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紧凑型LED驱动问世 通吃汽车照明电路

类别:行业资讯 发布时间:2012-03-01

  愈行愈近的2011年,对于以欧洲为目标市场的车厂而言,意味着ECE R87实行的时限将至。早在2008年欧盟已经公告,自2011年2月开始,新型小轿车、小货车均需配备日行灯(DRL),其他货车、大巴也将在2012年8月7日起配备。奥迪旗下A8、R8以及A4系列均已配有LED日行灯,从著名汽车制造商积极跟进日行灯推广的行动来看,LED采用率最高,显然欧盟此举将进一步加速车用LED市场的增长。
  尽管LED的价格相较于传统照明仍不够平民,但财大气粗的汽车行业并不差钱。作为高档奢侈品,汽车的灵魂就是品质。LED凭借长寿命、低功耗成功打入了汽车市场。
  据美国能源部统计,LED的使用寿命是传统光源的20~25倍,比卤素灯长10倍。和传统光源相比,同等功率LED输出的流明比普通灯泡高3~4倍,比卤素灯高2~3倍。使用LED还有助于提升燃油经济性,有效降低二氧化碳的排放量。以日行灯来说,普通灯泡行驶每公里二氧化碳排放量为1.2g,LED则减少至0.58g。

表1 LED日行灯与传统光源的能耗对比
  LED驱动电路工程大,一体化方案一手包办
  随着LED技术的不断成熟,汽车行业对LED应用于仪表盘、车内环境照明早已轻车熟路,LED正逐步攻占刹车灯、雾灯、近光灯、远光灯、日行灯以及自适应前灯(AFS)等车外信号指示、前灯照明。汽车照明运用LED固然大有裨益,但在系统设计方面仍有不少问题有待克服。NXP汽车电子事业部全球销售与市场副总裁Drue Freeman指出,LED应用于车外照明的挑战在于需要集成化、灵活化和网络化的驱动器。
  典型的汽车照明架构依托于车身控制模块来实现控制照明,传统的灯泡方案只需要一个开关执行车身控制模块的指令,控制电路相对来说比较简单。
  一旦转向LED照明方案之后,照明控制电路立刻变得繁复。由于LED的色温、输出光通量和环境温度有密切关系,需要采用MCU作为控制中心,根据环境温度和光亮信号实时调整LED的亮度,采集LED上的信息并反馈到车身控制模块,由此增加调压、信号调节、温度反馈、短路保护、电磁滤波等一系列电子器件。从成本考虑,相较于传统照明光源的驱动电路,LED架构的成本更高;从系统设计角度来说,复杂电路无形中提高了系统的风险,电子元器件故障排查难度也随之加大。

  传统灯泡方案和LED照明电路对比
  因此,提高LED照明控制模块集成度不仅减少芯片占用电路板空间,通过减少电路中元件的使用量还有助于提高系统可靠性,减少系统开支。
  NXP推出的全集成式高度灵活型驱动器芯片ASL1010NTK和ASL1010PHN集成了诸多核心功能,如直接LED温度反馈、LED故障检测、内部脉宽调制(PWM)和短路保护等。采用该紧凑型芯片无需外置MCU就能构建LED照明控制电路。此外,在电流输入传导过程中,纹波电流会明显地体现在LED表现上,一般通过滤波器避免纹波电流对LED的影响,该解决方案有效消除了纹波电流避免使用外部滤波器,大幅减少驱动电路所需的外部元件。Drue Freeman给出的参考设计中,该芯片搭配11个外部元件就可以实现同类LED驱动方案需要20多个元件才能实现的电路功能。
  ASL1010NTK为8引脚版本,3×3mm的封装尺寸可以和LED集成在同一个印刷线路板上,ASL1010PHN为同系列的16引脚版本,含有直接分级电阻输入,并增加短路保护功能,防止连线等错误损坏LED。这两款产品将于今年12月推出首批样品,明年正式投入生产。
  灵活支持多种LED方案,防止LED过热有高招
  LED已广泛应用于汽车照明,即使是难啃的头灯也有敢于吃螃蟹的厂商开始采用LED。然而不同的汽车照明应用,照明模块所使用的LED数量不一,驱动电路也各不相同。照明控制器件需要更强大、更灵活的方案,以快速导入LED设计,充分发挥LED的节能优势。NXP推出的这款系统解决方案可以支持1~20个LED串联,输出电压范围为6V~60V,可以支持不同的汽车平台,包括混合动力车。
  另外,不同LED制造厂商、不同LED批次之间的特性也存在差异,而LED陡峭的正向特性会让驱动电压上的少许变化就引起驱动电流的强烈波动。因此,LED厂商必须根据LED色泽、亮度划分不同级别,以往需要按各级别分别设计、优化LED驱动电路。由此不难理解LED照明产业出现固定向特定LED制造商采购的锁定效应了。NXP此番推出的ASL1010 PHN(16引脚版本)有望为LED照明松绑,它可以根据不同LED的特性分配分级电阻从而实现驱动电路的灵活性,赋予系统厂商设计、采购LED灯时更多的自由度。
  由于目前LED技术的限制,LED光电转换效率还有待提高,损失的电能以热能的方式释放,导致LED周围温度过高进而引发严重的光衰问题,更要命的是,LED使用寿命因此大幅缩水。大功率前灯的耗电量大,散热问题最为突出,这也是至今LED头灯难以普及的症结所在。ASL1010NTK和ASL1010PHN通过温度反馈,并结合PWM调节流经LED的电流来防止LED过热的问题。
  这两款产品是NXP针对汽车LED照明驱动推出的首款产品,老牌汽车电子供应商NXP的血液里流淌着拆分前飞利浦照明的基因,相信他对于汽车LED照明的规划不会止步于此。Drue Freeman透露,NXP对于车用LED驱动芯片有长远的规划,不久的将来会针对低电流驱动器集成电源开关,集成总线接口(CAN\LIN接口),以及多通道的驱动器用于驱动灯组形成光速的效果。最让人兴奋的是NXP将LED驱动器的集成度再推上一个新高度——无传感器的温度感测,届时LED驱动芯片将无需温度反馈电阻即可感知LED的温度。
 

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