智能RGB LED在未來汽車照明中的作用

介紹

汽車照明中已經(jīng)廣泛采用RGB LED燈具。

由于當(dāng)前市場(chǎng)需求希望有更加舒適、智能的駕駛汽車出現(xiàn)，汽車照明也變得越來越重要和具有挑戰(zhàn)性。

因此，在未來的汽車照明設(shè)計(jì)中，除了要重視內(nèi)部照明設(shè)計(jì)外，還要考慮車輛通過燈光與照明與周圍環(huán)境的交互，這也是很關(guān)鍵的一點(diǎn)。

因此，能夠降低成本，簡化安裝需求，并且擴(kuò)展LED照明和顯示功能的新型RGB LED的概念對(duì)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(fù)雜，同時(shí)成本也很高。

所以很顯然，下一步技術(shù)發(fā)展應(yīng)該是研究如何將智能LED驅(qū)動(dòng)與RGB LED集成為小尺寸的封裝器件。

現(xiàn)有RGB系統(tǒng)

目前，為了單獨(dú)控制RGB LED燈，每個(gè)獨(dú)立的RGB LED都需要一個(gè)獨(dú)立的微型控制器，包含LED的特征數(shù)據(jù)（見圖1.1）。

這種微型控制器成本很高，而且為了編寫存儲(chǔ)控制LED特征數(shù)據(jù)的程序，也需要特定的設(shè)備和工具。

因此，這種解決方案對(duì)于大規(guī)模的應(yīng)用來說過于麻煩而且昂貴，同時(shí)，也無法捕捉和改變單獨(dú)LED的壽命參數(shù)，例如工作溫度。

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



圖1.1 包含單個(gè)LED的模塊



圖1.2展示了采用RGB系統(tǒng)的大規(guī)模模塊，每個(gè)模塊包含多個(gè)LED。

這個(gè)系統(tǒng)由大量的元件組成，元件之間有著復(fù)雜的布線方式。

另外，系統(tǒng)也需要軟件來管理LED特征數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的查找表格。

大部分這樣的系統(tǒng)，都設(shè)有單向通信的模式，這會(huì)導(dǎo)致LED驅(qū)動(dòng)響應(yīng)變慢，而且每個(gè)LED需要高頻信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

除此之外，單個(gè)LED的損壞，將會(huì)導(dǎo)致其他元件隨之被替換，導(dǎo)致微型控制器要相應(yīng)改變，而且LED特征數(shù)據(jù)表也需要更新。我們是不希望這樣的情況出現(xiàn)的。



圖1.2 包含多個(gè)LED的模塊


智能RGB系統(tǒng)

很明顯，RGB系統(tǒng)的一個(gè)解決方案就是將三種LED（紅、綠、藍(lán)）與智能LED驅(qū)動(dòng)集成在一個(gè)單個(gè)的元件中。

這種新型元件對(duì)用戶來說具有以下特點(diǎn)：

1. 元件中包含所有LED的特征數(shù)據(jù)
2. 驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)和校準(zhǔn)RGB LED光色，使之達(dá)到某個(gè)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(jìn)行通信，并且允許控制器對(duì)多個(gè)RGB LED進(jìn)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(shù)，都可以直接通過LED驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)

Dominant提出了一種新型智能RGB封裝，將LED驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)是基于“無引線外殼”的配置，這是為了減少整個(gè)封裝的熱阻；Rth和基座的熱阻。
這部分所有的端口接頭也做了鍍金設(shè)計(jì)，是為了滿足消費(fèi)者提出的嚴(yán)格的耐腐蝕要求。
元件將會(huì)以卷帶形式包裝，并且符合所有SMT貼片標(biāo)準(zhǔn)。
另外，元件的濕氣敏感性的理想等級(jí)是2級(jí)。



圖2 智能RGB封裝


LED滿足了汽車制造商的愿望，可以實(shí)現(xiàn)在汽車的整個(gè)壽命中，都能持續(xù)穩(wěn)定的表現(xiàn)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(yīng)用。所有修正的數(shù)據(jù)都會(huì)以不易損失的形式存儲(chǔ)在LED驅(qū)動(dòng)器中。另外，LED驅(qū)動(dòng)器中還裝有溫度傳感器，這樣驅(qū)動(dòng)就可以自動(dòng)執(zhí)行必要的補(bǔ)償，用來確保最后光色的精確度。

在實(shí)際應(yīng)用中，用戶可以通過串行總線發(fā)出一系列命令，來將設(shè)定好的期望光色數(shù)據(jù)傳送到智能RGB元件當(dāng)中。整個(gè)應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)不需要任何物理修正過程或者是復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。



圖3 


系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖4展示了智能RGB LED系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)，控制單元之間可以實(shí)現(xiàn)高速雙向串行通信，包含高達(dá)4096個(gè)LED。

所有的信息都可以同時(shí)并行傳入LED，而不會(huì)像菊鏈一樣有延遲。2M/s的串行數(shù)據(jù)速率可以保證在10ms之內(nèi)更新380個(gè)LED的數(shù)據(jù)。
因此，可以在0.15秒之內(nèi)讀取所有LED（最多4096個(gè)）。



圖4 智能RGB LED系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

比較

表格1總結(jié)了當(dāng)前RGB系統(tǒng)和未來RGB系統(tǒng)的差異。未來的RGB系統(tǒng)是直接并且可擴(kuò)展的。這樣會(huì)節(jié)約成本，同時(shí)也可以為市場(chǎng)創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。
表1 智能RGB系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

總結(jié)

汽車市場(chǎng)一直在期待智能RGB LED系統(tǒng)的出現(xiàn)。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(jí)將會(huì)成為歷史。

同時(shí)，解決方案的提供商面臨的技術(shù)壁壘將逐漸消失。

更關(guān)鍵的是，成本的極大下降會(huì)帶來RGB LED未來更廣闊的應(yīng)用。

我們認(rèn)為，智能RGB對(duì)于未來汽車內(nèi)部和外部照明來說，都是非常好的解決方案。