汽车照明方案进入“像素级”搏杀，五大场景充满想象

智慧产品圈 · 公众号 · · 2019-12-10 08:47

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▲ LED矩阵管理可以更好的解决眩光问题。（图片来源：TI）

通过对LED矩阵管理，车灯厂家和车企可以对光束的形状进行灵活编程，由此带来更好的驾驶体验，从而促进整车销售。

比如夜晚在高速公路上开车时，因为车速比较快，周围需要照得更远，从而让你的视野更远，这时候它会形成一个照得很远的光束，但你的视线相对比较窄；当你走到省级公路或者普通公路时，路况比较复杂，这时候它会提供更宽广的视野，把光照得更宽，让你可以看到周围更近距离的路况，从而保证系统的安全。

与此同时，从传统的卤素疝气大灯过渡到LED，特别是矩阵式车灯，在电子设计上会越来越复杂，不仅使用到的芯片更加复杂，还会涉及到一些软件的东西，对车灯厂家和车企来说，也是全新的挑战。

▲ 汽车车灯产业全景图。（图片来源：盖世汽车）

矩阵式车灯设计三大挑战

首先，多像素控制。过去汽车每个灯是独立控制的，使用的LED驱动是模拟驱动型的LED Drive。现在需要整个系统互动起来，像素点的数量会增加非常多。这时候LED驱动芯片就从纯模拟器件，变成了带通信接口和内置PWM调光功能的数模混合芯片。

其次，长距离通信可靠性。传统车身通信方式可以用CAN或LIN，但是每一个PCB都需要一个MCU做通信，再去驱动LED Drive，使得整个系统设计变得非常复杂，信号容易丢包，另外成本也会增加。

最后，行车安全性。多个MCU和PCB板互相连接在一起，带来安全性的问题，如果灯坏了怎么办？如果MCU信号丢失了怎么办？矩阵式LED解决方案需要充分考虑故障诊断和报错的功能，一旦监测到信号丢失，车灯自动进入失效保护模式，以保证车辆运行安全。

日前，德州仪器(TI)LED驱动器产品线经理龚松对《智慧产品圈》记者详细介绍了汽车照明的最新市场动态，包括自适应前照灯系统、贯穿式尾灯系统、个性化内饰照明、定制化交互化小灯和透明车窗显示五大应用场景，以及最新产品和解决方案。

▲ 德州仪器(TI)LED驱动器产品线经理龚松

DLP®，百万级像素新选择

作为全球汽车照明半导体领域的领军者，TI为车灯厂家和车企提供了包含LED驱动芯片、同步降压转换器、高压超低IQ LDO、LED矩阵管理器MCU等在内的车规级系列产品，以及参考设计方案，同时保证了多像素控制、长距离通信和安全性，灵活满足不同车型和不同OEM的动态控制需求。

“尽管如此，当我们的LED矩阵方案达到几百个像素点之后，就有一些汽车前大灯的厂家说，还不够，我们需要更高的分辨率！如果在原有基础上继续做，技术挑战极大：1.LED是单独布设的，芯片会越来越大；2.前大灯是功率系统，当采用更多LED时，热管理也开始出现问题。怎样帮助客户解决问题呢？我们出了一个百万级像素解决方案，彻底超越了客户的需求，并且解决了他们所有的问题，这就是TI的DLP®技术。”他说。

DLP®是TI独家的数字微振镜设备，本质上就是一种投影技术。由于出色的小型化能力，该产品已经广泛应用在各种各样的微投影仪上。

现在，TI把DLP®技术带入汽车领域。开发人员可以开发调暗部分或全部各像素的解决方案，驾驶员便可以在任何条件下开车时始终开启远光灯，且不会影响其他驾驶员。此外，高分辨率特性使它可以用做一些特别炫酷的投影应用。

五大应用场景方案

1、自适应前照灯系统

自适应前照灯设计最初是为了减少眩光。相比于上一代“自动调节远近光”，自适应前照灯系统实现了更灵活的高像素级光线管理。当对面有车辆或行人过来的时候，汽车只把光驱调暗，其他的光都保持原来的状态，这样就能有效避免眩光，同时对驾驶员的视野不构成影响。

▲ 更高像素的矩阵管理带来创新前大灯方案。(图片来源：网络)

TPS92682是双通道的LED的controller，它最大的特点是具有可配置性和其内部参数可以通过设置来设定，比如通过对过流电压等的设置来满足不同需求，带给厂家的好处是可以用一颗芯片满足所有不同车的型号和不同OEM之间的需求。LED矩阵管理器TPS9266X-Q1可自适应前照灯系统的像素级控制，拥有多达372个具有诊断功能的独立可控像素。

2、贯穿式尾灯系统

传统的尾灯非常简单，实现信号功能，比如要刹车、转弯或是给出一个简单的指示功能。随着汽车的发展，车企希望尾灯可以有一些更加炫酷的效果。

▲ 贯穿式尾灯系统方案称为趋势。(图片来源：TI)

因应贯穿式尾灯系统方案需求，TPS929120-Q1是12通道的LED Drive，每个通道可以驱动一颗、两颗或三颗LED，同时它可以多颗芯片集连在一起驱动上百颗的LED芯片，同时满足多像素控制、长距离通信和安全性。该芯片在大量的sample阶段，即将量产。

3、个性化内饰照明

传统顶灯照明非常简单，就是一个开关，下一代内饰照明则会更加智能。比如在副驾驶座乘客看书时，顶灯光线可以自动跟踪书的位置，让乘客始终获得非常清晰的视野，同时不会影响驾驶员。

▲ 顶灯光线可以自动跟踪运动位置。（图片来源：TI）

实现这样的设计，首先要实现像素化的控制。TIDA-020012是一款像素化顶灯参考设计方案，可以采用直驱模式驱动30颗LED，也可以采用多路复用驱动150个LED。该方案设计中用到了三款芯片，分别为3A同步降压转换器LMR33630-Q1、全面诊断RGB LED驱动器TLC6C5724-Q1、300毫安高压超低IQ LDO TPS7B82-Q1。

4、定制化、交互化小灯

这些灯大部分用在汽车外部，它可以带来更多的便利性和舒适性。比如在车门位置做一个照明灯，一开车门就可以看到下面是不是有一个水坑、是不是有一个砖头，这样可以在黑天的时候有更清晰的视野。针对基本的静态符号投影，单通道LED驱动芯片TPS92613，在一个非常小的封装里面满足了客户所有的需求，同时成本上也没有增加。

▲ 单通道LED驱动芯片TPS92613成本方案。(图片来源：TI)

针对更多高端炫酷的需求，TI DLP®模块的小型化努力，使得它放在车门上，也可以放在车的后视镜上，还可以塞在前大灯或者尾灯里作为辅助照明，甚至是人车信息交互手段。举个例子，当车辆避让行人时，与其大嗓门比手势，不如优雅地在车前投影出斑马线，示意行人优先通过。

5、透明车窗显示

同样的，透明车窗显示也是基于DLP®模块的创新应用。大家都知道广告是一个巨大的产业，众多的搜索引擎都是靠广告生存。汽车行业出租车或网约车也想加入这个行列，利用投影技术是一个非常好的方式。

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