愈行愈近的2011年,,對于以歐洲為目標市場的車廠而言,,意味著ECE R87實行的時限將至。早在2008年歐盟已經(jīng)公告,,自2011年2月開始,,新型小轎車、小貨車均需配備日行燈(DRL),,其他貨車,、大巴也將在2012年8月7日起配備。奧迪旗下A8,、R8以及A4系列均已配有LED日行燈,,從著名汽車制造商積極跟進日行燈推廣的行動來看,LED采用率最高,,顯然歐盟此舉將進一步加速車用LED市場的增長,。
盡管LED的價格相較于傳統(tǒng)照明仍不夠平民,但財大氣粗的汽車行業(yè)并不差錢,。作為高檔奢侈品,,汽車的靈魂就是品質(zhì)。LED憑借長壽命,、低功耗成功打入了汽車市場,。
據(jù)美國能源部統(tǒng)計,LED的使用壽命是傳統(tǒng)光源的20~25倍,,比鹵素燈長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,比鹵素燈高2~3倍,。使用LED還有助于提升燃油經(jīng)濟性,,有效降低二氧化碳的排放量。以日行燈來說,,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1 LED日行燈與傳統(tǒng)光源的能耗對比
LED驅(qū)動電路工程大,,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,、遠光燈,、日行燈以及自適應(yīng)前燈(AFS)等車外信號指示、前燈照明,。汽車照明運用LED固然大有裨益,,但在系統(tǒng)設(shè)計方面仍有不少問題有待克服。NXP汽車電子事業(yè)部全球銷售與市場副總裁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)動器。
典型的汽車照明架構(gòu)依托于車身控制模塊來實現(xiàn)控制照明,,傳統(tǒng)的燈泡方案只需要一個開關(guān)執(zhí)行車身控制模塊的指令,,控制電路相對來說比較簡單。
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)境溫度和光亮信號實時調(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,、信號調(diào)節(jié)、溫度反饋,、短路保護,、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)動電路,,LED架構(gòu)的成本更高,;從系統(tǒng)設(shè)計角度來說,復(fù)雜電路無形中提高了系統(tǒng)的風險,,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、內(nèi)部脈寬調(diào)制(PWM)和短路保護等,。采用該緊湊型芯片無需外置MCU就能構(gòu)建LED照明控制電路,。此外,在電流輸入傳導(dǎo)過程中,,紋波電流會明顯地體現(xiàn)在LED表現(xiàn)上,,一般通過濾波器避免紋波電流對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)動電路所需的外部元件。Drue Freeman給出的參考設(shè)計中,,該芯片搭配11個外部元件就可以實現(xiàn)同類LED驅(qū)動方案需要20多個元件才能實現(xiàn)的電路功能,。
ASL1010NTK為8引腳版本,3×3mm的封裝尺寸可以和LED集成在同一個印刷線路板上,,ASL1010PHN為同系列的16引腳版本,,含有直接分級電阻輸入,并增加短路保護功能,,防止連線等錯誤損壞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)動電路也各不相同,。照明控制器件需要更強大,、更靈活的方案,以快速導(dǎo)入LED設(shè)計,,充分發(fā)揮LED的節(jié)能優(yōu)勢,。NXP推出的這款系統(tǒng)解決方案可以支持1~20個LED串聯(lián),,輸出電壓范圍為6V~60V,可以支持不同的汽車平臺,,包括混合動力車,。
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陡峭的正向特性會讓驅(qū)動電壓上的少許變化就引起驅(qū)動電流的強烈波動。因此,,LED廠商必須根據(jù)LED色澤,、亮度劃分不同級別,以往需要按各級別分別設(shè)計,、優(yōu)化LED驅(qū)動電路,。由此不難理解LED照明產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)固定向特定LED制造商采購的鎖定效應(yīng)了。NXP此番推出的ASL1010 PHN(16引腳版本)有望為LED照明松綁,,它可以根據(jù)不同LED的特性分配分級電阻從而實現(xiàn)驅(qū)動電路的靈活性,,賦予系統(tǒng)廠商設(shè)計、采購LED燈時更多的自由度,。
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周圍溫度過高進而引發(fā)嚴重的光衰問題,,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通過溫度反饋,,并結(jié)合PWM調(diào)節(jié)流經(jīng)LED的電流來防止LED過熱的問題。
這兩款產(chǎn)品是NXP針對汽車LED照明驅(qū)動推出的首款產(chǎn)品,,老牌汽車電子供應(yīng)商NXP的血液里流淌著拆分前飛利浦照明的基因,,相信他對于汽車LED照明的規(guī)劃不會止步于此。Drue Freeman透露,,NXP對于車用LED驅(qū)動芯片有長遠的規(guī)劃,,不久的將來會針對低電流驅(qū)動器集成電源開關(guān),集成總線接口(CAN\LIN接口),,以及多通道的驅(qū)動器用于驅(qū)動燈組形成光速的效果,。最讓人興奮的是NXP將LED驅(qū)動器的集成度再推上一個新高度——無傳感器的溫度感測,屆時LED驅(qū)動芯片將無需溫度反饋電阻即可感知LED的溫度,。