智能汽車直面照明設計

“在汽車照明設計中，廣泛應用固態(tài)照明實現(xiàn)時尚設計、駕駛輔助安全性和節(jié)能會是未來的趨勢，” 恩智浦半導體汽車固態(tài)照明產(chǎn)品線總經(jīng)理、高級總監(jiān)李曉鶴在談到汽車照明創(chuàng)新設計時表示：“未來安全互聯(lián)汽車的應用應該是豐富多彩的，舉例來說，越來越多的汽車會使用全LED頭燈或日行燈打造全車系一致的品牌元素;使用OLED作為尾燈來實現(xiàn)絢麗的動畫效果;使用超過20個LED智能節(jié)點調(diào)整車內(nèi)氛圍光;實時反映手動駕駛，自動駕駛，運動模式，節(jié)能模式等使用情景;再例如防眩智能遠光(Adaptive Driving Beam，簡稱ADB)，通過攝像頭偵測前方車輛，利用LED矩陣實現(xiàn)多個陰影區(qū)，避免前車受到強光干擾并提高駕駛安全性等都是目前熱門的設計實例。”

在談到各大整車廠照明設計趨勢時，李曉鶴進一步表示：“主機廠在推動固態(tài)照明中的路線各異。以時尚設計見長的歐洲，尤其是德系車型把固態(tài)照明提供的造型設計靈活性應用得淋漓盡致。照明造型設計已經(jīng)成為品牌形象的一部分，可以看成展現(xiàn)個性的設計語言。而以日系為代表的車型更多從新技術定位和節(jié)能減排出發(fā)，作簡單光源替代，卻在替換率上悄悄走在前面。但殊途同歸，無論是日系還是德系，都在自己的技術平臺上推出ADB系統(tǒng)。ADB系統(tǒng)可以改善夜間照明，為駕駛員贏得大約1.3秒的額外反應時間，考慮到未來更嚴格的碰撞測試標準會使攝像頭的普及率迅速增加，ADB系統(tǒng)作為ADAS的延伸其邊際成本會越來越低，或許逐漸會成為ADAS的標準組成部分。另外行業(yè)內(nèi)也在研究利用固態(tài)照明把可見光通信(LiFi)應用到移動互聯(lián)Car2X的可行性。”

平臺化設計有助于低成本與靈活擴展

上述創(chuàng)新技術的開發(fā)正向車輛制造商和車燈供應商提出了挑戰(zhàn)，他們必須在更短的開發(fā)時間內(nèi)構建出獨特的設計，同時仍具有良好的成本效益。因此，汽車制造商和車燈制造商不再完全采用單種產(chǎn)品設計，而是開發(fā)具有可擴展的靈活架構的平臺解決方案，來滿足多種不同需求。

對于這種改變，李曉鶴表示，“IC技術的改變，需要從終端用戶出發(fā)，現(xiàn)在的用戶需要自己的愛車時尚，體現(xiàn)個性，性價比高，需要不斷增加新功能，同時又能安全可靠，需求是很多元化的。同時，未來新車型的設計和生命周期會越來越短。整車廠為滿足用戶需求，需要快速、經(jīng)濟地為新車型定制照明系統(tǒng)，但也會帶來高昂的研發(fā)成本和更高的系統(tǒng)成本。對此，驅動平臺化設計應運而生。其基本原則是對未來多車型的固態(tài)照明驅動系統(tǒng)，包括電子參數(shù)，通道配置需求，功率分配，連接散熱等作統(tǒng)一規(guī)劃，然后建立軟硬件設計平臺，用盡可能小的改動適應不同車型項目需求，以降低研發(fā)采購成本，加快上市時間。同時，IC核心器件則必須有能力支持，用盡可能低的系統(tǒng)成本實現(xiàn)平臺高度的擴展性和靈活性。同時，汽車固態(tài)照明系統(tǒng)尤其是ADB，對IC的穩(wěn)定性、最高耐壓、最大電流輸出、大電流跨度下的相對精度、PWM范圍、效率、EMC、ESD、系統(tǒng)安全級別(ASIL)都有極高的要求，因此在市場上成熟的平臺化產(chǎn)品屈指可數(shù)。”

憑借在汽車半導體及模擬混合信號產(chǎn)品長期的技術積累，恩智浦針對汽車固態(tài)照明設計開發(fā)解決方案，并利用其領先的汽車級高電壓數(shù)?；旌瞎に嘇BCD9技術 ( 一個用于混合信號高壓集成的獨特平臺)，成功量產(chǎn)多通道LED驅動器芯片組(ASLx500和ASLx415)，可滿足業(yè)界對單個靈活的可擴展平臺架構的需求。該芯片組合可提供架構相似，管腳兼容的1/2/4相升壓和2/3通道降壓芯片系列，通過搭配組合可以實現(xiàn)同一軟硬件架構下任意多通道(LED串)的靈活擴展，支持最大80V，140W照明系統(tǒng)，和3A最大LED電流輸出。李曉鶴表示“這種平臺架構可以適應從小電流高精度日行燈、迎賓燈，到大電流遠近光燈，再到高電壓小電流ADB矩陣的各種要求。未來的產(chǎn)品系列也會延伸到單通道和多通道增強版以及ADB矩陣控制器，激光驅動等。”

圖：使用 NXP LED驅動芯片組ASLx500，ASLx415和系統(tǒng)基礎級芯片UJA116x, UJA107x, UJA113x搭建的可擴展LED大燈平臺架構，被廣泛使用在下一代2-12通道LED大燈車型中。

該IC產(chǎn)品組合將有助于實現(xiàn)車輛頭燈和尾燈的新型和現(xiàn)有全方位LED照明功能。這些功能既包括簡單的外部LED照明，也包括各種高級功能，例如LED高級遠光燈、LED矩陣前照燈、無眩光遠光燈，在未來的高級駕駛輔助系統(tǒng)中，它們都將成為至關重要的安全部件。對于這種能涵蓋所有車輛照明方式的能力，李曉鶴補充道，“前燈固態(tài)照明根據(jù)功能，造型設計的不同在通道(LED串)數(shù)量，電壓，驅動電流電流精度，PWM范圍，總功率，動態(tài)負載特性，效率和散熱方式等參數(shù)上跨度很大，而往往在電子平臺設計中每個通道的參數(shù)是不確定的，會根據(jù)最終項目的燈具匹配而變化。一個真正的平臺產(chǎn)品必須能在統(tǒng)一架構下滿足絕大部分系統(tǒng)的需求，這也是這款LED驅動芯片組的定位。”

據(jù)介紹，LED驅動IC產(chǎn)品組合(ASLx500和ASLx415)是業(yè)界第一個雙級升降壓分立式多通道芯片組。和同類其它產(chǎn)品相比，這種架構具有更好的擴展性和靈活性。在主機廠總體規(guī)劃全系LED平臺中受青睞。同時獨特的外置MOSFET更有利于EMC和散熱設計，而且也把可以支持的最大電流從同類產(chǎn)品的1.4A提高到3A，以適應逐步發(fā)展的大電流LED需求。芯片組提供的靈活性使客戶可以根據(jù)最終需求靈活配置IC和外圍器件，在多通道，尤其是超過3通道的情況下可以節(jié)省LED驅動部分系統(tǒng)成本約10-20%。

協(xié)同合作共降設計難度

“汽車照明正在經(jīng)歷的變革只是全球汽車業(yè)所經(jīng)歷行業(yè)轉型的縮影，技術創(chuàng)新會帶來產(chǎn)業(yè)鏈結構的調(diào)整和游戲規(guī)則的變化，這對中國的參與者而言機遇多于挑戰(zhàn)。”對于如何在變革機遇中處理設計挑戰(zhàn)，李曉鶴也給出自己的建議，“我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)很多主機廠，燈具廠都有固態(tài)照明的發(fā)展考慮，但電子設計實力并不是他們傳統(tǒng)的強項。 LED驅動系統(tǒng)尤其是大功率系統(tǒng)在器件選型，軟硬件控制，保護，診斷，CAN/LIN通訊，散熱，EMC設計方面有很多挑戰(zhàn)，需要長期的經(jīng)驗積累。對此，恩智浦除了提供全面的文檔，樣片及演示系統(tǒng)外，還可以提供參考設計，設計審閱，現(xiàn)場調(diào)試等服務。對于設計師而言，我們還建議可以對最終用戶需求和未來3-5年發(fā)展方向作全局規(guī)劃，建立相對標準的軟硬件平臺。從平臺和系統(tǒng)角度提升性能，優(yōu)化成本。主機廠，燈具廠，系統(tǒng)集成商和芯片供應商共同協(xié)作，一同規(guī)劃未來路圖和技術演進。