目前，有市場(chǎng)調(diào)查表明，LED照明領(lǐng)域未來(lái)最有前景的行業(yè)除了智能照明，還有LED汽車照明。可以肯定LED汽車照明的潛力是巨大的，前景一片光明。當(dāng)前，汽車應(yīng)用的情況及以后的發(fā)展趨勢(shì)如何，我們來(lái)看專業(yè)廠家的介紹，下面是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師焦連勝的演講稿《汽車LED燈市場(chǎng)需求前景與解決方案》，這里同時(shí)介紹了安森美半導(dǎo)體在研發(fā)中的新一代像素LED全大燈的概念和產(chǎn)品。
汽車LED照明——不僅僅是漂亮
目前，汽車?yán)锖芏嗯浼加玫搅薒ED燈，如空調(diào)、儀表、車載收音機(jī)按鍵、屏幕的背光等，安森美半導(dǎo)體的這些產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，以后將重點(diǎn)做汽車的照明燈、室內(nèi)的照明燈、前大燈、路燈、尾燈等等，實(shí)際上，這些產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體也都有齊全的型號(hào)。為什么汽車上一定要用LED照明？除了比傳統(tǒng)的燈光美觀之外，還可幫助提升汽車的主動(dòng)安全性能。
據(jù)美國(guó)全國(guó)公路交通安全管理局（NHTSA)和歐洲委員會(huì)（EC）統(tǒng)計(jì)，雖然只有25%的駕駛是在夜間和光線不足期間，但卻有40%的死亡和重傷事故發(fā)生在這段時(shí)間�？梢�(jiàn)，在光線不好的時(shí)候交通事故發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于白天。
汽車照明是主動(dòng)安全的重要組成部分。為了提高汽車的主動(dòng)安全，長(zhǎng)期以來(lái)，人們致力于開(kāi)發(fā)各種汽車照明方案，以保護(hù)駕駛員、車上人員、路邊行人的安全，比如AFS（自適應(yīng)前大燈），可改善夜間拐彎時(shí)照明，還有DRL（日間行車燈），用于改善日間行車安全。我們看到很多汽車，特別是國(guó)產(chǎn)的品牌，可能幾萬(wàn)塊錢的車都配備了日間行車燈，而在國(guó)外，日間行車燈已經(jīng)是法規(guī)強(qiáng)制要求，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，國(guó)內(nèi)也會(huì)有相關(guān)的法規(guī)來(lái)做這個(gè)規(guī)定。
跟普通的白熾燈、鹵素?zé)暨�有目前比較流行的氙氣大燈相比，LED照明有哪些好處呢？首先，LED燈的響應(yīng)速度快，用于剎車燈可以增加后車剎車距離，用于轉(zhuǎn)向燈有更好的警示效果，這個(gè)在汽車安全上是非常重要的，而傳統(tǒng)的氙氣大燈，差一點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)，要兩三秒燈才能亮，達(dá)到最佳亮度要四五秒鐘的時(shí)間；其次，LED的亮度高，但光線卻沒(méi)有氙氣大燈那么刺眼；再次，LED的能耗與傳統(tǒng)的白熾燈、鹵素?zé)暨�有氙氣大燈都要低很多，還有壽命長(zhǎng)，體積小，使LED汽車照明能有豐富的形狀和線條變化，可提高辨識(shí)度等。
線性及開(kāi)關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器方案
大部分汽車用到電阻式的驅(qū)動(dòng)方式，很便宜，但是它的缺點(diǎn)是隨著輸入電壓的波動(dòng)，燈光會(huì)閃爍，因?yàn)殡S著電流的變化，LED發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生明顯的變化。目前，這種低電流的產(chǎn)品，安森美半導(dǎo)體主推的是從10 毫安到200毫安恒流的產(chǎn)品，這些都是線性的降壓產(chǎn)品。還有功率大點(diǎn)的線性降壓驅(qū)動(dòng)方案，如果再大一點(diǎn)的電源，就是現(xiàn)在的主流DC-DC開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源跟線性的相比，它有可能會(huì)引入EMI的干擾問(wèn)題。
因?yàn)镋MC在汽車上的要求是非常嚴(yán)格的，從電阻到DC-DC整個(gè)產(chǎn)品，隨著對(duì)它能效要求的提高，包括驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性，它克服的復(fù)雜度及成本也會(huì)出現(xiàn)變高的趨勢(shì)。目前汽車上用到的主要LED驅(qū)動(dòng)的零配件，比如汽車的車燈，日間行車燈、尾燈照明等等，安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都有覆蓋。同時(shí)，安森美半導(dǎo)體正將LED全大燈照明作為一個(gè)重點(diǎn)拓展領(lǐng)域。
目前 ，市場(chǎng)上有一些汽車開(kāi)始全用LED大燈，如奧迪，寶馬，雖然這些是比較高端的車型，但近期從十幾萬(wàn)到二十幾萬(wàn)的車，也已經(jīng)開(kāi)始配備LED大燈，最早的LED大燈的概念，是2008年奧迪提出來(lái)的，奧迪的燈做得非常漂亮。2008年奧迪R8全球第一次采用全LED前大燈，如近光、遠(yuǎn)光、轉(zhuǎn)向燈、日間行車燈等非常漂亮。目前，截止去年為止，整個(gè)LED大燈的市場(chǎng)占有率非常的低，但是根據(jù)SNE Research 調(diào)查的資料，預(yù)計(jì)到2020年這個(gè)市場(chǎng)將超過(guò)50%。
全LED大燈對(duì)驅(qū)動(dòng)的要求
目前，我們看到全LED大燈燈珠的數(shù)量比較少，一般是8顆到12顆組成的光型，大部分采用的是串聯(lián)升壓的驅(qū)動(dòng)，支持從單個(gè)LED到多個(gè)LED串，而且必須支持PWM調(diào)光(如用于示廓燈)，就是調(diào)節(jié)光的亮度。
很多方案都是單芯片、集成的方案，安森美半導(dǎo)體有分立或集成方案，也可根據(jù)客戶需求，提供定制的芯片。還有以上講到的EMC，因?yàn)榇蠊β黍?qū)動(dòng)都是用DC-DC的集成芯片去做，這里面對(duì)一個(gè)很大的問(wèn)題，就是EMC輻射的問(wèn)題，作為一個(gè)芯片的制造商，在芯片設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮到這些問(wèn)題，還有LED散熱以及汽車上其他的應(yīng)用，要做很多保護(hù)。實(shí)際上，汽車的要求非常高，所有的對(duì)外接口，基本上全部要對(duì)電源、對(duì)地做保護(hù)，過(guò)熱，開(kāi)始檢測(cè)、過(guò)壓等等，安森美半導(dǎo)體的芯片具備全部的診斷功能，當(dāng)你進(jìn)入任何一個(gè)狀態(tài)時(shí)，都會(huì)通知到后面的控制單元，還有一個(gè)通信接口，要求也比較靈活。
NCV78663——大功率全LED大燈驅(qū)動(dòng)
目前，安森美半導(dǎo)體量產(chǎn)的第一代產(chǎn)品就是NCV78663，它是一個(gè)大功率全LED大燈驅(qū)動(dòng)。這個(gè)產(chǎn)品采用降壓—升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持兩路輸出，每路最大輸入電流1.4安，系統(tǒng)集成方案，外部元件極少。恒定的平均電流，高能效集成降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，可擴(kuò)展診斷功能。NCV78663可藉SPI接口和/或OTP設(shè)置來(lái)定制系統(tǒng)，單個(gè)器件支持多種系統(tǒng)配置，輻射至LED串的EMC較低。從幾瓦到50瓦左右的功率，均可達(dá)到90%的效率。
安森美半導(dǎo)體先進(jìn)的自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)
AFS就是智能自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)。當(dāng)你的車在拐彎時(shí)，車燈會(huì)隨著拐彎的方向自動(dòng)向這個(gè)方向照明，燈光可以左右輻射照，當(dāng)你上下坡時(shí)，燈光也可以上下擺動(dòng)。這種左右上下擺動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)，可由安森美半導(dǎo)體提供全方位的驅(qū)動(dòng)方案。以上講的是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)在量產(chǎn)的車型以及以前應(yīng)用LED大燈驅(qū)動(dòng)的車型方案。
矩陣式動(dòng)態(tài)智能全LED大燈
實(shí)際上，未來(lái)LED汽車全大燈的照明趨勢(shì)會(huì)是像素?zé)舻恼彰鳎袼責(zé)粢玫降腖ED是多顆的，可能達(dá)到上百顆。如奔弛新一代S級(jí)智慧型LED大燈。它的每個(gè)頭燈用到了56顆LED，每個(gè)LED能夠?qū)崿F(xiàn)分別點(diǎn)亮、熄滅或者是調(diào)整亮度，所以它基本上可以用LED組成任何光型，具備主動(dòng)轉(zhuǎn)向照明、拐彎輔助照明、鄉(xiāng)村道路、高速公路與濃霧模式，獨(dú)特的遮光功能能夠抹掉對(duì)向或同向行駛車輛的光照偽裝。
大燈中的LED可根據(jù)車前雷達(dá)和立體攝像機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)亮、熄滅或者是調(diào)整亮度動(dòng)作，在保證我們自己視線的同時(shí)避免對(duì)對(duì)方車輛造成炫目的影響。
當(dāng)車在拐彎時(shí)，光型會(huì)隨著車的行駛方向偏向一邊，因?yàn)樗荓ED矩陣的陣列，可以自動(dòng)控制開(kāi)哪些LED，關(guān)哪些LED，以改變聚光點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整照射范圍的功能。
當(dāng)我們的車通過(guò)雷達(dá)、紅外攝影頭等傳感器檢測(cè)到前方有車來(lái)時(shí)，大燈中的LED就自動(dòng)把這塊光型關(guān)掉，防止讓對(duì)方看不清楚，以避免發(fā)生交通事故。
當(dāng)我們檢測(cè)到前方有同方向行駛的車輛，智慧頭燈會(huì)自動(dòng)把中間的光型拉低，繞開(kāi)前方車輛輪廓，同時(shí)可以完全照到旁邊的路。因此在夜間行駛，可以一直開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈，行車安全性將大幅提升。
智慧頭燈還有特別的功能，可以識(shí)別出前方的行人，以大燈自動(dòng)快速地閃爍提醒行人避開(kāi)危險(xiǎn)，降低夜間意外的可能。現(xiàn)在一些奔弛都注備這些功能。
矩陣式動(dòng)態(tài)智能全LED大燈的結(jié)構(gòu)
這些功能是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？LED驅(qū)動(dòng)拓?fù)錈o(wú)非是兩種結(jié)構(gòu)，串聯(lián)或者并聯(lián)。安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都是選擇串聯(lián)結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵诓⒙?lián)結(jié)構(gòu)中，各顆LED在電氣特性方面的差異對(duì)照明系統(tǒng)的性能有顯著影響。例如，不同LED正極-負(fù)極電壓相差較大的話，可能會(huì)帶來(lái)大量散熱，使能耗增加，這時(shí)要求采用額外的散熱片。除非LED匹配得更好，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在汽車前大燈應(yīng)用領(lǐng)域的成功可能極為有限。
在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，LED串驅(qū)動(dòng)器提供恒流源，短路開(kāi)關(guān)可以關(guān)閉單個(gè)LED ，從而能夠根據(jù)需要來(lái)改變光束。如果在電路中增加輔助芯片，透過(guò)系統(tǒng)劃分，這樣就有可能避免并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固有的能耗及熱管理問(wèn)題。
安森美半導(dǎo)體的NCV78763以降壓—升壓LED驅(qū)動(dòng)IC充當(dāng)電流源，采用串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)每顆LED都能做單獨(dú)的開(kāi)關(guān)。比如LED像素?zé)舻囊螅褪且獙?shí)現(xiàn)每顆LED都能做單獨(dú)開(kāi)關(guān)，所以，在串聯(lián)的電路上，需要一個(gè)輔助的芯片，就是每個(gè)燈旁邊有一個(gè)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)燈的短路；當(dāng)它短路的時(shí)候，電流就從旁邊流過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)不同的LED都能做單獨(dú)的開(kāi)關(guān)，通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)控制每個(gè)燈的亮滅。這樣一種模塊化方法減少了元件數(shù)量，并減化應(yīng)用流程，因而也加速產(chǎn)品上市。NCV78763就是一個(gè)兩路的LED驅(qū)動(dòng)，多路開(kāi)關(guān)，安森美半導(dǎo)體計(jì)劃今年年底量產(chǎn)。
對(duì)于汽車客戶來(lái)說(shuō)，整個(gè)產(chǎn)品的周期比較長(zhǎng)，一般是三到五年，所以，一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)了，一定要保證今后的兩三年內(nèi)，能滿足不同客戶的需求。這種方案的好處，在于不管是增加還是減少LED的數(shù)量，我們只要改動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序就行了，應(yīng)用起來(lái)非常簡(jiǎn)單。
關(guān)于安森美半導(dǎo)體
安美森半導(dǎo)體是全球十大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，公司的在中國(guó)成立了汽車團(tuán)隊(duì)，專注于汽車領(lǐng)域。在汽車照明方面，提供高能效完整LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線，包括分立、標(biāo)準(zhǔn)及全定制產(chǎn)品在內(nèi)的豐富產(chǎn)品。不管是小電流的普通照明，轉(zhuǎn)向燈、室內(nèi)的閱讀燈，還是大電流的前照燈的應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體都有相關(guān)的解決方案。森美半導(dǎo)體所有汽車產(chǎn)品都通過(guò)AEC ——Q100認(rèn)證。目前，汽車市場(chǎng)營(yíng)業(yè)額大概占公司全球總營(yíng)業(yè)額的30%。
安森美半導(dǎo)體與領(lǐng)先汽車OEM合作開(kāi)發(fā)先進(jìn)的汽車照明方案，如像素?zé)艏夹g(shù)方案。在他們提供需求的時(shí)候，安森美半導(dǎo)體會(huì)根據(jù)相關(guān)資料做市場(chǎng)調(diào)研，然后跟他們一起共同開(kāi)發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。
