▲ LED矩陣管理可以更好的解決眩光問題
通過對(duì)LED矩陣管理，車燈廠家和車企可以對(duì)光束的形狀進(jìn)行靈活編程，由此帶來更好的駕駛體驗(yàn)，從而促進(jìn)整車銷售。
比如夜晚在高速公路上開車時(shí)，因?yàn)檐囁俦容^快，周圍需要照得更遠(yuǎn)，從而讓你的視野更遠(yuǎn)，這時(shí)候它會(huì)形成一個(gè)照得很遠(yuǎn)的光束，但你的視線相對(duì)比較窄;當(dāng)你走到省級(jí)公路或者普通公路時(shí)，路況比較復(fù)雜，這時(shí)候它會(huì)提供更寬廣的視野，把光照得更寬，讓你可以看到周圍更近距離的路況，從而保證系統(tǒng)的安全。
與此同時(shí)，從傳統(tǒng)的鹵素疝氣大燈過渡到LED，特別是矩陣式車燈，在電子設(shè)計(jì)上會(huì)越來越復(fù)雜，不僅使用到的芯片更加復(fù)雜，還會(huì)涉及到一些軟件的東西，對(duì)車燈廠家和車企來說，也是全新的挑戰(zhàn)。
▲ 汽車車燈產(chǎn)業(yè)全景圖
矩陣式車燈設(shè)計(jì)三大挑戰(zhàn)
首先，多像素控制。過去汽車每個(gè)燈是獨(dú)立控制的，使用的LED驅(qū)動(dòng)是模擬驅(qū)動(dòng)型的LED Drive。現(xiàn)在需要整個(gè)系統(tǒng)互動(dòng)起來，像素點(diǎn)的數(shù)量會(huì)增加非常多。這時(shí)候LED驅(qū)動(dòng)芯片就從純模擬器件，變成了帶通信接口和內(nèi)置PWM調(diào)光功能的數(shù)模混合芯片。
其次，長距離通信可靠性。傳統(tǒng)車身通信方式可以用CAN或LIN，但是每一個(gè)PCB都需要一個(gè)MCU做通信，再去驅(qū)動(dòng)LED Drive，使得整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得非常復(fù)雜，信號(hào)容易丟包，另外成本也會(huì)增加。
最后，行車安全性。多個(gè)MCU和PCB板互相連接在一起，帶來安全性的問題，如果燈壞了怎么辦?如果MCU信號(hào)丟失了怎么辦?矩陣式LED解決方案需要充分考慮故障診斷和報(bào)錯(cuò)的功能，一旦監(jiān)測到信號(hào)丟失，車燈自動(dòng)進(jìn)入失效保護(hù)模式，以保證車輛運(yùn)行安全。
日前，德州儀器(TI)LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松對(duì)《智慧產(chǎn)品圈》記者詳細(xì)介紹了汽車照明的最新市場動(dòng)態(tài)，包括自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)、貫穿式尾燈系統(tǒng)、個(gè)性化內(nèi)飾照明、定制化交互化小燈和透明車窗顯示五大應(yīng)用場景，以及最新產(chǎn)品和解決方案。
▲ 德州儀器(TI)LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松
DLP®，百萬級(jí)像素新選擇
作為全球汽車照明半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，TI為車燈廠家和車企提供了包含LED驅(qū)動(dòng)芯片、同步降壓轉(zhuǎn)換器、高壓超低IQ LDO、LED矩陣管理器MCU等在內(nèi)的車規(guī)級(jí)系列產(chǎn)品，以及參考設(shè)計(jì)方案，同時(shí)保證了多像素控制、長距離通信和安全性，靈活滿足不同車型和不同OEM的動(dòng)態(tài)控制需求。
“盡管如此，當(dāng)我們的LED矩陣方案達(dá)到幾百個(gè)像素點(diǎn)之后，就有一些汽車前大燈的廠家說，還不夠，我們需要更高的分辨率!如果在原有基礎(chǔ)上繼續(xù)做，技術(shù)挑戰(zhàn)極大：1.LED是單獨(dú)布設(shè)的，芯片會(huì)越來越大;2.前大燈是功率系統(tǒng)，當(dāng)采用更多LED時(shí)，熱管理也開始出現(xiàn)問題。怎樣幫助客戶解決問題呢?我們出了一個(gè)百萬級(jí)像素解決方案，徹底超越了客戶的需求，并且解決了他們所有的問題，這就是TI的DLP®技術(shù)。”他說。
DLP®是TI獨(dú)家的數(shù)字微振鏡設(shè)備，本質(zhì)上就是一種投影技術(shù)。由于出色的小型化能力，該產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種各樣的微投影儀上。
現(xiàn)在，TI把DLP®技術(shù)帶入汽車領(lǐng)域。開發(fā)人員可以開發(fā)調(diào)暗部分或全部各像素的解決方案，駕駛員便可以在任何條件下開車時(shí)始終開啟遠(yuǎn)光燈，且不會(huì)影響其他駕駛員。此外，高分辨率特性使它可以用做一些特別炫酷的投影應(yīng)用。
五大應(yīng)用場景方案
1、自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)自適應(yīng)前照燈設(shè)計(jì)最初是為了減少眩光。相比于上一代“自動(dòng)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)近光”，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更靈活的高像素級(jí)光線管理。當(dāng)對(duì)面有車輛或行人過來的時(shí)候，汽車只把光驅(qū)調(diào)暗，其他的光都保持原來的狀態(tài)，這樣就能有效避免眩光，同時(shí)對(duì)駕駛員的視野不構(gòu)成影響。
▲ 更高像素的矩陣管理帶來創(chuàng)新前大燈方案
TPS92682是雙通道的LED的controller，它最大的特點(diǎn)是具有可配置性和其內(nèi)部參數(shù)可以通過設(shè)置來設(shè)定，比如通過對(duì)過流電壓等的設(shè)置來滿足不同需求，帶給廠家的好處是可以用一顆芯片滿足所有不同車的型號(hào)和不同OEM之間的需求。LED矩陣管理器TPS9266X-Q1可自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)的像素級(jí)控制，擁有多達(dá)372個(gè)具有診斷功能的獨(dú)立可控像素。
2、貫穿式尾燈系統(tǒng)
傳統(tǒng)的尾燈非常簡單，實(shí)現(xiàn)信號(hào)功能，比如要?jiǎng)x車、轉(zhuǎn)彎或是給出一個(gè)簡單的指示功能。隨著汽車的發(fā)展，車企希望尾燈可以有一些更加炫酷的效果。
▲ 貫穿式尾燈系統(tǒng)方案稱為趨勢
因應(yīng)貫穿式尾燈系統(tǒng)方案需求，TPS929120-Q1是12通道的LED Drive，每個(gè)通道可以驅(qū)動(dòng)一顆、兩顆或三顆LED，同時(shí)它可以多顆芯片集連在一起驅(qū)動(dòng)上百顆的LED芯片，同時(shí)滿足多像素控制、長距離通信和安全性。該芯片在大量的sample階段，即將量產(chǎn)。
3、個(gè)性化內(nèi)飾照明傳統(tǒng)頂燈照明非常簡單，就是一個(gè)開關(guān)，下一代內(nèi)飾照明則會(huì)更加智能。比如在副駕駛座乘客看書時(shí)，頂燈光線可以自動(dòng)跟蹤書的位置，讓乘客始終獲得非常清晰的視野，同時(shí)不會(huì)影響駕駛員。
▲ 頂燈光線可以自動(dòng)跟蹤運(yùn)動(dòng)位置
實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)，首先要實(shí)現(xiàn)像素化的控制。TIDA-020012是一款像素化頂燈參考設(shè)計(jì)方案，可以采用直驅(qū)模式驅(qū)動(dòng)30顆LED，也可以采用多路復(fù)用驅(qū)動(dòng)150個(gè)LED。該方案設(shè)計(jì)中用到了三款芯片，分別為3A同步降壓轉(zhuǎn)換器LMR33630-Q1、全面診斷RGB LED驅(qū)動(dòng)器TLC6C5724-Q1、300毫安高壓超低IQ LDO TPS7B82-Q1。
4、定制化、交互化小燈這些燈大部分用在汽車外部，它可以帶來更多的便利性和舒適性。比如在車門位置做一個(gè)照明燈，一開車門就可以看到下面是不是有一個(gè)水坑、是不是有一個(gè)磚頭，這樣可以在黑天的時(shí)候有更清晰的視野。針對(duì)基本的靜態(tài)符號(hào)投影，單通道LED驅(qū)動(dòng)芯片TPS92613，在一個(gè)非常小的封裝里面滿足了客戶所有的需求，同時(shí)成本上也沒有增加。
▲ 單通道LED驅(qū)動(dòng)芯片TPS92613成本方案
針對(duì)更多高端炫酷的需求，TI DLP®模塊的小型化努力，使得它放在車門上，也可以放在車的后視鏡上，還可以塞在前大燈或者尾燈里作為輔助照明，甚至是人車信息交互手段。舉個(gè)例子，當(dāng)車輛避讓行人時(shí)，與其大嗓門比手勢，不如優(yōu)雅地在車前投影出斑馬線，示意行人優(yōu)先通過。
5、透明車窗顯示
同樣的，透明車窗顯示也是基于DLP®模塊的創(chuàng)新應(yīng)用。大家都知道廣告是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，眾多的搜索引擎都是靠廣告生存。汽車行業(yè)出租車或網(wǎng)約車也想加入這個(gè)行列，利用投影技術(shù)是一個(gè)非常好的方式。
▲ 透明車窗顯示可能帶來廣告新商機(jī)
TI DLP3034-Q1、DLP5534-Q1 都是汽車級(jí)認(rèn)證的芯片。其中DLP3034-Q1尺寸0.3英寸、支持405nm波長照明源、分辨率864×480;DLP5534-Q1尺寸0.55英寸、分辨率達(dá)到1152×576，照明光亮度是前者的三倍，提高了日間信息的可視度。
小 結(jié)
第一、 隨著LED系統(tǒng)方案的不斷優(yōu)化，矩陣化、智能化的汽車照明創(chuàng)新應(yīng)用成為可能，矩陣式照明可實(shí)現(xiàn)高分辨率前照燈系統(tǒng)，提供新的遠(yuǎn)近光照明功能，以提高道路安全性和駕駛員舒適性。
第二、DLP®新技術(shù)的引入，更有望幫助車燈廠家和車企，突破百萬級(jí)分辨率大關(guān)，從單一照明功能邁入“人車交互”汽車環(huán)境信息服務(wù)新疆域，甚至帶來新商業(yè)模式。
第三、汽車照明正成為自動(dòng)駕駛的一個(gè)潛在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)或?qū)⒊蔀榧蓚鞲衅鞯年P(guān)鍵位置，如攝像頭、雷達(dá)和LiDAR(激光雷達(dá))等。這種智能化趨勢已經(jīng)得到了ADAS(先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng))發(fā)展的支持。
第四、無論是自適應(yīng)前照燈、還是自動(dòng)跟蹤物體位置的頂燈光線，要想實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)級(jí)智能應(yīng)用，僅僅有光源管理方案還不夠，需要攝像頭捕捉車身周圍或者車內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，處理器結(jié)合自適應(yīng)調(diào)節(jié)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這將強(qiáng)化照明、汽車傳感器和數(shù)據(jù)處理之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)進(jìn)一步加劇。
