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几种汽车LED照明解决方案对比

作者: 来源: 日期:2017-10-16 8:52:07 人气:3562
照明是汽车设计关键的差异化因素,在个性化和安全性等方面发挥着越来越重要的作用,而半导体无疑是推动汽车照明创新趋势的关键元件。近年来,发光二极管(LED)在汽车照明应用中大量采用。与白炽灯相比,基于LED的照明系统使用寿命更长,功耗更低,设计灵活性更高。这些特性使其非常适合汽车内部照明应用。此外,随着技术不断进步,涌现出了成本更低、每瓦光输出更高的白光LED,使LED更适用于汽车内部的各种照明应用。
LED在汽车中的应用领域广泛,如可以设在车顶内饰中,也可能设在车门下部内饰中,将光聚焦在车内外的特定区域。LED还可以集成在门把手、钥 匙孔、踏板、杯架附近,或作为后视镜上的转向闪灯。发光指示的形状可以非常简单,也可以十分精美,以满足精确照明,为人们提供便利和美观。
豪华型照明方案跨越中低档车市
从应用层面来讲,汽车照明分为内部和外部照明。当今汽车内部照明大多采用明亮的白光LED驱动器和RGB红绿蓝可编程驱动器。而外部照明不再仅限于前照灯和尾灯,车身照明(如标识灯和门把手)和外部RGB已经用于豪华车,预期将会渗入中低档汽车。
1、当今汽车内部照明——白光
白光LED主要用于顶灯、阅读灯、货舱灯等对亮度要求相对较高的应用,它有别于标准灯泡,可为驾驶员提供温馨舒适的氛围。汽车整车厂商使用白光LED能提供不同的氛围灯选择,从简单用分立的白光LED驱动器控制开/关到更复杂的调光斜率,以产生独特和差异化的造型及效果,如渐关或渐开来产生戏剧效果。
2、当今汽车内部照明——RGB
RGB和白光LED相辅相成,其发展由进一步令车辆个性化的动力所推动,用作可编程的内部光源,包括仪表盘、中控台、导航/音频等区域照明和氛围灯等特效应用。
3、当今汽车尾灯
从过去单个的LED到现在的不透明且均匀的灯排,从动画的信号到扫动的闪光信号灯,驱动器作为汽车尾灯演变的重要部分,除了在造型、形像等汽车外观方面不断创新外,还提升安全系数,并可支持启停压降,和自适应环境光照条件,是满足汽车厂商和政府节能要求的关键。针对此类应用,安森美半导体提供线性稳 流器和控制器。
4、当今汽车前照灯
LED前照灯普遍应用于日间行车灯(DRL),最常见的两种方案是导光LED和LED串。这些DRL应用不仅向迎面驶来的车辆提供更好的能见度,汽车厂商也依靠LED和LED驱动器的灵活性来个性化他们的车辆,建立特有的“视觉”品牌。
用于豪华车的先进前照灯已不仅仅局限于DRL、远光灯和近光灯,汽车厂商还可选择LED转向灯、LED雾灯和高速路面聚光灯等设计,以及采用结合 HID和LED方案的前照灯系统,乃至将来的全LED灯。在更具个性、更安全及更高能效的趋势的推动下,考虑令平台模块化,从低成本“入门级近光灯”发展至高端全功能“先进照明系统”,为汽车厂商提供多种创新。
下面介绍半导体厂商推出的几种汽车照明解决方案。
1、NXP + Microchip 多通道汽车头灯解决方案
【方案介紹】
随着LED发光二极的效能越来越高,寿命越来越长,LED技术的进步,让LED光源进入了汽车照明领域。除了刹车灯,日间行车灯外,汽车大灯也越来越多的使用LED产品。产品的迅速发展,对产品结构尺寸,性价比,智能化等提出了更要求。为响应市场需要,推出了NXP + Microchip的多通道汽车关灯方案。
【方案特色】
多通道汽车关灯方案是为汽车灯光模块量身定做的解决方案,该方案包含3路输出。ASL4500把电池电压升到一个或两个稳定的的电压值,作为功率母线负载使 用。ASL3415则是有3路独立输出的降压恒流控制芯片,每路均可输出最大1.5A电流以驱动LED。所有参数的设定都是通过Microchip高性能 汽车级MCU PIC18F25K8-E/SS使用SPI通讯方式进行控制,同时负责使用PWM调光与汽车通讯功能。
【系統框图】

【规格说明】
ASL4500、ASL3415
Microchip 主要器件:PIC18F26K80-E/SS
2、英飞凌TLD5097EL/TLD5098EL 汽车LED大灯驱动解决方案
【方案介绍】
早在10年前,LED就迈上了进军汽车领域的征程,目前,LED在车内照明和刹车灯、应急灯、日行灯等方面的应用已经起得了显着的成效,LED在整车内外部照明光源的比重已经超过了80%。随着LED照明技术的快速发展和成本的逐步下降,LED前照灯经过近年来的技术验证、概念车展示等阶段之后,越来越接近大范围应用于量产车系统中的美好前景。从奥迪R8电子系统全面使用LED车灯,到奔驰、宝马、凯迪拉克、丰田等公司也相继推出了LED前照灯替代传统白炽光、HID灯的汽车车型,相信不久会有更多的汽车厂家将LED车灯作为汽车照明的首选。LED车灯相较于传统白炽灯,需要恒定直流电源供电,而且需要一系列保护功能和状态反馈,为此,我们推出英飞凌的汽车LED大灯驱动的整体解决方案。
【方案特色】
本方案是以英飞凌的专用汽车 LED 灯光控制芯片 TLD5098EL 和 TLD5097EL为驱动核心,MCU 采用的是英飞凌高性能汽车级 16bit 微控器 SAK-XC2331D,同时可以实现 CAN、 LIN 以及 USB 通讯功能,可以通过 PC 端的专业软件实现灯光开光控制、灯光状态指示以及参数指示; Head Lamp Board 具有日间行车灯、转向灯、近光灯以及远光灯输出功能,同时具有输入过欠压保护、日间行车灯输出开路以及短路、转向灯输出开路以及短路、近光灯输出开路以及短路、远光灯输出开路以及短路和过流等保护功能。
【系统框图】

【规格说明】

以下为用于方案中的产品:
TLD5097EL: 汽车LED DC-DC驱动芯片
TLD5098EL: 汽车LED DC-DC驱动芯片
IPD25N06S4L-30: MOSFET
SAK-XC2331D: 汽车级16位MCU
TLE9262: SBC芯片
3、安森美半导体最新矩阵式动态智能全LED前照灯方案
近年来,市场上出现了矩阵式动态智能全LED前照灯,如奔驰新一代S级汽车中配备的智能型LED前照灯。此前照灯系统内包含56颗LED,每个LED能够分别点亮、熄灭或是调整亮度。此灯的独特功能如下:
防对向车辆炫目:LED根据前雷达和立体摄像机的数据进行点亮、熄灭或者是调整亮度动作,实现自动调整照射范围,保证自己视线的同时,避免造成对方车辆炫目。
绕开前方车辆轮廓:遇到前方同方向行驶车辆时,可绕开前车轮廓,同时完全照亮前车左侧和右侧区域。因此夜间行车时可一直开启远光灯,大幅提升行车安全性。
遇行人快速闪烁:智能头灯可以识别出前方行人,用大灯自动快速闪烁,以提醒行人避开危险,降低夜间意外的可能。
图1:动态智能全LED前照灯之独特功能示意
这样的矩阵式动态智能全LED前照灯可以采用串联或并联驱动结构。采用并联结构时,各颗LED在电气特性方面的差异对照明系统的性能有显著影响,造成能耗增加及散热问题。串联驱动结构中,LED驱动器提供恒流源,短路开关可以关闭单个LED,从而能够根据需要来改变光束。如果在串联驱动电路中增加伴侣芯片(像素控制器),透过系统划分,这样就有可能避免并联拓扑结构所固有的能耗及热管理问题。

图2a:安森美半导体矩阵式汽车LED前照灯方案示意图。

图2b:安森美半导体矩阵式汽车LED前照灯方案示意图(续)。
安森美半导体的NCV78763降压-升压LED驱动IC在这矩阵式动态智能全LED前照灯中充当电流源,它与集成型像素控制器/伴侣芯片相辅相成。这种模块化方法减少了元件数量,并简化应用流程,因而加速产品上市。
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