【技術前沿】智能RGB LED在未來汽車照明中的應用

來源：IFAL

作者：Low Tek Beng

單位：Dominant Opto Technologies Sdn Bhd, Melaka,Malaysia

編譯：楊瑾

指導老師：林燕丹

 編輯：Lemon

汽車照明中已經廣泛采用RGB LED燈具。

由于目前市場需求希望有更加舒適、智能的駕駛汽車出現，汽車照明也變得越來越重要和具有挑戰性。

在未來的汽車照明設計中，除了要重視內部照明設計外，還要考慮車輛通過燈光與照明與周圍環境的交互，這也是很重要的一點。

因此，能夠降低成本，簡化安裝需求，并且擴展LED照明和顯示功能的新型RGB LED的概念對于未來的汽車照明是很有必要的。

目前已知的解決方案都非常復雜，同時成本也很高。

所以很顯然，下一步技術發展應該是研究如何將智能LED驅動與RGB LED集成為小尺寸的封裝器件。

目前，為了單獨控制RGB LED燈，每個獨立的RGB LED都需要一個獨立的微型控制器，包含LED的特征數據（見圖1.1）。

這種微型控制器成本很高，而且為了編寫存儲控制LED特征數據的程序，也需要特定的設備和工具。

因此，這種解決方案對于大規模的應用來說過于麻煩而且昂貴，同時，也無法捕捉和改變單獨LED的壽命參數，例如工作溫度。

此外，考慮到未來系統的維修與替換，這樣的解決方案對于汽車照明來說的確不太友好。

圖1.1 包含單個LED的模塊

圖1.2展示了采用RGB系統的大規模模塊，每個模塊包含多個LED。

這個系統由大量的元件組成，元件之間有著復雜的布線方式。

另外，系統也需要軟件來管理LED特征數據校準的查找表格。

大部分這樣的系統，都設有單向通信的模式，這會導致LED驅動響應變慢，而且每個LED需要高頻信號來驅動，可能會產生電磁干擾。

除此之外，單個LED的損壞，將會導致其他元件隨之被替換，導致微型控制器要相應改變，而且LED特征數據表也需要更新。我們是不希望這樣的情況出現的。

圖1.2 包含多個LED的模塊

很明顯，RGB系統的一個解決方案就是將三種LED（紅、綠、藍）與智能LED驅動集成在一個單個的元件中。

這種新型元件對用戶來說具有以下特點：

1. 元件中包含所有LED的特征數據

2. 驅動器可以驅動和校準RGB LED光色，使之達到某個確定的顏色

3. 元件可以通過高速串行總線與微型控制器進行通信，并且允許控制器對多個RGB LED進行尋址

4. RGB LED所有的修正操作，例如修正隨溫度變化的某些參數，都可以直接通過LED驅動器來實現

Dominant提出了一種新型智能RGB封裝，將LED驅動直接與三色RGB LED集成在2.8mm×3.6mm×0.65mm的小尺寸元件上（見圖2）。

電流部分的設計是基于“無引線外殼”的配置，這是為了減少整個封裝的熱阻；R_th和基座的熱阻。

這部分所有的端口接頭也做了鍍金設計，是為了滿足消費者提出的嚴格的耐腐蝕要求。

元件將會以卷帶形式包裝，并且符合所有SMT貼片標準。

另外，元件的濕氣敏感性的理想等級是2級。

圖2 智能RGB封裝

LED滿足了汽車制造商的愿望，可以實現在汽車的整個壽命中，都能持續穩定的表現出均勻且精確的顏色。

圖3展示了一種確保精確度的三步法的應用。所有修正的數據都會以不易損失的形式存儲在LED驅動器中。另外，LED驅動器中還裝有溫度傳感器，這樣驅動就可以自動執行必要的補償，用來確保最后光色的精確度。

在實際應用中，用戶可以通過串行總線發出一系列命令，來將設定好的期望光色數據傳送到智能RGB元件當中。整個應用程序的實現不需要任何物理修正過程或者是復雜的驅動電路設計。

圖3 修正

圖4展示了智能RGB LED系統的簡單結構，控制單元之間可以實現高速雙向串行通信，包含高達4096個LED。

所有的信息都可以同時并行傳入LED，而不會像菊鏈一樣有延遲。2M/s的串行數據速率可以保證在10ms之內更新380個LED的數據。

因此，可以在0.15秒之內讀取所有LED（最多4096個）。

圖4 智能RGB LED系統結構

表格1總結了當前RGB系統和未來RGB系統的差異。未來的RGB系統是直接并且可擴展的。這樣會節約成本，同時也可以為市場創造新的機會。

表1 智能RGB系統的優勢

汽車市場一直在期待智能RGB LED系統的出現。這樣LED使用者就不必考慮修正、溫漂和色漂之類的問題了，LED分級將會成為歷史。

解決方案的提供商面臨的技術壁壘將逐漸消失。

更重要的是，成本的極大下降會帶來RGB LED未來更廣闊的應用。

我們認為，智能RGB對于未來汽車內部和外部照明來說，都是很好的解決方案。

閱讀原文

本文轉載于微信公眾號IFAL(ID：Fudanlighting)