對于汽車而言，照明系統(tǒng)是汽車的必備，隨著汽車智能化的不斷演進，汽車照明技術(shù)也在進步。近年來，很多的新車配上了LED大燈，新穎的表現(xiàn)方式和亮眼的高科技成為車主選車的一大參考。作為全球最重要的汽車LED解決方案提供商，德州儀器（TI）在汽車照明技術(shù)上不斷創(chuàng)新，尤其是領(lǐng)先業(yè)界的DLP技術(shù)，更是讓新時代的汽車照明前景倍增，DLP技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，可以讓汽車的照明視覺、圖像質(zhì)量達到一個新的層次，這些都是源于 TI DLP產(chǎn)品和完整的解決方案。如今，越來越多的客戶愿意采用最新的方案加速產(chǎn)品的迭代和創(chuàng)新。
在LED技術(shù)的進步和推動下，汽車照明中會融合很多的LED燈解決方案，如在汽車內(nèi)部照明、前照大燈和組合尾燈等。近日，TI在深圳舉行了“德州儀器汽車照明媒體溝通會”，德州儀器 LED 驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松先生給媒體記者們講述了TI在汽車照明技術(shù)上的創(chuàng)新，分享了它們最新的自適應(yīng)大燈系統(tǒng)、動態(tài)尾燈、個性化內(nèi)飾照明和透明車窗顯示等半導(dǎo)體技術(shù)及解決方案。
德州儀器 LED 驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松先生，德州儀器供圖
防止眩光還得看自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)
在汽車的應(yīng)用里面，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)是一個很特別的存在，因為在陽光不是很充足的情況下，汽車照明不只是炫酷，而是安全。自適應(yīng)前照燈是一種在垂直方向上與車聯(lián)動的燈光系統(tǒng)，它一般情況下是由ECU和傳感器、燈、車燈控制系統(tǒng)等組成。尤其是黑暗下，汽車在轉(zhuǎn)彎情形，車燈的亮度和精確度都是汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵參數(shù)。德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松先生表示，最初做自適應(yīng)前照燈是為了減少眩光，大家平時在路上行走或開車時遇到過這樣的場景：對面開著遠光燈，你眼前立刻變得白茫茫，如果你也開著遠光燈，迎面雙方都會出現(xiàn)視線盲區(qū)，道路安全就成了問題。如何才能避免這種情況發(fā)生，龔松人為，那就是花時間去研發(fā)技術(shù)，傳統(tǒng)解決方式是，汽車大燈用鹵素或疝氣燈，車廠采用自動調(diào)節(jié)遠近光技術(shù)，當(dāng)檢測到前方車輛或行人時，自動把遠光調(diào)為近光，這樣方案并不安全，特別是同時有行人、車輛過來時，調(diào)成近光會使司機視野受到影響，看不到行人，TI研發(fā)了自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)，很好地解決了這個問題。
自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)是怎么解決這種安全難題的？德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松先生表示，當(dāng)對面有車輛或行人過來時，汽車只把光驅(qū)調(diào)暗，其他光都保持原來狀態(tài)，這樣就能有效避免眩光，同時對駕駛員視野不構(gòu)成影響。德州儀器采用的是兩種解決方案，解決這些難題。第一款產(chǎn)品是TPS92682－Q1，這是雙通道的LED的controller，它最大的特點是特別靈活，非常容易配置。這個產(chǎn)品支持各種拓撲結(jié)構(gòu)，如升壓拓撲、降壓拓撲，有升降壓和反激式等都可以通過這一個芯片來實現(xiàn)。他繼續(xù)說道，除了實現(xiàn)多種拓撲結(jié)構(gòu)之外，它還可以實現(xiàn)CC或CV輸出模式，可以獨立地作為一個靜態(tài)大燈的解決方案，也可以和其它芯片配合在一起作為動態(tài)大燈最前沿的芯片。
除了解決了配置的難題，在設(shè)計上，TI也為車廠等客戶考慮甚多。如今，車廠包括車燈供應(yīng)商做車輛設(shè)計時遇到的挑戰(zhàn)是：不同型號車子或不同車廠間，對前大燈造型和LED配置要求是不同的，這會造成客戶面對不同項目，無法用同一芯片滿足不同需求。龔松表示，TI的芯片因為具有可配置性和其內(nèi)部參數(shù)靈活設(shè)定，很巧妙的來滿足所有不同車型和不同車OEM間的需求。這樣帶來的好處非常多，除了成本優(yōu)勢，還能避免出現(xiàn)芯片設(shè)計中的系統(tǒng)bug，設(shè)計還很簡潔，安全性和通用性大大提升。除了TPS92682－Q1，TI還有第二款產(chǎn)品叫TPS92520－Q1，這是業(yè)界第一顆把這幾個性能集成在同一個芯片的IC，也是具有SPI單片雙路同步降壓LED的驅(qū)動器，這顆芯片還集成了MOSFETs，開關(guān)頻率相當(dāng)高，達到2．2MHz。“這是業(yè)內(nèi)首次把這個技術(shù)引入汽車LED照明領(lǐng)域，TI也是行業(yè)內(nèi)的第一家，我們把通常在底部的散熱盤放到芯片頂部，這樣非常容易在上面放散熱片，加強系統(tǒng)散熱，使這個小芯片可以輸出極大功率。”龔松這樣對媒體記者解釋。TI還有第三款產(chǎn)品TPS9266X－Q1，龔松提到，前兩顆芯片塑造了汽車前大燈的前兩級，但要真正實現(xiàn)動態(tài)控制需要LED的像素級控制，需要控制每一個LED單獨的開和關(guān)，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)閉確定的某一區(qū)域的光，保留其他區(qū)域的光繼續(xù)開啟。目前已經(jīng)有很多車廠發(fā)布的矩陣式大燈都使用了這個方案，實現(xiàn)了防止眩光的功能。
更高的分辨率如何實現(xiàn)？
對于很多的汽車前大燈廠家而言，要實現(xiàn)更高的分辨率，需要幾千個像素點。德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松先生表示，傳統(tǒng)的方案在原有基礎(chǔ)上繼續(xù)做幾千個像素帶來了極大挑戰(zhàn)，一是由于LED單獨布設(shè)的，芯片會越來越大，二是前大燈是功率系統(tǒng)，當(dāng)采用更多LED的時候熱管理也開始出現(xiàn)問題。TI出了一個百萬級像素解決方案，徹底超越了客戶的需求。這個就是TI的DLP技術(shù)，也叫數(shù)字光源處理技術(shù)，TI用這個技術(shù)做了一個產(chǎn)品DMD數(shù)字微鏡，這產(chǎn)品本質(zhì)上就是在小小硅片上放百萬級數(shù)量的小鏡子反射光，達到控制光形狀的目的。TI把DLP技術(shù)帶入汽車領(lǐng)域，它超越了客戶對于前大燈像素的需求，帶來了一個百萬級像素產(chǎn)品。TI的產(chǎn)品因為卓越特性又帶來了客戶當(dāng)時沒有想到的一些應(yīng)用。這個產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高分辨率投影的效果，現(xiàn)在客戶在用它做一些特別炫酷的應(yīng)用。目前已經(jīng)有產(chǎn)品采用這種DLP技術(shù)在公路上運營，0．55英寸數(shù)字微鏡器件，能夠把尺寸做得特別小，把光源鏡頭的高度做到小于40mm，讓它可以塞在前大燈里，TI的參考設(shè)計提供了自適應(yīng)遠光燈技術(shù)，同時把分辨率提升到1萬倍以上。
TI先進的尾燈解決方案
傳統(tǒng)的汽車尾燈非常簡單，就是用它實現(xiàn)信號功能，如剎車、轉(zhuǎn)彎或是一個簡單的指示功能。如今，隨著汽車的發(fā)展，人們也希望尾燈可以有一些更加炫酷的效果，同時還可以起到通信的作用。龔松先生表示，目前整個貫穿式的尾燈系統(tǒng)在有些車型上應(yīng)用了。實現(xiàn)貫穿式動態(tài)尾燈設(shè)計不容易，過去每個尾燈是獨立控制，使用的是模擬驅(qū)動型LED Drive，每個燈的組件是單獨驅(qū)動。現(xiàn)在人們希望整個系統(tǒng)互動起來，就需要多個pixel，像素點的數(shù)量會增加很多。這時候LED Drive就從純analog器件變成了analog LED Drive，內(nèi)部集成了大量的PWM控制和內(nèi)部LED量變控制算法的數(shù)字模型，對于設(shè)計而言，需要提高像素數(shù)量。TI先進的尾燈解決方案是這樣的，他表示，TI的TPS929120－Q1是12通道的LED Drive，每個通道可以驅(qū)動一顆、兩顆或三顆LED，同時它可以多顆芯片集連在一起驅(qū)動上百顆的LED芯片。整個貫穿式尾燈要實現(xiàn)動態(tài)燈效需要通信接口，傳統(tǒng)方式可以用CAN或LIN，但是每一個PCB都需要一個MCU去控制和驅(qū)動LED Drive，整個系統(tǒng)設(shè)計變得復(fù)雜，成本會增加。TI在TPS929120上推出一個接口叫做FlexWire，它基于UART協(xié)議同時利用了CAN和LIN物理收發(fā)器這一層，既保證了系統(tǒng)安全可靠性，也讓編碼變得更容易，UART的編解碼功能相對容易上手。為工程師提供了一個長距離的通信，同時保持非常好的可靠性和EMC DMI的性能，這顆芯片也提供了非常精確的診斷和故障保護功能。對于目前汽車尾燈面臨的挑戰(zhàn)，TI先進的尾燈解決方案在多像素控制、長距離通信和安全性上得到了完美地實現(xiàn)，現(xiàn)在這個芯片在大量的sample階段，即將量產(chǎn)。
讓汽車內(nèi)飾照明更加個性化
傳統(tǒng)頂燈照明就是一個開關(guān)，有時候外面比較黑，上車后還要摸半天，才能摸到開關(guān)的位置。對于這樣的行業(yè)痛點，龔松先生表示，現(xiàn)在TI提供了解決方案，來實現(xiàn)智能化和區(qū)域化的照明。他說道，要實現(xiàn)這樣的設(shè)計，首先要實現(xiàn)像素化的控制，客戶可以采用TIDA－020012，這是高像素LED矩陣驅(qū)動模塊，TI使用了三顆芯片實現(xiàn)這樣的設(shè)計。第一顆芯片是LMR33630－Q1，采用了HotRod封裝，沒有引線，芯片倒過來直接卡在封裝里。這樣的設(shè)計極大提高了熱效，沒有引線還減少了EMC、EMI的干擾；第二顆芯片是TLC6C5724－Q1。它有24通道，每個通道可以輸出50毫安的電流，這樣設(shè)計的芯片使得大規(guī)模、矩陣化LED設(shè)計可以使用更少數(shù)量的芯片，它有全面診斷和故障檢測功能；第三顆芯片是LDO TPS7B82－Q1，LDO是業(yè)界非常標(biāo)準(zhǔn)簡單的器件，從這個器件上可以看到TI技術(shù)的領(lǐng)先性，這顆LDO是300毫安的高壓超低IQ的LDO，它的電壓輸入范圍是3V到40V，這個產(chǎn)品做到了2．7μA的靜態(tài)電流，是業(yè)界非常低的數(shù)字，它的精度特別高。對于客戶而言，即使針對一些非常標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)，TI所帶來的技術(shù)差異化和領(lǐng)先性也是超前的。汽車大燈可能更多是用在汽車外部，汽車小燈同樣大有可為，比如更亮的、定制化的汽車小燈。針對這個系統(tǒng)，TI提供了兩種解決方案，一種是提供基本的功能，非常簡單和便宜；二是提供一個高端炫酷的需求。TI提供一個非常完整的，從最低的需求和成本到更高端的照明效果的解決方案。
透明車窗顯示讓汽車更有范
目前，很多的汽車都在朝著酷范的方向進步，在不久的將來，車窗上可能會顯示各種信息，可能單色變成了全彩動態(tài)顯示。比如車窗上有些顯示，白天效果不好，晚上就可以看到。這個可以投廣告，可能會是一個巨大的產(chǎn)業(yè)。德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松表示，要實現(xiàn)這樣的效果，DLP技術(shù)非常有價值，因為它有個非常獨特的特性，它不需要光源，這樣可以讓汽車車窗顯示非常有想象力，而且顯示效果清晰。對于如何實現(xiàn)，TI采用了DLP 3034－Q1去實現(xiàn)，他提到，這個產(chǎn)品有一個非常高的光輸出效率，提高了日間信息的可視度。這個方案有兩顆車規(guī)級芯片，支持405nm波長照明源，支持864×480分辨率。
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷進化，很多的技術(shù)都可以快速的上市，這也是TI的機遇。德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松表示，TI的五大產(chǎn)品技術(shù)涵蓋了動態(tài)的自適應(yīng)系統(tǒng)前燈系統(tǒng)、動態(tài)尾燈系統(tǒng)、個性化內(nèi)飾照明、小燈和透明車窗應(yīng)用，它們涵蓋了業(yè)界革命性的創(chuàng)新，希望給客戶、車廠和消費者帶來更好、更新的體驗。
總結(jié)：
伴隨著智能汽車的演進，汽車照明肯定是最先突破的一環(huán)，只有好的照明，才能讓車和人之間更好的互動。對于不同的汽車車廠而言，如果想進行產(chǎn)品的差異化競爭，讓自己的產(chǎn)品更加有市場競爭力，好好研究最新的技術(shù)，并用到自己的汽車上，是創(chuàng)新的最有效方式，TI全面的解決方案的確不失為在汽車照明上創(chuàng)新的一種好方法，正如德州儀器LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松所說的那樣，大家的目標(biāo)是一致的，就是為客戶、車廠和消費者帶來更好、更新的體驗。