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      汽車前照燈界的“扛把子”——矩陣式LED大燈

      海明觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:李誠 ? 2021-10-11 08:08 ? 次閱讀
      電子發燒友網報道(文/李誠)假期剛剛結束,回想這七天,小編有一半時間在高速上度過,夜間行車備受遠光燈折磨。相信不少人和我一樣,對夜間會車、跟車時不切換近光燈這種行為深惡痛絕。在夜間遠光燈與對向車輛直射,會導致對向駕駛員進入短暫的致盲狀態,降低速度與距離判斷能力,極大地增加了事故的發生概率,正如《流浪地球》里的一句臺詞“道路千萬條,安全第一條,行車不規范,親人兩行淚”。為避免大燈給前方車輛或行人帶來困擾,現很多車企在中高端車型中將普通大燈升級為矩陣式LED大燈。
      (圖源:奧迪官網)

      近年來隨著汽車的不斷普及,汽車技術也在不斷發展。在車燈方面也由最開始的鹵素燈發展為氙氣大燈,再到現在的LED大燈和矩陣式LED大燈。

      矩陣式LED大燈工作原理

      所謂矩陣式LED大燈,就是將LED光源進行矩陣式分區管理。通過行車電腦控制每個矩陣LED光源的亮度、開/關等。矩陣式LED大燈具有可自行切換遠光燈、調節燈光照射范圍、單獨降低某一區域亮度等功能。

      與普通LED車燈相比,矩陣式LED大燈對光源的控制可以細到某一指定燈珠上,而普通LED大燈只能對整組LED燈珠進行控制,功能性和拓展性大不如矩陣式LED大燈。

      矩陣式LED大燈憑借其靈活的操控性,在任何行車環境中均可在不干擾到他人的情況下實現照明。在夜間行駛過程中,如遇前方有行人或車輛,照射到前方行人或車輛的矩陣區域的燈珠將會降低照明亮度或熄滅,避免前方車輛駕駛人或行人因強光照射而發生危險。

      “燈廠”奧迪矩陣式LED大燈

      談到車燈,大家第一個想到的都會是奧迪,有網友調侃道“別的車企是將燈裝在車上,奧迪是將車裝在燈上”,奧迪也被網友戲稱為“燈廠”,以此說明奧迪的車燈技術有著自己的獨到之處。

      (圖源:奧迪官網)

      在車燈領域,奧迪開創了很多歷史先河。上世紀九十年代,奧迪率先將氙氣燈用于汽車照明上,并掀起了車燈改革的浪潮。2008年奧迪將LED日行燈裝配在A8車型上,成為全球首款使用LED日行燈的車型。當大家都覺得奧迪在車燈方面已經發展到瓶頸期時,在2013年又為奧迪配備了矩陣式LED大燈。
      (圖源:奧迪官網)

      奧迪A8矩陣式LED大燈具有5組LED發光單元,每個單元上排列著5顆LED燈珠,每顆LED燈珠是相對獨立的,可單獨調光或開啟、關閉。單個車燈上共有25個發光源,理論上可實現9.6億種照明形式組合,能夠輕松應對各種行車場景,提升夜間照明能力。在前方無車輛或行人的狀態下,車燈保持全部開啟狀態,當車頭的攝像探頭或光傳感器監測到光束照射到行人或車輛時,會自動將發射該光束的燈珠自動熄滅,盡可能地降低對他人的視線影響,當車輛超越行人或車輛后,車燈自動恢復到全部開啟狀態。奧迪的矩陣式LED大燈還具備路人提醒功能,車燈與夜視輔助系統相互配合,當檢測到前方有行人通過時,與行人所對應的燈珠自動亮起,并閃爍三次警示行人有車輛通過,提高夜間行車安全。

      如此高性能的車燈背后,矩陣式LED驅動芯片功不可沒,下面我們細數幾款矩陣式LED驅動芯片的性能。

      NXP雙通道降壓矩陣式LED驅動芯片

      NXP的LED驅動芯片具有多功能、恒流、高亮度等特點,并推出了低成本高拓展性的解決方案。在多通道驅動IC中,每個通道需外接一個MOSFET,提高散熱性能,實現更高的功率密度。目前NXP LED驅動芯片最高可擴展至12通道,功率在30W~140W不等,均采用較小的HVQFN32較小的封裝工藝,方便開發工程師布局,減小PCB整體面積。

      (圖源:NXP)

      ASL2416SHN是一款應用于矩陣式LED車燈的雙通道降壓式LED驅動芯片,可為LED輸入恒定的直流電源。芯片內部集成了一個SPI接口,該接口用于與外部控制器通信,進行交匯溫度監測,通過SPI接口可分別對兩個通道進行編程,獨立驅動兩個通道,控制輸出電流輸出范圍(精度為5%),讀取電流值,每個通道均可進行單獨調光,該芯片在2.5V至70V之間可驅動最多20個LED獨立光源,輸出電流在1.5A以上。 ASL2416SHN工作溫度在-40℃~125℃,在一般的高溫、雨雪天氣中使用不受影響,輸入電壓在10V至80V之間。該芯片無論是在短路還是開路的狀態下,都會進行輸出保護,避免LED燈珠燒毀。

      TI高亮度矩陣式LED驅動芯片

      汽車照明技術快速發展,TI一直致力于開發創新工藝、封裝、電路設計技術,憑借自身優勢,研發出了多款應用于汽車照明超高功率密度的矩陣式LED驅動芯片,適用于AFS、ADB和高分辨率前照燈系統,可滿足嚴格的EMC設計要求。在通道控制方面,目前已最高拓展至48通道,可實現更精密的控制系統。
      (TPS92663A-Q1框架圖 圖源:TI)

      TPS92663A-Q1是一款6通道,高亮度的矩陣式LED驅動芯片。該芯片內部集成6個旁路開關,每3個串聯開關里有兩個子串,單獨的子串還能同時連接單個或多個電流源,旁路開關的導通電阻較低,能極大地減少損耗。芯片在驅動某一指定燈珠時,可繞過其他燈珠實現單獨控制。

      TPS92663A-Q1支持多點UART通訊接口,最多同時支持16個可尋址設備。MCU通過UART通訊接口與該芯片連接完成控制操作。TPS92663A-Q1與TPS92662A-Q1相互兼容可集成在同一條總線上。TPS92663A-Q1具有兩個MUX輸入ADC,這兩個模數轉換器可用于系統溫度補償和測量分級值,從而完成LED分級和編碼工作。該芯片每個脈沖寬度均可編程,支持10位PWM調光,與此同時通過可編程壓擺率可 有效降低電磁干擾的問題。TPS92663A-Q1符合AEC-Q100標準,工作溫度在-40℃至125℃之間,支持4.5V~60V寬壓輸入。

      ON雙通道矩陣式LED驅動芯片

      (圖源:安森美

      安森美的LED汽車前大燈驅動芯片目前已發展至第三代,其芯片被奧迪、奔馳、寶馬等車企大廠所廣泛應用。NCV78763是一款雙通道、高效、智能的LED驅動芯片,可應用于矩陣式LED大燈、日行燈、轉向燈等車輛照明設備中。該芯片通過內部兩條獨立的通道可驅動兩個串聯燈組,最高驅動電壓為60V。該芯片內置了用于系統參數動態控制的 SPI 接口,通過SPI接口可對分別對兩條輸出通道進行編程,根據需求控制輸出電流和電壓,輸出電流最高位1.9A,恒定電流為1.6A。NCV78763還集成了PWM調光功能,可有效降低燈光閃爍頻率,避免駕駛員夜間行車產生視覺疲勞。

      總結

      矩陣式LED大燈與普通LED大燈相比更顯智能,可根據傳感器的反饋結果自動調節車燈亮度和照射距離,避免對他人造成眩目,提高夜間行車安全系數。矩陣式LED大燈推動了汽車大燈的發展,在未來汽車照明中有無限可能。雖然矩陣式LED大燈性能如此優秀,但是其系統頗為復雜,需要多種軟硬件配套方可運轉,因此其造價比普通LED大燈貴出數倍,目前主要裝配在中高端車型上。

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