車輛，建立特有的“視覺”品牌。

圖4. LED前照燈應(yīng)用于DRL的兩種常見方案

用于豪華車的先進(jìn)前照燈已不僅僅局限于DRL、遠(yuǎn)光燈和近光燈，汽車廠商還可選擇LED轉(zhuǎn)向燈、LED霧燈和高速路面聚光燈等設(shè)計(jì)，以及采用結(jié)合HID和LED方案的前照燈系統(tǒng)，乃至將來(lái)的全LED燈。在更具個(gè)性、更安全及更高能效的趨勢(shì)的推動(dòng)下，考慮令平臺(tái)模塊化，從低成本“入門級(jí)近光燈”發(fā)展至高端全功能“先進(jìn)照明系統(tǒng)”，為汽車廠商提供多種創(chuàng)新。

從成本上來(lái)說(shuō)，先進(jìn)的照明系統(tǒng)較標(biāo)準(zhǔn)照明系統(tǒng)貴，但可相應(yīng)減少功能以迎合中低成本汽車。此外，它還具備可擴(kuò)展性，可根據(jù)需要適當(dāng)擴(kuò)展以用于各類汽車。

安森美半導(dǎo)體提供雙通道LED驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)(AFS)。這些系統(tǒng)進(jìn)一步提升安全水平，提供照明單元，可根據(jù)駕駛環(huán)境、速度及車輛負(fù)載移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。雙通道LED驅(qū)動(dòng)器特性包括：集成功率LED、系統(tǒng)級(jí)芯片，提供達(dá)125 dc的氛圍，適用于中、高總功率。而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供雙極步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、微步進(jìn)、停轉(zhuǎn)檢測(cè)、LIN、I2C和SPI接口，以及達(dá)125 dc氛圍等特性。

將來(lái)的汽車照明方案——像素/矩陣前大燈

從電機(jī)控制邁向使用像素/矩陣前大燈系統(tǒng)是將來(lái)汽車照明的一大重點(diǎn)趨勢(shì)，它采用系統(tǒng)模塊化的平臺(tái)設(shè)計(jì)，提供超越當(dāng)今前照燈方案的眾多優(yōu)勢(shì)，通過(guò)高科技及創(chuàng)新設(shè)計(jì)提升汽車形像，支持50%至80%甚至更多地使用全靜態(tài)無(wú)眩光遠(yuǎn)光燈，可根據(jù)環(huán)境和迎面駛來(lái)的汽車調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)，為駕駛員提供在所有情況下的更高能見度，運(yùn)用LED技術(shù)，無(wú)移動(dòng)部件，更安全更可靠。此外，由于具多個(gè)空白區(qū)域，和可調(diào)節(jié)的每一像素的發(fā)光功率，并可快速切換，可擴(kuò)展更多功能。

LED AFS像素/矩陣系統(tǒng)由LED專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)、FET、LDO、整流器、邏輯、齊納、保護(hù)等元器件組成。安森美半導(dǎo)體現(xiàn)可提供除微控制器外的所有半導(dǎo)體元件。隨著系統(tǒng)越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化，這微控制器可嵌入到一個(gè)專用集成電路(ASIC)，支持潛在的安森美半導(dǎo)體單芯片硅方案。

安森美半導(dǎo)體的NCV78247像素/矩陣控制器，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LED串、集成調(diào)光控制器、內(nèi)置過(guò)壓/欠壓、過(guò)溫、短路/開路檢測(cè)(包括LED旁路開路)、SPI接口、輸出故障、輸出段可配置、可提供SPI通信和板載微控制器等等(圖5)。

圖5. NCV78247像素/矩陣控制器

結(jié)語(yǔ)

汽車照明驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)將持續(xù)需要驅(qū)動(dòng)器組合，支持從最簡(jiǎn)單的分立器件到使用組合技術(shù)的方案，為汽車外型設(shè)計(jì)提供更多可能，并提升行車安全系數(shù)和燃油經(jīng)濟(jì)性。像素/矩陣前大燈是將來(lái)前照燈的重點(diǎn)趨勢(shì)。