几种现有及将来的汽车LED照明驱动创新方案

    在未来8年，汽车照明系统整体年复合增长率几达10%，市场发展潜力巨大，而用于此类系统的驱动器也将有类似的增长。

汽车照明的驱动器要求

    LED是根据电流而改变亮度的器件，而LED驱动器通过调节一个LED或LED串的功率，提供恒定的光输出。每一汽车照明方案都需要一个独特的驱动设计，工程师需根据不同的要求如串联或并联、高功率或低功率以及成本或功能等等，为特定应用选择合适的LED驱动器以尽量提升能效。

    决定哪种LED驱动器最适用于其应用的因素包括：

    每一功能的LED总功率？这是决定LED驱动器拓扑结构的关键。

    电子环境温度？例如，尾灯需要更亮的LED，最好选择能效更高的开关驱动器而不是高功耗的线性驱动器，以在较高功率电平下更保持冷却工作。

    改变LED配置的灵活性可使用基准电压控制和脉宽调制控制等多种亮度方法完成光的调整。宽工作电源范围提供电源配置和可驱动的LED数量。

    支持的特性比如自动调光、个别的LED控制、颜色改变。

    支持的故障诊断和符合安全标准比如热警报、热关断、开/短路、过流保护、过/欠压和单一LED失效。

图1 用于LED照明的驱动器方案

    将来的照明驱动器将需具备以下因素以支持汽车厂商的系统要求：

可扩展，拥有灵活的硬件，以支持将要上市的不同的汽车应用和要求；
在同一模块内有不同的驱动器需求：高压气体放电灯（HID）、LED等；
随着驱动器加添更多的功能，须考虑增强故障诊断功能；
可靠的LED电流控制，提升驱动器的可靠性。

安森美半导体的汽车照明创新

    汽车照明应用将在汽车内部和外部激增，照明系统将在所有汽车细分市场越来越普及。市场的扩张将相应推动更多的硅发展。安森美半导体积极配合此市场趋势，集中于线性、开关式驱动器以及大宗商用/通用及系统集成方案，持续推动汽车照明市场的高能效创新。

（一）当今汽车内部照明

    当今汽车内部照明大多采用白光LED驱动器和RGB红绿蓝可编程驱动器。

    明亮的白光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，但它有别于标准灯泡，可为驾驶员提供温馨舒适的氛围，它的调光斜率特性可产生独特和差异化的造型及效果。安森美半导体为这类应用提供分立的或恒流稳流硅方案。

    而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。其色彩准确度需校准，而且单独的LIN对应一个RGB，再加上区域调光，这些都是满足汽车厂商要求的重要特性。安森美半导体可提供线性系统基础芯片（SBC）用作此类应用，SBC接口经由LIN总线，提供驱动RGBLED的所有功能。

图2 RGB驱动器用于汽车内部照明

（二）当今汽车外部照明——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。

图3 汽车尾灯

（三）当今汽车外部照明——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（如图4所示）。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。

图4 LED前照灯应用于DRL的两种常见方案

    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。

    从成本上来说，先进的照明系统较标准照明系统贵，但可相应减少功能以迎合中低成本汽车。此外，它还具备可扩展性，可根据需要适当扩展以用于各类汽车。

    安森美半导体提供双通道LED驱动器、步进电机驱动器用于自适应前大灯系统（AFS）。这些系统进一步提升安全水平，提供照明单元，可根据驾驶环境、速度及车辆负载移动和旋转。双通道LED驱动器特性包括：集成功率LED、系统级芯片，提供达125dc的氛围，适用于中、高总功率。而步进电机驱动器提供双极步进驱动、微步进、停转检测、LIN、I2C和SPI接口，以及达125dc氛围等特性。

将来的汽车照明方案——像素/矩阵前大灯

    从电机控制迈向使用像素/矩阵前大灯系统是将来汽车照明的一大重点趋势，它采用系统模块化的平台设计，提供超越当今前照灯方案的众多优势，通过高科技及创新设计提升汽车形像，支持50%至80%甚至更多地使用全静态无眩光远光灯，可根据环境和迎面驶来的汽车调节照明系统，为驾驶员提供在所有情况下的更高能见度，运用LED技术，无移动部件，更安全更可靠。此外，由于具多个空白区域，和可调节的每一像素的发光功率，并可快速切换，可扩展更多功能。

    LEDAFS像素/矩阵系统由LED专用标准产品（ASSP）、FET、LDO、整流器、逻辑、齐纳、保护等元器件组成。安森美半导体现可提供除微控制器外的所有半导体元件。随着系统越来越标准化，这微控制器可嵌入到一个专用集成电路（ASIC），支持潜在的安森美半导体单芯片硅方案。

    安森美半导体的NCV78247像素/矩阵控制器，能驱动4个LED串、集成调光控制器、内置过压/欠压、过温、短路/开路检测（包括LED旁路开路）、SPI接口、输出故障、输出段可配置、可提供SPI通信和板载微控制器等等（图5）。

图5 NCV78247像素/矩阵控制器

结语

    汽车照明驱动市场将持续需要驱动器组合，支持从最简单的分立器件到使用组合技术的方案，为汽车外型设计提供更多可能，并提升行车安全系数和燃油经济性。像素/矩阵前大灯是将来前照灯的重点趋势。安森美半导体因应市场发展，持续推动汽车照明市场的创新，提供一系列高能效驱动器和控制器，能满足低、中、高档各层次汽车照明的安全、节能及造型的需求。