針對(duì)汽車照明的LED日行燈(DRL)方案

　　盡管LED的價(jià)格相較于傳統(tǒng)照明仍不夠平民，但財(cái)大氣粗的汽車行業(yè)并不差錢。作為高檔奢侈品，汽車的靈魂就是品質(zhì)。LED憑借長(zhǎng)壽命、低功耗成功打入了汽車市場(chǎng)。據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，LED的使用壽命是傳統(tǒng)光源的20～25倍，比鹵素?zé)糸L(zhǎng)10倍。和傳統(tǒng)光源相比，同等功率LED輸出的流明比普通燈泡高3～4倍，比鹵素?zé)舾?～3倍。使用LED還有助于提升燃油經(jīng)濟(jì)性，有效降低二氧化碳的排放量。以日行燈來(lái)說(shuō)，普通燈泡行駛每公里二氧化碳排放量為1.2g，LED則減少至0.58g。

　　【表格1 LED日行燈與傳統(tǒng)光源的能耗對(duì)比】

　　來(lái)源：密歇根大學(xué)交通研究所

　　LED驅(qū)動(dòng)電路工程大，一體化方案一手包辦

　　隨著LED技術(shù)的不斷成熟，汽車行業(yè)對(duì)LED應(yīng)用于儀表盤、車內(nèi)環(huán)境照明早已輕車熟路，LED正逐步攻占剎車燈、霧燈、近光燈、遠(yuǎn)光燈、日行燈以及自適應(yīng)前燈(AFS)等車外信號(hào)指示、前燈照明。汽車照明運(yùn)用LED固然大有裨益，但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面仍有不少問(wèn)題有待克服。NXP汽車電子事業(yè)部全球銷售與市場(chǎng)副總裁Drue Freeman指出，LED應(yīng)用于車外照明的挑戰(zhàn)在于需要集成化、靈活化和網(wǎng)絡(luò)化的驅(qū)動(dòng)器。

　　典型的汽車照明架構(gòu)依托于車身控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)控制照明，傳統(tǒng)的燈泡方案只需要一個(gè)開關(guān)執(zhí)行車身控制模塊的指令，控制電路相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。一旦轉(zhuǎn)向LED照明方案之后，照明控制電路立刻變得繁復(fù)。由于LED的色溫、輸出光通量和環(huán)境溫度有密切關(guān)系，需要采用MCU作為控制中心，根據(jù)環(huán)境溫度和光亮信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整LED的亮度，采集led上的信息并反饋到車身控制模塊，由此增加調(diào)壓、信號(hào)調(diào)節(jié)、溫度反饋、短路保護(hù)、電磁濾波等一系列電子器件。從成本考慮，相較于傳統(tǒng)照明光源的驅(qū)動(dòng)電路，LED架構(gòu)的成本更高;從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，復(fù)雜電路無(wú)形中提高了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，電子元器件故障排查難度也隨之加大。

　　傳統(tǒng)燈泡方案和LED照明電路對(duì)比

　　因此，提高LED照明控制模塊集成度不僅減少芯片占用電路板空間，通過(guò)減少電路中元件的使用量還有助于提高系統(tǒng)可靠性，減少系統(tǒng)開支。

　　NXP推出的全集成式高度靈活型驅(qū)動(dòng)器芯片ASL1010NTK和ASL1010PHN集成了諸多核心功能，如直接LED溫度反饋、LED故障檢測(cè)、內(nèi)部脈寬調(diào)制(PWM)和短路保護(hù)等。采用該緊湊型芯片無(wú)需外置MCU就能構(gòu)建LED照明控制電路。此外，在電流輸入傳導(dǎo)過(guò)程中，紋波電流會(huì)明顯地體現(xiàn)在LED表現(xiàn)上，一般通過(guò)濾波器避免紋波電流對(duì)LED的影響，該解決方案有效消除了紋波電流避免使用外部濾波器，大幅減少驅(qū)動(dòng)電路所需的外部元件。Drue Freeman給出的參考設(shè)計(jì)中，該芯片搭配11個(gè)外部元件就可以實(shí)現(xiàn)同類LED驅(qū)動(dòng)方案需要20多個(gè)元件才能實(shí)現(xiàn)的電路功能。

　　ASL1010NTK為8引腳版本，3×3mm的封裝尺寸可以和LED集成在同一個(gè)印刷線路板上，ASL1010PHN為同系列的16引腳版本，含有直接分級(jí)電阻輸入，并增加短路保護(hù)功能，防止連線等錯(cuò)誤損壞LED。這兩款產(chǎn)品將于今年12月推出首批樣品，明年正式投入生產(chǎn)。

　　靈活支持多種LED方案，防止LED過(guò)熱有高招

　　LED已廣泛應(yīng)用于汽車照明，即使是難啃的頭燈也有敢于吃螃蟹的廠商開始采用LED。然而不同的汽車照明應(yīng)用，照明模塊所使用的LED數(shù)量不一，驅(qū)動(dòng)電路也各不相同。照明控制器件需要更強(qiáng)大、更靈活的方案，以快速導(dǎo)入LED設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮LED的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。NXP推出的這款系統(tǒng)解決方案可以支持1～20個(gè)LED串聯(lián)，輸出電壓范圍為6V～60V，可以支持不同的汽車平臺(tái)，包括混合動(dòng)力車。

　　另外，不同LED制造廠商、不同LED批次之間的特性也存在差異，而LED陡峭的正向特性會(huì)讓驅(qū)動(dòng)電壓上的少許變化就引起驅(qū)動(dòng)電流的強(qiáng)烈波動(dòng)。因此，LED廠商必須根據(jù)LED色澤、亮度劃分不同級(jí)別，以往需要按各級(jí)別分別設(shè)計(jì)、優(yōu)化LED驅(qū)動(dòng)電路。由此不難理解LED照明產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)固定向特定LED制造商采購(gòu)的鎖定效應(yīng)了。NXP此番推出的ASL1010 PHN(16引腳版本)有望為L(zhǎng)ED照明松綁，它可以根據(jù)不同LED的特性分配分級(jí)電阻從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的靈活性，賦予系統(tǒng)廠商設(shè)計(jì)、采購(gòu)LED燈時(shí)更多的自由度。

　　由于目前LED技術(shù)的限制，LED光電轉(zhuǎn)換效率還有待提高，損失的電能以熱能的方式釋放，導(dǎo)致LED周圍溫度過(guò)高進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的光衰問(wèn)題，更要命的是，LED使用壽命因此大幅縮水。大功率前燈的耗電量大，散熱問(wèn)題最為突出，這也是至今LED頭燈難以普及的癥結(jié)所在。ASL1010NTK和ASL1010PHN通過(guò)溫度反饋，并結(jié)合PWM調(diào)節(jié)流經(jīng)LED的電流來(lái)防止LED過(guò)熱的問(wèn)題。

　　這兩款產(chǎn)品是NXP針對(duì)汽車LED照明驅(qū)動(dòng)推出的首款產(chǎn)品，老牌汽車電子供應(yīng)商N(yùn)XP的血液里流淌著拆分前飛利浦照明的基因，相信他對(duì)于汽車LED照明的規(guī)劃不會(huì)止步于此。Drue Freeman透露，NXP對(duì)于車用LED驅(qū)動(dòng)芯片有長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，不久的將來(lái)會(huì)針對(duì)低電流驅(qū)動(dòng)器集成電源開關(guān)，集成總線接口(CANLIN接口)，以及多通道的驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)燈組形成光速的效果。最讓人興奮的是NXP將LED驅(qū)動(dòng)器的集成度再推上一個(gè)新高度——無(wú)傳感器的溫度感測(cè)，屆時(shí)LED驅(qū)動(dòng)芯片將無(wú)需溫度反饋電阻即可感知LED的溫度。