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汽車LED燈市場需求前景與解決方案

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2014-07-21  作者:陳遠(yuǎn)紅  瀏覽次數(shù):710
核心提示:日前,有業(yè)內(nèi)專家表示,照明行業(yè)最賺錢的部分是半導(dǎo)體照明和汽車照明。不管這種判斷是否準(zhǔn)確,可以肯定的是LED汽車照明的潛力是巨大的,前景可謂一片光明。當(dāng)前,汽車應(yīng)用的情況及以后的發(fā)展趨勢如何,我們來看專業(yè)廠家的介紹,下面是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)場應(yīng)用工程師焦連勝的演講稿《汽車LED燈市場需求前景與解決方案》,這里同時介紹了安森美在研發(fā)中的新一代像素LED全大燈的概念和產(chǎn)品。
     目前,有市場調(diào)查表明,LED照明領(lǐng)域未來最有前景的行業(yè)除了智能照明,還有LED汽車照明。可以肯定LED汽車照明的潛力是巨大的,前景一片光明。當(dāng)前,汽車應(yīng)用的情況及以后的發(fā)展趨勢如何,我們來看專業(yè)廠家的介紹,下面是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)場應(yīng)用工程師焦連勝的演講稿《汽車LED燈市場需求前景與解決方案》,這里同時介紹了安森美半導(dǎo)體在研發(fā)中的新一代像素LED全大燈的概念和產(chǎn)品。
 
照片 1837
     汽車LED照明——不僅僅是漂亮
     目前,汽車?yán)锖芏嗯浼加玫搅薒ED燈,如空調(diào)、儀表、車載收音機按鍵、屏幕的背光等,安森美半導(dǎo)體的這些產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟,以后將重點做汽車的照明燈、室內(nèi)的照明燈、前大燈、路燈、尾燈等等,實際上,這些產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體也都有齊全的型號。為什么汽車上一定要用LED照明?除了比傳統(tǒng)的燈光美觀之外,還可幫助提升汽車的主動安全性能。
 
     據(jù)美國全國公路交通安全管理局(NHTSA)和歐洲委員會(EC)統(tǒng)計,雖然只有25%的駕駛是在夜間和光線不足期間,但卻有40%的死亡和重傷事故發(fā)生在這段時間。可見,在光線不好的時候交通事故發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于白天。
 
     汽車照明是主動安全的重要組成部分。為了提高汽車的主動安全,長期以來,人們致力于開發(fā)各種汽車照明方案,以保護駕駛員、車上人員、路邊行人的安全,比如AFS(自適應(yīng)前大燈),可改善夜間拐彎時照明,還有DRL(日間行車燈),用于改善日間行車安全。我們看到很多汽車,特別是國產(chǎn)的品牌,可能幾萬塊錢的車都配備了日間行車燈,而在國外,日間行車燈已經(jīng)是法規(guī)強制要求,相信在不遠(yuǎn)的將來,國內(nèi)也會有相關(guān)的法規(guī)來做這個規(guī)定。
 
     跟普通的白熾燈、鹵素?zé)暨有目前比較流行的氙氣大燈相比,LED照明有哪些好處呢?首先,LED燈的響應(yīng)速度快,用于剎車燈可以增加后車剎車距離,用于轉(zhuǎn)向燈有更好的警示效果,這個在汽車安全上是非常重要的,而傳統(tǒng)的氙氣大燈,差一點的驅(qū)動,要兩三秒燈才能亮,達(dá)到最佳亮度要四五秒鐘的時間;其次,LED的亮度高,但光線卻沒有氙氣大燈那么刺眼;再次,LED的能耗與傳統(tǒng)的白熾燈、鹵素?zé)暨有氙氣大燈都要低很多,還有壽命長,體積小,使LED汽車照明能有豐富的形狀和線條變化,可提高辨識度等。
 
     線性及開關(guān)LED驅(qū)動器方案
     大部分汽車用到電阻式的驅(qū)動方式,很便宜,但是它的缺點是隨著輸入電壓的波動,燈光會閃爍,因為隨著電流的變化,LED發(fā)光強度也會發(fā)生明顯的變化。目前,這種低電流的產(chǎn)品,安森美半導(dǎo)體主推的是從10 毫安到200毫安恒流的產(chǎn)品,這些都是線性的降壓產(chǎn)品。還有功率大點的線性降壓驅(qū)動方案,如果再大一點的電源,就是現(xiàn)在的主流DC-DC開關(guān)電源,開關(guān)電源跟線性的相比,它有可能會引入EMI的干擾問題。
 
     因為EMC在汽車上的要求是非常嚴(yán)格的,從電阻到DC-DC整個產(chǎn)品,隨著對它能效要求的提高,包括驅(qū)動的穩(wěn)定性,它克服的復(fù)雜度及成本也會出現(xiàn)變高的趨勢。目前汽車上用到的主要LED驅(qū)動的零配件,比如汽車的車燈,日間行車燈、尾燈照明等等,安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都有覆蓋。同時,安森美半導(dǎo)體正將LED全大燈照明作為一個重點拓展領(lǐng)域。
 
     目前 ,市場上有一些汽車開始全用LED大燈,如奧迪,寶馬,雖然這些是比較高端的車型,但近期從十幾萬到二十幾萬的車,也已經(jīng)開始配備LED大燈,最早的LED大燈的概念,是2008年奧迪提出來的,奧迪的燈做得非常漂亮。2008年奧迪R8全球第一次采用全LED前大燈,如近光、遠(yuǎn)光、轉(zhuǎn)向燈、日間行車燈等非常漂亮。目前,截止去年為止,整個LED大燈的市場占有率非常的低,但是根據(jù)SNE Research 調(diào)查的資料,預(yù)計到2020年這個市場將超過50%。
 
     全LED大燈對驅(qū)動的要求
     目前,我們看到全LED大燈燈珠的數(shù)量比較少,一般是8顆到12顆組成的光型,大部分采用的是串聯(lián)升壓的驅(qū)動,支持從單個LED到多個LED串,而且必須支持PWM調(diào)光(如用于示廓燈),就是調(diào)節(jié)光的亮度。
 
     很多方案都是單芯片、集成的方案,安森美半導(dǎo)體有分立或集成方案,也可根據(jù)客戶需求,提供定制的芯片。還有以上講到的EMC,因為大功率驅(qū)動都是用DC-DC的集成芯片去做,這里面對一個很大的問題,就是EMC輻射的問題,作為一個芯片的制造商,在芯片設(shè)計的時候,要充分考慮到這些問題,還有LED散熱以及汽車上其他的應(yīng)用,要做很多保護。實際上,汽車的要求非常高,所有的對外接口,基本上全部要對電源、對地做保護,過熱,開始檢測、過壓等等,安森美半導(dǎo)體的芯片具備全部的診斷功能,當(dāng)你進(jìn)入任何一個狀態(tài)時,都會通知到后面的控制單元,還有一個通信接口,要求也比較靈活。
 
      NCV78663——大功率全LED大燈驅(qū)動
     目前,安森美半導(dǎo)體量產(chǎn)的第一代產(chǎn)品就是NCV78663,它是一個大功率全LED大燈驅(qū)動。這個產(chǎn)品采用降壓—升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),支持兩路輸出,每路最大輸入電流1.4安,系統(tǒng)集成方案,外部元件極少。恒定的平均電流,高能效集成降壓開關(guān)穩(wěn)壓器,可擴展診斷功能。NCV78663可藉SPI接口和/或OTP設(shè)置來定制系統(tǒng),單個器件支持多種系統(tǒng)配置,輻射至LED串的EMC較低。從幾瓦到50瓦左右的功率,均可達(dá)到90%的效率。
 
     安森美半導(dǎo)體先進(jìn)的自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)
AFS就是智能自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)。當(dāng)你的車在拐彎時,車燈會隨著拐彎的方向自動向這個方向照明,燈光可以左右輻射照,當(dāng)你上下坡時,燈光也可以上下擺動。這種左右上下擺動功能的實現(xiàn),可由安森美半導(dǎo)體提供全方位的驅(qū)動方案。以上講的是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)在量產(chǎn)的車型以及以前應(yīng)用LED大燈驅(qū)動的車型方案。
 
     矩陣式動態(tài)智能全LED大燈
     實際上,未來LED汽車全大燈的照明趨勢會是像素?zé)舻恼彰鳎袼責(zé)粢玫降腖ED是多顆的,可能達(dá)到上百顆。如奔弛新一代S級智慧型LED大燈。它的每個頭燈用到了56顆LED,每個LED能夠?qū)崿F(xiàn)分別點亮、熄滅或者是調(diào)整亮度,所以它基本上可以用LED組成任何光型,具備主動轉(zhuǎn)向照明、拐彎輔助照明、鄉(xiāng)村道路、高速公路與濃霧模式,獨特的遮光功能能夠抹掉對向或同向行駛車輛的光照偽裝。
 
     大燈中的LED可根據(jù)車前雷達(dá)和立體攝像機的數(shù)據(jù)進(jìn)行點亮、熄滅或者是調(diào)整亮度動作,在保證我們自己視線的同時避免對對方車輛造成炫目的影響。
當(dāng)車在拐彎時,光型會隨著車的行駛方向偏向一邊,因為它是LED矩陣的陣列,可以自動控制開哪些LED,關(guān)哪些LED,以改變聚光點的位置來實現(xiàn)調(diào)整照射范圍的功能。
 
     當(dāng)我們的車通過雷達(dá)、紅外攝影頭等傳感器檢測到前方有車來時,大燈中的LED就自動把這塊光型關(guān)掉,防止讓對方看不清楚,以避免發(fā)生交通事故。
當(dāng)我們檢測到前方有同方向行駛的車輛,智慧頭燈會自動把中間的光型拉低,繞開前方車輛輪廓,同時可以完全照到旁邊的路。因此在夜間行駛,可以一直開啟遠(yuǎn)光燈,行車安全性將大幅提升。
 
     智慧頭燈還有特別的功能,可以識別出前方的行人,以大燈自動快速地閃爍提醒行人避開危險,降低夜間意外的可能,F(xiàn)在一些奔弛都注備這些功能。
 
     矩陣式動態(tài)智能全LED大燈的結(jié)構(gòu)
     這些功能是怎么實現(xiàn)的呢?LED驅(qū)動拓?fù)錈o非是兩種結(jié)構(gòu),串聯(lián)或者并聯(lián)。安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都是選擇串聯(lián)結(jié)構(gòu)。因為在并聯(lián)結(jié)構(gòu)中,各顆LED在電氣特性方面的差異對照明系統(tǒng)的性能有顯著影響。例如,不同LED正極-負(fù)極電壓相差較大的話,可能會帶來大量散熱,使能耗增加,這時要求采用額外的散熱片。除非LED匹配得更好,這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在汽車前大燈應(yīng)用領(lǐng)域的成功可能極為有限。
 
     在串聯(lián)驅(qū)動結(jié)構(gòu)中,LED串驅(qū)動器提供恒流源,短路開關(guān)可以關(guān)閉單個LED ,從而能夠根據(jù)需要來改變光束。如果在電路中增加輔助芯片,透過系統(tǒng)劃分,這樣就有可能避免并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固有的能耗及熱管理問題。
 
     安森美半導(dǎo)體的NCV78763以降壓—升壓LED驅(qū)動IC充當(dāng)電流源,采用串聯(lián)的結(jié)構(gòu),實現(xiàn)每顆LED都能做單獨的開關(guān)。比如LED像素?zé)舻囊,就是要實現(xiàn)每顆LED都能做單獨開關(guān),所以,在串聯(lián)的電路上,需要一個輔助的芯片,就是每個燈旁邊有一個開關(guān),實現(xiàn)對這個燈的短路;當(dāng)它短路的時候,電流就從旁邊流過,從而實現(xiàn)每個不同的LED都能做單獨的開關(guān),通過多個開關(guān)控制每個燈的亮滅。這樣一種模塊化方法減少了元件數(shù)量,并減化應(yīng)用流程,因而也加速產(chǎn)品上市。NCV78763就是一個兩路的LED驅(qū)動,多路開關(guān),安森美半導(dǎo)體計劃今年年底量產(chǎn)。
 
     對于汽車客戶來說,整個產(chǎn)品的周期比較長,一般是三到五年,所以,一個產(chǎn)品開發(fā)出來了,一定要保證今后的兩三年內(nèi),能滿足不同客戶的需求。這種方案的好處,在于不管是增加還是減少LED的數(shù)量,我們只要改動驅(qū)動程序就行了,應(yīng)用起來非常簡單。
 
     關(guān)于安森美半導(dǎo)體
     安美森半導(dǎo)體是全球十大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商,公司的在中國成立了汽車團隊,專注于汽車領(lǐng)域。在汽車照明方面,提供高能效完整LED驅(qū)動器產(chǎn)品線,包括分立、標(biāo)準(zhǔn)及全定制產(chǎn)品在內(nèi)的豐富產(chǎn)品。不管是小電流的普通照明,轉(zhuǎn)向燈、室內(nèi)的閱讀燈,還是大電流的前照燈的應(yīng)用,安森美半導(dǎo)體都有相關(guān)的解決方案。森美半導(dǎo)體所有汽車產(chǎn)品都通過AEC ——Q100認(rèn)證。目前,汽車市場營業(yè)額大概占公司全球總營業(yè)額的30%。
     安森美半導(dǎo)體與領(lǐng)先汽車OEM合作開發(fā)先進(jìn)的汽車照明方案,如像素?zé)艏夹g(shù)方案。在他們提供需求的時候,安森美半導(dǎo)體會根據(jù)相關(guān)資料做市場調(diào)研,然后跟他們一起共同開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。
 
 
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