汽車照明技術中的電源管理和LED解決方案

2021-01-15 電子工程專輯

固態照明是汽車領域的一項使能技術,它不但新增了一些新的功能,具有更高的安全性,更靈活的設計,更易與控制系統和電子設備集成,而且在照明設計方面有更大的自由度,讓每個汽車製造商都能體現自己的風格和理念。

車輛電子控制系統具有許多功能:一些與擋風玻璃雨刷系統有關,另一些涉及空調系統。電源管理系統不僅要驅動照明,還要支持信息娛樂設備以提供舒適和安全的駕駛體驗。

通過開發新功能和電子控制系統,LED技術在不斷更新。現代設計不僅涉及光源,還包括光源本身的形狀、投影和圖像。

LED技術成功的主要原因在於較低的色溫(通常為5,000 K),這可以讓使汽車外觀具備更強的科技感和金屬質感。其應用體現在多個方面,可以生成薄而均勻的光導,從而可以進一步為汽車增加美感和個性化特性。此外,由於LED具有更高的光照強度和安全性,它還可以提供很好的投影深度。

電源管理

LED在汽車領域得到廣泛應用的關鍵因素在於,它對振動不敏感,使用壽命長,高能效,以及對光源的完全可控性。LED的易控制性也使其成為智能照明系統的自然選擇,以適應車輛和周圍環境。但是,為了正確驅動LED並實現高效的光輸出,需要獨立於電源電壓的電流控制。

因此,用於驅動LED的更好方案是使用電流控制電路。LED通常需要恆定電流才能產生一致的光輸出:LED驅動器必須能夠改變輸出電壓以保持恆定電流。輸出電壓取決於許多參數,例如LED的製造工藝、模具溫度和串聯的LED數量。

汽車行業使用的所有開關穩壓器和LED顯示驅動器均符合AEC-Q100要求。 MAX20090是一款單通道高亮度LED驅動器,適於汽車前燈應用,例如遠光、近光、日間行車燈、方向指示燈、霧燈和其它LED燈。 LMR23610ADDA是一種採用8引腳PowerPAD封裝的Simple Switcher同步降壓轉換器。這種36V、1A同步降壓型穩壓器適於各種應用,具有4.5V至36V的寬輸入電壓範圍,並使用峰值電流來控制電路。NCP3065是一款單片式開關穩壓器,旨在提供恆定電流來為高亮度LED供電。該器件具有高達40 V的輸入電壓,可在12 VAC或12 VDC的電壓下工作。

圖1:MAX20090的框圖

LED解決方案

汽車前照燈是一種高科技照明設備,在設計和安全性方面起著非常重要的作用。 LED技術提供了全新的解決方案,其使用壽命等於車輛的使用壽命,並且與其它方案相比,其能耗僅為五分之一,從而降低了燃油消耗和二氧化碳排放量。

近年來,車內環境照明的概念變得流行起來,例如,橙色等單色可以使車輛內部和外部亮度協調一致,從而減少了夜間駕駛的疲勞。

RGB靜態照明始於2010年,它能為乘客帶來愉悅的氛圍。在此之後,對不同場景下動態照明效果的需求逐漸升高,例如人進入車內時的迎賓燈,以及緊急情況下(碰撞前和盲點警告)的駕駛員警告燈。

RGB環境照明既複雜又昂貴,它需要在校準、製造和測試設備上進行大量投資。設計人員始終面臨著改變RGB LED混色渲染的難題。這種現象主要有兩種因素引起:顏色和亮度範圍內的強度和波長變化,以及對正向電流和溫度的依賴。

基於此,DOMINANT推出一個名為seddLED(智能嵌入式數字驅動器LED)的新系列產品,這是一個將RGB LED、LED驅動器和高級通信連結集成在一個獨立封裝中的數字LED。

圖2:seddLED(智能嵌入式數字驅動器LED)

「從概念車設計上,我們會看到,汽車座墊照明、車頂照明、全環境照明和AR HUD將成為汽車的未來發展趨勢,」 DOMINANT市場總監YY Lim說。 「車身照明、汽車間或汽車對行人的通信顯示,以及標牌投影照明將很快出現。在自動駕駛汽車越來越受歡迎時,這些新趨勢將很快實現。」

seddLED3.0可以通過軟體控制RGB顏色和亮度,並且已預先校準為D65白點,在1400 mcd的精度在三個SDCM步進內。此外,它還提供2Mbit / s的半雙工差分控制總線,以及52.5 µs的刷新率(每100個LED 5.25 ms)。其內置的溫度傳感器能夠實時、自動地執行溫度補償,並具有自我診斷功能。

該封裝還採用金的引腳框架,具有出色的耐腐蝕性,並通過了汽車AEC-Q100和AEC-Q102標準認證。 seddLED3.0具有更大的設計自由度,可在乘客座艙內營造出不同的氛圍。

標準RGB LED和A3A-FKG-RGB-1之間的顏色範圍比較。 A3A-FKG-RGB-1具有預先校準的真綠色和藍色,以及良好且穩定的色域。

在市面上,日亞化學(Nichia)和英飛凌(Infineon)已經為高清(HD)照明設備提供一款設計方案,該方案針對前照明應用,帶有1.6萬多個微型LED。與當前HD解決方案不同的是,這種新的器件可為駕駛員的整個視野提供高解析度的光線。

日間行車燈大概是LED技術在汽車領域中最普遍的應用。由於光源小尺寸和高亮度的多功能性,LED系統可以將新的光學設計輕鬆集成到汽車前照燈中。

歐司朗(OSRAM)也一直專注於汽車領域,提供汽車內部和外部照明的LEDriving燈,具有完整的投影和信號解決方案。對於投影燈,可以使用HL系列(近光和遠光)和FL系列(霧燈)來匹配信號燈(SL)的完整範圍。用於近光和遠光的LEDriving HL可以替代H4,H7,H11和HB4滷素燈。

使用近攝多晶片LED光源和全反射技術可以實現精確的光暗區分(光和陰影之間的清晰分界),顯著減少漫射光,所有這些都有利於改善照明深度和減少眩光。

前照燈LED技術中最先進的解決方案基於Matrix LED系統,即動態LED陣列,它能夠提供自適應的深度光,以防止來自對面的車輛產生眩光。

(參考原文:)

責編:Amy Guan

本文為《電子工程專輯》2021年1月刊雜誌文章,版權所有,禁止轉載。點擊申請免費雜誌訂閱  

相關焦點

  • 汽車照明LED驅動電源中MOS管解決方案
    汽車照明LED驅動電源中MOS管解決方案汽車LED照明LED作為汽車照明電子的應用主流,是一部汽車中不可或缺的重要部件。在LED照明的日常使用環境下,LED的壽命一般在100,000小時以上,而作為濾波電容的電解電容的壽命卻不超過5,000小時,兩者壽命差距極大,使整個系統的使用壽命受到影響而大幅縮短,所以為了提高LED驅動電源的可靠性和延長使用壽命,減少電解電容在LED驅動電源電路中的使用,這對改進LED照明產品具有重要意義。
  • LED固態照明解決方案前景無限
    穩定的電源控制確保穩定的產品質量隨著LED技術的不斷進步,眾多不同的色彩與白色高亮度LED的推出,更將LED應用拓展到各種新的市場。以往主要用於當作指示燈的LED,隨著LED的成本不斷降低,效能更進一步提升,使其得以在汽車應用、消費電子等領域替代白熾燈和螢光燈等光源,包括智慧型手機、LCD電視、建築照明與一般照明,都可以看到LED的身影。未來幾年內,LED將會持續用於嶄新的固態照明(Solid State Lighting,SSL)解決方案,為照明應用在可編程能力與靈活性上,提供更多的優勢。
  • 1W~500W LED通用照明解決方案選擇要素
    這些挑戰需要綜合運用適當的電源系統拓撲架構、驅動電路拓撲結構和機械設計才能解決。Diodes公司亞太區技術市場總監梁後權指出:「對設計師來說,最大的技術挑戰將是高效率要求、光學設計、熱管理和提高某些應用的可靠性,如高亮度LED街燈。」
  • 不同電源及功率等級的LED照明驅動器方案
    隨著LED技術的發展,LED的應用已經從傳統的小功率便攜產品背光拓展至中大功率的室內照明、室外照明及手電筒等應用。  1、AC-DCLED照明解決方案  安森美半導體在AC-DC電源供電的LED照明應用中,提供各種離線控制器及功率因數校正(PFC)控制器,並配合隔離及非隔離要求提供不同的LED應用方案。在交流線路電壓與LED之間沒有物理電氣連接的隔離應用中,常見的拓撲結構有反激(Flyback)及雙電感加單電容(LLC)半橋諧振。
  • 開發晶:未來兩年專注LED汽車照明市場
    ,LED汽車照明也逐漸迎來最佳發展期,不少中國本土廠商通過布局汽車照明供應鏈,尤其是加大了前裝市場(OE-Original Equipment)的布局,將力改過去國內LED汽車照明市場被國際巨頭長年壟斷的不利局面。
  • MOS管在電機控制開關電源中的解決方案
    MOS管在電機控制開關電源中的解決方案開關電源在科技日新月異的時代裡,人們對電子產品的需求量飛速膨脹,而電源是電子設備的心臟,所以日益增長的市場需求量極大地推動了電源管理產品的發展進程。在電源管理類產品中,開關電源(Switching power supply)憑藉其70%~90%的電源效率,得到了市場的廣泛關注,被市場證明了其具有高效性和節能性。開關電源是一種以半導體功率器件為開關,控制功率管關斷開啟時間的比率來保證穩定輸出直流電壓的電源。在電機控制電路系統中,除了核心主控制電路外,最重要的就是開關電源電路了。
  • LED區域照明驅動電源及聯網智能化LED街燈控制系統
    另一方面,高亮度白光發光二極體(led)在性能和成本等方面持續改進,非常適合區域照明應用,並且提供一些HID所不具備的優勢,如方向性更好、色彩質量更佳、環保,並且其開啟和關閉能夠更方便地控制,便於自動檢測環境光從而改變亮度;此外,LED的可靠性也更佳,利於降低維護成本及總體擁有成本。
  • 汽車led大燈十大排名
    4、佛山照明   佛山電器照明股份有限公司是全國電光源行業大型骨幹企業,國務院批准機電產品出口基地,享有自營出口業務經營權,在全行業中也是唯一一家能與國際著名三大照明公司(美國GE、荷蘭PHILIPS、德國OSRAM)產品競爭的國家民族工業企業,led車燈十大品牌之一。
  • 盤點:10種AC-DC LED通用照明解決方案
    安森美半導體致力於為LED照明提供寬廣陣容解決方案,推出各種符合最新LED照明標準的產品,包括用於通用照明的AC-DCLED驅動電源方案。;在空間受限應用中,特別是替代燈泡應用,要求有很高的驅動功率密度;總體電源可靠性對整個燈的壽命非常重要;寬輸入電源電壓範圍應支持高達277Vac;兼容TRIAC調光等要求。
  • 智慧路燈照明管理節能控制系統解決方案
    目前LED照明企業仍存在著人工成本的上漲,原材料價格持續走高,產品毛利率不斷下滑的困境。其實大環境的不景氣並不影響LED照明企業謀略未來,例如智慧照明、健康照明、醫療照明、建築照明、汽車照明等市場方興未艾,定能為LED企業帶來新的一波推動力。
  • 基於NCP1607和NCP1397的街道照明高能效LED電源方案
    近年來,業界對超高能效的LED照明拓撲結構興趣日濃,期望在功率電平相對較低(50 W)時提供高於90%的能效,這個能效目標甚至比「能源之星」2.0版外部電源能效要求(功率不超過49 W時能效高於87%)更高。
  • 從「節能路燈充電樁解決方案」模式觀LED照明發展機遇
    日前從北京市科委獲悉,北京已開展「路燈充電樁」改造試點,通過路燈節能改造後節電容量支持電動汽車充電。「路燈+充電樁」模式有望解決限制電動汽車普及的充電難題。
  • LED照明電路保護解決方案
    住宅LED燈泡的安全性和可靠性保護LED燈泡是一種採用並聯配置的半導體發光二極體的固態燈。此外,這種燈具還包括電源轉換電子器件(直流/交流)、LED的驅動晶片、用於熱控的散熱片和優化燈光質量的光學器件。
  • 華虹半導體拓展電源管理技術平臺 BCD工藝「8+12」齊發力
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202004/412615.htm緊貼電源管理技術高集成度和智能化的發展趨勢,華虹半導體最新推出了90納米BCD工藝平臺,其LDMOS涵蓋5V至24V電壓段,其中Switch LDMOS具有耐高擊穿電壓下的較低導通電阻,達到業界先進水平。
  • ROHM車載領域LED燈亮必不可少的LED驅動器IC解決方案
    前言 汽車技術正在經歷重大變革。比如,電子元器件成就了自動駕駛技術所需的安全功能和感應功能,這是眾所周知的事實。 以前照燈和尾燈為代表的汽車外燈,也由傳統的燈泡型外燈發展為LED(Light Emitting Diode,發光二極體)燈,光源技術正在取得長足進展。近年來,不僅讓LED發揮照明的功用,通過控制LED燈光來提高安全性的產品也在日益普及。
  • NXP汽車LED照明驅動及控制器剖析
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368139.htm  恩智浦為汽車固態照明應用提供完全集成的解決方案。其中包括ASLxxxx系列多通道LED驅動器,這些驅動器是完全集成的解決方案,能夠保證汽車LED照明應用的系統靈活性和穩定性。此外,還提供TDA3629車燈位置控制器,用以支持自適應光束調整解決方案。
  • LED照明技術已經成熟,為什麼很多汽車出廠時仍然配備滷素燈泡?
    LED照明完全可以取代傳統的滷素燈泡、氙氣燈。而LED未能在所有的車型上普及,並不是技術不到位,而是成本原因造成的。畢竟汽車是批量生產的,年產量可以達到十萬輛或者更多。如果一臺車成本能降低十元,那麼一年就可以節約百萬資金。
  • 用於網絡室外照明應用的電力線通信解決方案
    這些燈具在全市範圍內聯網的好處已經得到了很好的認可,並且期望連接的戶外照明將為進一步基於網絡的智能城市應用提供基礎設施,通常作為物聯網(IoT)運動的一部分。 本文將電力線通信(PLC)作為網絡室外照明應用中的骨幹連接技術的優勢考慮在內。雖然它可以(並且經常)與無線網絡技術相結合,但是當路燈等節點已經通過其自己的主電源網絡連接時,PLC具有明顯的優勢。
  • 可穿戴設備四大電源管理解決方案匯總
    可穿戴設備中的電池通常非常小,設備又需要長時間工作而不用充電,因此功耗是一個關鍵的設計考慮因素。要保證可穿戴設備的時尚性,電路需要保持在極小的尺寸以內,這使電源管理等器件更傾向於採用單晶片解決方案。為應對電池技術難以解決續航時間的訴求,可穿戴設備有可能採用新型電源,例如對太陽能或熱能進行能量採集。   可穿戴設備電源的安全性也不可忽視,充電器需要考慮到各種保護措施。
  • 汽車LED照明系統的設計與突破
    車尾燈、泊車燈、車側顯示燈以及轉向信號閃燈採用4W至10W、亮度為40至130流明的鎢絲燈泡,汽車頭燈則採用高亮度的氙氣螢光管(HID)。但在汽車照明中,越來越多地採用 LED作為光源。尾部中央高位剎車燈是最早採用LED的汽車燈。另外,在車燈市場上,其他車外照明和指示燈如剎車燈、轉向信號燈以及車內照明燈都已改用 LED燈泡。