在今年各大電子展中，汽車已經(jīng)超越消費類產(chǎn)品成為電子創(chuàng)新的亮點所在。在一輛輛設(shè)計感十足的智能汽車內(nèi)部，高級輔助駕駛(ADAS)、車聯(lián)網(wǎng)、新能源等新技術(shù)的涌現(xiàn)，將根本地改變我們未來生活和出行方式。而作為汽車設(shè)計重要的組成部分，汽車照明設(shè)計在智能汽車、安全互連的驅(qū)動下也經(jīng)歷著全新的設(shè)計趨勢。
“在汽車照明設(shè)計中，廣泛應(yīng)用固態(tài)照明實現(xiàn)時尚設(shè)計、駕駛輔助安全性和節(jié)能會是未來的趨勢，”恩智浦半導(dǎo)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(shè)計時表示：“未來安全互聯(lián)汽車的應(yīng)用應(yīng)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(yuǎn)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(qiáng)光干擾并提高駕駛安全性等都是目前熱門的設(shè)計實例?！?/p>
在談到各大整車廠照明設(shè)計趨勢時，李曉鶴進(jìn)一步表示：“主機(jī)廠在推動固態(tài)照明中的路線各異。以時尚設(shè)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(shè)計靈活性應(yīng)用得淋漓盡致。照明造型設(shè)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(shè)計語言。而以日系為代表的車型更多從新技術(shù)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(shù)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(yīng)時間，考慮到未來更嚴(yán)格的碰撞測試標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用到移動互聯(lián)Car2X的可行性。”
平臺化設(shè)計有助于低成本與靈活擴(kuò)展
上述創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)正向車輛制造商和車燈供應(yīng)商提出了挑戰(zhàn)，他們必須在更短的開發(fā)時間內(nèi)構(gòu)建出獨特的設(shè)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(shè)計，而是開發(fā)具有可擴(kuò)展的靈活架構(gòu)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(shù)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(shè)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(jì)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(qū)動平臺化設(shè)計應(yīng)運而生。其基本原則是對未來多車型的固態(tài)照明驅(qū)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(shè)計平臺，用盡可能小的改動適應(yīng)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(kuò)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)?！?/p>
憑借在汽車半導(dǎo)體及模擬混合信號產(chǎn)品長期的技術(shù)積累，恩智浦針對汽車固態(tài)照明設(shè)計開發(fā)解決方案，并利用其領(lǐng)先的汽車級高電壓數(shù)?；旌瞎に嘇BCD9技術(shù)(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(qū)動器芯片組(ASLx500和ASLx415)，可滿足業(yè)界對單個靈活的可擴(kuò)展平臺架構(gòu)的需求。該芯片組合可提供架構(gòu)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(gòu)下任意多通道(LED串)的靈活擴(kuò)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(gòu)可以適應(yīng)從小電流高精度日行燈、迎賓燈，到大電流遠(yuǎn)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(qiáng)版以及ADB矩陣控制器，激光驅(qū)動等。”
圖：使用NXP LED驅(qū)動芯片組ASLx500，ASLx415和系統(tǒng)基礎(chǔ)級芯片UJA116x， UJA107x， UJA113x搭建的可擴(kuò)展LED大燈平臺架構(gòu)，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(yuǎn)光燈、LED矩陣前照燈、無眩光遠(yuǎn)光燈，在未來的高級駕駛輔助系統(tǒng)中，它們都將成為至關(guān)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(shè)計的不同在通道(LED串)數(shù)量，電壓，驅(qū)動電流電流精度，PWM范圍，總功率，動態(tài)負(fù)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(shè)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(gòu)下滿足絕大部分系統(tǒng)的需求，這也是這款LED驅(qū)動芯片組的定位?！?/p>
據(jù)介紹，LED驅(qū)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(gòu)具有更好的擴(kuò)展性和靈活性。在主機(jī)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(shè)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(yīng)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(qū)動部分系統(tǒng)成本約10-20%.
協(xié)同合作共降設(shè)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(zhuǎn)型的縮影，技術(shù)創(chuàng)新會帶來產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的調(diào)整和游戲規(guī)則的變化，這對中國的參與者而言機(jī)遇多于挑戰(zhàn)?！睂τ谌绾卧谧兏餀C(jī)遇中處理設(shè)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(jī)廠，燈具廠都有固態(tài)照明的發(fā)展考慮，但電子設(shè)計實力并不是他們傳統(tǒng)的強(qiáng)項。LED驅(qū)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(hù)，診斷，CAN/LIN通訊，散熱，EMC設(shè)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(shè)計，設(shè)計審閱，現(xiàn)場調(diào)試等服務(wù)。對于設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)廠，燈具廠，系統(tǒng)集成商和芯片供應(yīng)商共同協(xié)作，一同規(guī)劃未來路圖和技術(shù)演進(jìn)。”
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