汽車照明轉向 LED 的趨勢
汽車照明市場繼續強勁增長，分析師預測到 2024 年將達到 388 億美元。 在過去的幾年裡，LED 在這個市場中所佔的份額越來越大，LED 車外燈已成為我們道路上熟悉的景象。
與白熾燈泡相比，LED 具有更長的壽命並節省空間、成本和電力，並為複雜和定制的照明系統提供了新的機會。 有一種趨勢是對 LED 進行更複雜的控制，而不僅僅是打開或關閉它們； 例如，通過在轉向信號中加入動畫來提高安全性，並根據風景的變化改變 LED 的亮度。
除了 LED 本身，汽車還需要合適的電子元件來驅動和控制 LED。 這些必須可靠、緊湊、高效，並且能夠提供調光和故障檢測等特殊功能。
為了產生所需的光，LED 驅動器需要在 LED 的陽極和陰極之間施加一個達到最小閾值電壓（稱為“正向電壓”）的電流來開啟 LED。這取決於 LED 顏色，但通常在 1.6V 至 4V 左右。
LED 的亮度取決於提供的電流，這意味著可以使用合適的 LED 驅動器來調暗汽車的燈光。有兩種方法可以做到這一點：通過降低電流（稱為模擬調光）或使用脈衝寬度調製 (PWM) 進行數字調光。
對於汽車應用，LED 驅動器需要堅固耐用，並且能夠在 -40°C 至 +105°C 或 125°C 的擴展環境溫度範圍內工作。該設備必須能夠處理從典型商用車的 24V 電池、內燃機汽車 (ICEV) 的 12V 電池或與 DC-DC 轉換器和 12V 配對的最新電動汽車 (EV) 提供的廣泛變化的電壓為電動汽車配件供電的輔助電池。符合相關的電磁兼容性 (EMC) 要求在未來的電動汽車浪潮中至關重要。
通過使用微控制器轉向更智能的 LED 控制，另一個有用的功能是故障檢測功能，它可以警告駕駛員 LED 故障並指示其位置，從而提高安全性。在一個典型的車燈中使用多個 LED，當單個 LED 發生故障時很難檢測到，因為其他 LED 將繼續工作。這可能會導致安全問題，因為燈泡可能無法滿足所需的亮度。因此，能夠檢測故障的智能 LED 驅動器是無價的。
實踐中的集成 LED 控制
Diodes 公司的 AL5873Q 就是集成 LED 驅動器的一個例子。這是一款三通道線性 LED 驅動器，具有 5V 至 55V 的寬輸入電壓範圍，可提供可簡化車輛照明設計的多種功能。
一代產品需要一個控制器和一個單獨的驅動程序。現在，這兩個功能都由 AL5873Q 在一個組件中處理。通過使用單個器件來驅動 LED，這也最大限度地減少了所需的外部元件數量，簡化了設計過程並提高了可靠性。
與 Diodes 的其他汽車兼容 LED 驅動器一樣，AL5873Q 包含內置保護功能。這使用設備上的故障引腳來報告問題的狀態，例如 LED 發生故障的情況。
Diodes Incorporated 的下一代產品將提供更高的通道數，單通道和三通道器件多達 36 個通道，甚至更多。這意味著許多單獨的 LED 可以由單個驅動器設備獨立控制，從而為汽車燈中的像素主導動畫效果創造機會。
AL5873Q 支持 PWM 和模擬調光，每通道可提供高達 250mA 的電流，或總共 750mA。 LED 電流水平可以使用兩個參考電阻器進行控制，這意味著相同的 LED 發射器既可用於尾燈組，也可用於尾燈和剎車燈。這簡化了設計，意味著可以大幅降低物料清單 (BOM) 成本。
如果結溫過高，LED 的壽命會大大縮短。為避免這種情況，AL5873Q 包含溫度監控功能，如果超過 AL5873Q 的閾值溫度，它會降低 LED 電流。還提供過熱和 LED 燈串開路/短路保護監控，以及輸入欠壓鎖定和故障指示功能。
AL5873Q 採用具有裸露焊盤封裝的小尺寸 TSSOP16 封裝，可節省輕型外殼中的寶貴空間，並提供符合嚴格 AEC-Q100 1 級汽車質量標準的可靠、經濟高效的解決方案。作為線性 LED 驅動器，AL5873Q 不需要外部電感器，從而降低 BOM 成本並使 EMI/EMC 問題易於解決。
典型應用如下圖，具有六個 LED 通道。 LED 電流電平由 FULL 引腳控制：當它被拉高時，LED 電流由連接到 REF2 引腳的電阻設置；當 FULL 引腳拉低時，連接到 REF1 的電阻決定 LED 電流。這意味著同一組 LED 可以同時用作尾燈和剎車燈——控制器使它們能夠提供正常尾燈操作和停止/剎車所需的兩種不同亮度級別。
數位調光由 PWM 引腳控制，LED 電流和亮度根據 PWM 信號的佔空比進行調整。 如果首選模擬調光，則可以通過將 ADIM 引腳上的電壓從 0.3V 改變到 1.5V，在 0% 到 100% 之間線性調整 LED 電流。
提供的另一個省電功能是睡眠或待機模式。 如果 PWM 引腳被拉至地而沒有信號存在超過 7ms，則 AL5873Q 進入低待機電流模式（消耗小於 250μA）。 在超過 25ms 的時間內，AL5873Q 進入超低靜態電流模式（消耗小於 1μA），從而降低了整體功耗。
結論
展望未來，汽車領域的 LED 前景一片光明。首先，隨著電動汽車取代現有的汽油和柴油車型，電子功耗和電動機轉換效率將變得越來越重要。由於續航里程是電動汽車的一個關鍵賣點，因此在汽車怠速或行駛時，最大限度地減少所有電子配件（包括照明）使用的電子功率將是延長電池壽命的主要因素之一，從而增加行駛里程。可以在充電站之間覆蓋。
汽車製造商也將尋找新的方法來區分他們的產品，而 LED 照明可以通過定制的外形和動畫為他們提供高度可見的優勢。此外，車輛正在成為高度複雜的“車輪上的計算機”，這意味著設計人員正在尋找允許汽車通信和報告問題的 LED 驅動器。
隨著這些要求的發展，來自供應商（例如 Diodes Incorporated）的集成和智能 LED 控制器/驅動器將使設計人員能夠從 LED 獲得最佳使用和功能，無論客戶走到哪裡，都能滿足他們的需求。
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