針對汽車照明的LED日行燈(DRL)方案

　　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?zé)糸L10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。

　　【表格1 LED日行燈與傳統(tǒng)光源的能耗對比】

　　來源：密歇根大學(xué)交通研究所

　　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(yuǎn)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(yùn)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(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(fēng)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(hù)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(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)而引發(fā)嚴(yán)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(yuǎn)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(CANLIN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。