智能RGB LED在未来汽车照明中的作用

介绍

汽车照明中已经广泛采用RGB LED灯具。

由于当前市场需求希望有更加舒适、智能的驾驶汽车出现，汽车照明也变得越来越重要和具有挑战性。

因此，在未来的汽车照明设计中，除了要重视内部照明设计外，还要考虑车辆通过灯光与照明与周围环境的交互，这也是很关键的一点。

因此，能够降低成本，简化安装需求，并且扩展LED照明和显示功能的新型RGB LED的概念对于未来的汽车照明是很有必要的。

目前已知的解决方案都非常复杂，同时成本也很高。

所以很显然，下一步技术发展应该是研究如何将智能LED驱动与RGB LED集成为小尺寸的封装器件。

现有RGB系统

目前，为了单独控制RGB LED灯，每个独立的RGB LED都需要一个独立的微型控制器，包含LED的特征数据（见图1.1）。

这种微型控制器成本很高，而且为了编写存储控制LED特征数据的程序，也需要特定的设备和工具。

因此，这种解决方案对于大规模的应用来说过于麻烦而且昂贵，同时，也无法捕捉和改变单独LED的寿命参数，例如工作温度。

此外，考虑到未来系统的维修与替换，这样的解决方案对于汽车照明来说的确不太友好。



图1.1 包含单个LED的模块



图1.2展示了采用RGB系统的大规模模块，每个模块包含多个LED。

这个系统由大量的元件组成，元件之间有着复杂的布线方式。

另外，系统也需要软件来管理LED特征数据校准的查找表格。

大部分这样的系统，都设有单向通信的模式，这会导致LED驱动响应变慢，而且每个LED需要高频信号来驱动，可能会产生电磁干扰。

除此之外，单个LED的损坏，将会导致其他元件随之被替换，导致微型控制器要相应改变，而且LED特征数据表也需要更新。我们是不希望这样的情况出现的。



图1.2 包含多个LED的模块


智能RGB系统

很明显，RGB系统的一个解决方案就是将三种LED（红、绿、蓝）与智能LED驱动集成在一个单个的元件中。

这种新型元件对用户来说具有以下特点：

1. 元件中包含所有LED的特征数据
2. 驱动器可以驱动和校准RGB LED光色，使之达到某个确定的颜色
3. 元件可以通过高速串行总线与微型控制器进行通信，并且允许控制器对多个RGB LED进行寻址
4. RGB LED所有的修正操作，例如修正随温度变化的某些参数，都可以直接通过LED驱动器来实现

Dominant提出了一种新型智能RGB封装，将LED驱动直接与三色RGB LED集成在2.8mm×3.6mm×0.65mm的小尺寸元件上（见图2）。

电流部分的设计是基于“无引线外壳”的配置，这是为了减少整个封装的热阻；Rth和基座的热阻。
这部分所有的端口接头也做了镀金设计，是为了满足消费者提出的严格的耐腐蚀要求。
元件将会以卷带形式包装，并且符合所有SMT贴片标准。
另外，元件的湿气敏感性的理想等级是2级。



图2 智能RGB封装


LED满足了汽车制造商的愿望，可以实现在汽车的整个寿命中，都能持续稳定的表现出均匀且精确的颜色。

图3展示了一种确保精确度的三步法的应用。所有修正的数据都会以不易损失的形式存储在LED驱动器中。另外，LED驱动器中还装有温度传感器，这样驱动就可以自动执行必要的补偿，用来确保最后光色的精确度。

在实际应用中，用户可以通过串行总线发出一系列命令，来将设定好的期望光色数据传送到智能RGB元件当中。整个应用程序的实现不需要任何物理修正过程或者是复杂的驱动电路设计。



图3 


系统结构

图4展示了智能RGB LED系统的简单结构，控制单元之间可以实现高速双向串行通信，包含高达4096个LED。

所有的信息都可以同时并行传入LED，而不会像菊链一样有延迟。2M/s的串行数据速率可以保证在10ms之内更新380个LED的数据。
因此，可以在0.15秒之内读取所有LED（最多4096个）。



图4 智能RGB LED系统结构

比较

表格1总结了当前RGB系统和未来RGB系统的差异。未来的RGB系统是直接并且可扩展的。这样会节约成本，同时也可以为市场创造新的机会。
表1 智能RGB系统的优势

总结

汽车市场一直在期待智能RGB LED系统的出现。这样LED使用者就不必考虑修正、温漂和色漂之类的问题了，LED分级将会成为历史。

同时，解决方案的提供商面临的技术壁垒将逐渐消失。

更关键的是，成本的极大下降会带来RGB LED未来更广阔的应用。

我们认为，智能RGB对于未来汽车内部和外部照明来说，都是非常好的解决方案。