在今年各大電子展中，汽車已經(jīng)超越消費(fèi)類產(chǎn)品成為電子創(chuàng)新的亮點(diǎn)所在。在一輛輛設(shè)計(jì)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(jì)重要的組成部分，汽車照明設(shè)計(jì)在智能汽車、安全互連的驅(qū)動(dòng)下也經(jīng)歷著全新的設(shè)計(jì)趨勢。
“在汽車照明設(shè)計(jì)中，廣泛應(yīng)用固態(tài)照明實(shí)現(xiàn)時(shí)尚設(shè)計(jì)、駕駛輔助安全性和節(jié)能會(huì)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(jì)時(shí)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(huì)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(shí)現(xiàn)絢麗的動(dòng)畫效果；使用超過20個(gè)LED智能節(jié)點(diǎn)調(diào)整車內(nèi)氛圍光；實(shí)時(shí)反映手動(dòng)駕駛，自動(dòng)駕駛，運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)多個(gè)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(jì)實(shí)例。”
在談到各大整車廠照明設(shè)計(jì)趨勢時(shí)，李曉鶴進(jìn)一步表示：“主機(jī)廠在推動(dòng)固態(tài)照明中的路線各異。以時(shí)尚設(shè)計(jì)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(jì)靈活性應(yīng)用得淋漓盡致。照明造型設(shè)計(jì)已經(jīng)成為品牌形象的一部分，可以看成展現(xiàn)個(gè)性的設(shè)計(jì)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(shí)間，考慮到未來更嚴(yán)格的碰撞測試標(biāo)準(zhǔn)會(huì)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(huì)越來越低，或許逐漸會(huì)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(dòng)互聯(lián)Car2X的可行性。”
平臺化設(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)構(gòu)建出獨(dú)特的設(shè)計(jì)，同時(shí)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(jì)，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(shí)尚，體現(xiàn)個(gè)性，性價(jià)比高，需要不斷增加新功能，同時(shí)又能安全可靠，需求是很多元化的。同時(shí)，未來新車型的設(shè)計(jì)和生命周期會(huì)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(huì)帶來高昂的研發(fā)成本和更高的系統(tǒng)成本。對此，驅(qū)動(dòng)平臺化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。其基本原則是對未來多車型的固態(tài)照明驅(qū)動(dòng)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(jì)平臺，用盡可能小的改動(dòng)適應(yīng)不同車型項(xiàng)目需求，以降低研發(fā)采購成本，加快上市時(shí)間。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)平臺高度的擴(kuò)展性和靈活性。同時(shí)，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)。”
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(jì)開發(fā)解決方案，并利用其領(lǐng)先的汽車級高電壓數(shù)模混合工藝ABCD9技術(shù)（一個(gè)用于混合信號高壓集成的獨(dú)特平臺），成功量產(chǎn)多通道LED驅(qū)動(dòng)器芯片組（ASLx500和ASLx415），可滿足業(yè)界對單個(gè)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(shí)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(huì)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(dòng)等。”
圖：使用NXP LED驅(qū)動(dòng)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(shí)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(bǔ)充道，“前燈固態(tài)照明根據(jù)功能，造型設(shè)計(jì)的不同在通道（LED串）數(shù)量，電壓，驅(qū)動(dòng)電流電流精度，PWM范圍，總功率，動(dòng)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(jì)中每個(gè)通道的參數(shù)是不確定的，會(huì)根據(jù)最終項(xiàng)目的燈具匹配而變化。一個(gè)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(dòng)芯片組的定位。”
據(jù)介紹，LED驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品組合（ASLx500和ASLx415）是業(yè)界第一個(gè)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(shí)獨(dú)特的外置MOSFET更有利于EMC和散熱設(shè)計(jì)，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(dòng)部分系統(tǒng)成本約10-20%.
協(xié)同合作共降設(shè)計(jì)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(huì)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)。”對于如何在變革機(jī)遇中處理設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)力并不是他們傳統(tǒng)的強(qiáng)項(xiàng)。LED驅(qū)動(dòng)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(jì)方面有很多挑戰(zhàn)，需要長期的經(jīng)驗(yàn)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(jì)，設(shè)計(jì)審閱，現(xiàn)場調(diào)試等服務(wù)。對于設(shè)計(jì)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)。”