對于汽車而言，照明系統是汽車的必備，隨著汽車智能化的不斷演進，汽車照明技術也在進步。近年來，很多的新車配上了LED大燈，新穎的表現方式和亮眼的高科技成為車主選車的一大參考。作為全球最重要的汽車LED解決方案提供商，德州儀器（TI）在汽車照明技術上不斷創新，尤其是領先業界的DLP技術，更是讓新時代的汽車照明前景倍增，DLP技術在汽車上的應用，可以讓汽車的照明視覺、圖像質量達到一個新的層次，這些都是源于 TI DLP產品和完整的解決方案。如今，越來越多的客戶愿意采用最新的方案加速產品的迭代和創新。
在LED技術的進步和推動下，汽車照明中會融合很多的LED燈解決方案，如在汽車內部照明、前照大燈和組合尾燈等。近日，TI在深圳舉行了“德州儀器汽車照明媒體溝通會”，德州儀器 LED 驅動器產品線經理龔松先生給媒體記者們講述了TI在汽車照明技術上的創新，分享了它們最新的自適應大燈系統、動態尾燈、個性化內飾照明和透明車窗顯示等半導體技術及解決方案。
德州儀器 LED 驅動器產品線經理龔松先生，德州儀器供圖
防止眩光還得看自適應前照燈系統
在汽車的應用里面，自適應前照燈系統是一個很特別的存在，因為在陽光不是很充足的情況下，汽車照明不只是炫酷，而是安全。自適應前照燈是一種在垂直方向上與車聯動的燈光系統，它一般情況下是由ECU和傳感器、燈、車燈控制系統等組成。尤其是黑暗下，汽車在轉彎情形，車燈的亮度和精確度都是汽車自適應前照燈系統好壞的關鍵參數。德州儀器LED驅動器產品線經理龔松先生表示，最初做自適應前照燈是為了減少眩光，大家平時在路上行走或開車時遇到過這樣的場景：對面開著遠光燈，你眼前立刻變得白茫茫，如果你也開著遠光燈，迎面雙方都會出現視線盲區，道路安全就成了問題。如何才能避免這種情況發生，龔松人為，那就是花時間去研發技術，傳統解決方式是，汽車大燈用鹵素或疝氣燈，車廠采用自動調節遠近光技術，當檢測到前方車輛或行人時，自動把遠光調為近光，這樣方案并不安全，特別是同時有行人、車輛過來時，調成近光會使司機視野受到影響，看不到行人，TI研發了自適應前照燈系統，很好地解決了這個問題。
自適應前照燈系統是怎么解決這種安全難題的？德州儀器LED驅動器產品線經理龔松先生表示，當對面有車輛或行人過來時，汽車只把光驅調暗，其他光都保持原來狀態，這樣就能有效避免眩光，同時對駕駛員視野不構成影響。德州儀器采用的是兩種解決方案，解決這些難題。第一款產品是TPS92682－Q1，這是雙通道的LED的controller，它最大的特點是特別靈活，非常容易配置。這個產品支持各種拓撲結構，如升壓拓撲、降壓拓撲，有升降壓和反激式等都可以通過這一個芯片來實現。他繼續說道，除了實現多種拓撲結構之外，它還可以實現CC或CV輸出模式，可以獨立地作為一個靜態大燈的解決方案，也可以和其它芯片配合在一起作為動態大燈最前沿的芯片。
除了解決了配置的難題，在設計上，TI也為車廠等客戶考慮甚多。如今，車廠包括車燈供應商做車輛設計時遇到的挑戰是：不同型號車子或不同車廠間，對前大燈造型和LED配置要求是不同的，這會造成客戶面對不同項目，無法用同一芯片滿足不同需求。龔松表示，TI的芯片因為具有可配置性和其內部參數靈活設定，很巧妙的來滿足所有不同車型和不同車OEM間的需求。這樣帶來的好處非常多，除了成本優勢，還能避免出現芯片設計中的系統bug，設計還很簡潔，安全性和通用性大大提升。除了TPS92682－Q1，TI還有第二款產品叫TPS92520－Q1，這是業界第一顆把這幾個性能集成在同一個芯片的IC，也是具有SPI單片雙路同步降壓LED的驅動器，這顆芯片還集成了MOSFETs，開關頻率相當高，達到2．2MHz?！斑@是業內首次把這個技術引入汽車LED照明領域，TI也是行業內的第一家，我們把通常在底部的散熱盤放到芯片頂部，這樣非常容易在上面放散熱片，加強系統散熱，使這個小芯片可以輸出極大功率。”龔松這樣對媒體記者解釋。TI還有第三款產品TPS9266X－Q1，龔松提到，前兩顆芯片塑造了汽車前大燈的前兩級，但要真正實現動態控制需要LED的像素級控制，需要控制每一個LED單獨的開和關，這樣才能夠實現關閉確定的某一區域的光，保留其他區域的光繼續開啟。目前已經有很多車廠發布的矩陣式大燈都使用了這個方案，實現了防止眩光的功能。
更高的分辨率如何實現？
對于很多的汽車前大燈廠家而言，要實現更高的分辨率，需要幾千個像素點。德州儀器LED驅動器產品線經理龔松先生表示，傳統的方案在原有基礎上繼續做幾千個像素帶來了極大挑戰，一是由于LED單獨布設的，芯片會越來越大，二是前大燈是功率系統，當采用更多LED的時候熱管理也開始出現問題。TI出了一個百萬級像素解決方案，徹底超越了客戶的需求。這個就是TI的DLP技術，也叫數字光源處理技術，TI用這個技術做了一個產品DMD數字微鏡，這產品本質上就是在小小硅片上放百萬級數量的小鏡子反射光，達到控制光形狀的目的。TI把DLP技術帶入汽車領域，它超越了客戶對于前大燈像素的需求，帶來了一個百萬級像素產品。TI的產品因為卓越特性又帶來了客戶當時沒有想到的一些應用。這個產品能夠實現高精度、高分辨率投影的效果，現在客戶在用它做一些特別炫酷的應用。目前已經有產品采用這種DLP技術在公路上運營，0．55英寸數字微鏡器件，能夠把尺寸做得特別小，把光源鏡頭的高度做到小于40mm，讓它可以塞在前大燈里，TI的參考設計提供了自適應遠光燈技術，同時把分辨率提升到1萬倍以上。
TI先進的尾燈解決方案
傳統的汽車尾燈非常簡單，就是用它實現信號功能，如剎車、轉彎或是一個簡單的指示功能。如今，隨著汽車的發展，人們也希望尾燈可以有一些更加炫酷的效果，同時還可以起到通信的作用。龔松先生表示，目前整個貫穿式的尾燈系統在有些車型上應用了。實現貫穿式動態尾燈設計不容易，過去每個尾燈是獨立控制，使用的是模擬驅動型LED Drive，每個燈的組件是單獨驅動?，F在人們希望整個系統互動起來，就需要多個pixel，像素點的數量會增加很多。這時候LED Drive就從純analog器件變成了analog LED Drive，內部集成了大量的PWM控制和內部LED量變控制算法的數字模型，對于設計而言，需要提高像素數量。TI先進的尾燈解決方案是這樣的，他表示，TI的TPS929120－Q1是12通道的LED Drive，每個通道可以驅動一顆、兩顆或三顆LED，同時它可以多顆芯片集連在一起驅動上百顆的LED芯片。整個貫穿式尾燈要實現動態燈效需要通信接口，傳統方式可以用CAN或LIN，但是每一個PCB都需要一個MCU去控制和驅動LED Drive，整個系統設計變得復雜，成本會增加。TI在TPS929120上推出一個接口叫做FlexWire，它基于UART協議同時利用了CAN和LIN物理收發器這一層，既保證了系統安全可靠性，也讓編碼變得更容易，UART的編解碼功能相對容易上手。為工程師提供了一個長距離的通信，同時保持非常好的可靠性和EMC DMI的性能，這顆芯片也提供了非常精確的診斷和故障保護功能。對于目前汽車尾燈面臨的挑戰，TI先進的尾燈解決方案在多像素控制、長距離通信和安全性上得到了完美地實現，現在這個芯片在大量的sample階段，即將量產。
讓汽車內飾照明更加個性化
傳統頂燈照明就是一個開關，有時候外面比較黑，上車后還要摸半天，才能摸到開關的位置。對于這樣的行業痛點，龔松先生表示，現在TI提供了解決方案，來實現智能化和區域化的照明。他說道，要實現這樣的設計，首先要實現像素化的控制，客戶可以采用TIDA－020012，這是高像素LED矩陣驅動模塊，TI使用了三顆芯片實現這樣的設計。第一顆芯片是LMR33630－Q1，采用了HotRod封裝，沒有引線，芯片倒過來直接卡在封裝里。這樣的設計極大提高了熱效，沒有引線還減少了EMC、EMI的干擾；第二顆芯片是TLC6C5724－Q1。它有24通道，每個通道可以輸出50毫安的電流，這樣設計的芯片使得大規模、矩陣化LED設計可以使用更少數量的芯片，它有全面診斷和故障檢測功能；第三顆芯片是LDO TPS7B82－Q1，LDO是業界非常標準簡單的器件，從這個器件上可以看到TI技術的領先性，這顆LDO是300毫安的高壓超低IQ的LDO，它的電壓輸入范圍是3V到40V，這個產品做到了2．7μA的靜態電流，是業界非常低的數字，它的精度特別高。對于客戶而言，即使針對一些非常標準的產品開發，TI所帶來的技術差異化和領先性也是超前的。汽車大燈可能更多是用在汽車外部，汽車小燈同樣大有可為，比如更亮的、定制化的汽車小燈。針對這個系統，TI提供了兩種解決方案，一種是提供基本的功能，非常簡單和便宜；二是提供一個高端炫酷的需求。TI提供一個非常完整的，從最低的需求和成本到更高端的照明效果的解決方案。
透明車窗顯示讓汽車更有范
目前，很多的汽車都在朝著酷范的方向進步，在不久的將來，車窗上可能會顯示各種信息，可能單色變成了全彩動態顯示。比如車窗上有些顯示，白天效果不好，晚上就可以看到。這個可以投廣告，可能會是一個巨大的產業。德州儀器LED驅動器產品線經理龔松表示，要實現這樣的效果，DLP技術非常有價值，因為它有個非常獨特的特性，它不需要光源，這樣可以讓汽車車窗顯示非常有想象力，而且顯示效果清晰。對于如何實現，TI采用了DLP 3034－Q1去實現，他提到，這個產品有一個非常高的光輸出效率，提高了日間信息的可視度。這個方案有兩顆車規級芯片，支持405nm波長照明源，支持864×480分辨率。
隨著汽車產業的不斷進化，很多的技術都可以快速的上市，這也是TI的機遇。德州儀器LED驅動器產品線經理龔松表示，TI的五大產品技術涵蓋了動態的自適應系統前燈系統、動態尾燈系統、個性化內飾照明、小燈和透明車窗應用，它們涵蓋了業界革命性的創新，希望給客戶、車廠和消費者帶來更好、更新的體驗。
總結：
伴隨著智能汽車的演進，汽車照明肯定是最先突破的一環，只有好的照明，才能讓車和人之間更好的互動。對于不同的汽車車廠而言，如果想進行產品的差異化競爭，讓自己的產品更加有市場競爭力，好好研究最新的技術，并用到自己的汽車上，是創新的最有效方式，TI全面的解決方案的確不失為在汽車照明上創新的一種好方法，正如德州儀器LED驅動器產品線經理龔松所說的那樣，大家的目標是一致的，就是為客戶、車廠和消費者帶來更好、更新的體驗。