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汽车照明技术中的电源管理和LED解决方案

时间:2021-01-13 作者:Maurizio Di Paolo Emilio 阅读:
固态照明是汽车领域的一项使能技术,它不但新增了一些新的功能,具有更高的安全性,更灵活的设计,更易与控制系统和电子设备集成。通过开发新功能和电子控制系统,LED技术在不断更新。现代设计不仅涉及光源,还包括光源本身的形状、投影和图像。
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固态照明是汽车领域的一项使能技术,它不但新增了一些新的功能,具有更高的安全性,更灵活的设计,更易与控制系统和电子设备集成,而且在照明设计方面有更大的自由度,让每个汽车制造商都能体现自己的风格和理念。

车辆电子控制系统具有许多功能:一些与挡风玻璃雨刷系统有关,另一些涉及空调系统。电源管理系统不仅要驱动照明,还要支持信息娱乐设备以提供舒适和安全的驾驶体验。

通过开发新功能和电子控制系统,LED技术在不断更新。现代设计不仅涉及光源,还包括光源本身的形状、投影和图像。

LED技术成功的主要原因在于较低的色温(通常为5,000 K),这可以让使汽车外观具备更强的科技感和金属质感。其应用体现在多个方面,可以生成薄而均匀的光导,从而可以进一步为汽车增加美感和个性化特性。此外,由于LED具有更高的光照强度和安全性,它还可以提供很好的投影深度。

电源管理

LED在汽车领域得到广泛应用的关键因素在于,它对振动不敏感,使用寿命长,高能效,以及对光源的完全可控性。LED的易控制性也使其成为智能照明系统的自然选择,以适应车辆和周围环境。但是,为了正确驱动LED并实现高效的光输出,需要独立于电源电压的电流控制。

因此,用于驱动LED的更好方案是使用电流控制电路。LED通常需要恒定电流才能产生一致的光输出:LED驱动器必须能够改变输出电压以保持恒定电流。输出电压取决于许多参数,例如LED的制造工艺、模具温度和串联的LED数量。

汽车行业使用的所有开关稳压器和LED显示驱动器均符合AEC-Q100要求。 MAX20090是一款单通道高亮度LED驱动器,适于汽车前灯应用,例如远光、近光、日间行车灯、方向指示灯、雾灯和其它LED灯。 LMR23610ADDA是一种采用8引脚PowerPAD封装的Simple Switcher同步降压转换器。这种36V、1A同步降压型稳压器适于各种应用,具有4.5V至36V的宽输入电压范围,并使用峰值电流来控制电路。NCP3065是一款单片式开关稳压器,旨在提供恒定电流来为高亮度LED供电。该器件具有高达40 V的输入电压,可在12 VAC或12 VDC的电压下工作。

图1:MAX20090的框图

LED解决方案

汽车前照灯是一种高科技照明设备,在设计和安全性方面起着非常重要的作用。 LED技术提供了全新的解决方案,其使用寿命等于车辆的使用寿命,并且与其它方案相比,其能耗仅为五分之一,从而降低了燃油消耗和二氧化碳排放量。

近年来,车内环境照明的概念变得流行起来,例如,橙色等单色可以使车辆内部和外部亮度协调一致,从而减少了夜间驾驶的疲劳。

RGB静态照明始于2010年,它能为乘客带来愉悦的氛围。在此之后,对不同场景下动态照明效果的需求逐渐升高,例如人进入车内时的迎宾灯,以及紧急情况下(碰撞前和盲点警告)的驾驶员警告灯。

RGB环境照明既复杂又昂贵,它需要在校准、制造和测试设备上进行大量投资。设计人员始终面临着改变RGB LED混色渲染的难题。这种现象主要有两种因素引起:颜色和亮度范围内的强度和波长变化,以及对正向电流和温度的依赖。

基于此,DOMINANT推出一个名为seddLED(智能嵌入式数字驱动器LED)的新系列产品,这是一个将RGB LED、LED驱动器和高级通信链接集成在一个独立封装中的数字LED。

图2:seddLED(智能嵌入式数字驱动器LED)

“从概念车设计上,我们会看到,汽车座垫照明、车顶照明、全环境照明和AR HUD将成为汽车的未来发展趋势,” DOMINANT市场总监YY Lim说。 “车身照明、汽车间或汽车对行人的通信显示,以及标牌投影照明将很快出现。在自动驾驶汽车越来越受欢迎时,这些新趋势将很快实现。”

seddLED3.0可以通过软件控制RGB颜色和亮度,并且已预先校准为D65白点,在1400 mcd的精度在三个SDCM步进内。此外,它还提供2Mbit / s的半双工差分控制总线,以及52.5 µs的刷新率(每100个LED 5.25 ms)。其内置的温度传感器能够实时、自动地执行温度补偿,并具有自我诊断功能。

该封装还采用金的引脚框架,具有出色的耐腐蚀性,并通过了汽车AEC-Q100和AEC-Q102标准认证。 seddLED3.0具有更大的设计自由度,可在乘客座舱内营造出不同的氛围。

标准RGB LED和A3A-FKG-RGB-1之间的颜色范围比较。 A3A-FKG-RGB-1具有预先校准的真绿色和蓝色,以及良好且稳定的色域。

在市面上,日亚化学(Nichia)和英飞凌(Infineon)已经为高清(HD)照明设备提供一款设计方案,该方案针对前照明应用,带有1.6万多个微型LED。与当前HD解决方案不同的是,这种新的器件可为驾驶员的整个视野提供高分辨率的光线。

日间行车灯大概是LED技术在汽车领域中最普遍的应用。由于光源小尺寸和高亮度的多功能性,LED系统可以将新的光学设计轻松集成到汽车前照灯中。

欧司朗(OSRAM)也一直专注于汽车领域,提供汽车内部和外部照明的LEDriving灯,具有完整的投影和信号解决方案。对于投影灯,可以使用HL系列(近光和远光)和FL系列(雾灯)来匹配信号灯(SL)的完整范围。用于近光和远光的LEDriving HL可以替代H4,H7,H11和HB4卤素灯。

使用近摄多芯片LED光源和全反射技术可以实现精确的光暗区分(光和阴影之间的清晰分界),显著减少漫射光,所有这些都有利于改善照明深度和减少眩光。

前照灯LED技术中最先进的解决方案基于Matrix LED系统,即动态LED阵列,它能够提供自适应的深度光,以防止来自对面的车辆产生眩光。

(参考原文:The Technology for Automotive Lighting)

责编:Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2021年1月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。点击申请免费杂志订阅  

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