汽车前置照明的关键――高级集成电路

最近几年，LED灯在汽车前置照明中的应用逐渐风生水起，超出了普遍预计。原始设备制造商（OEM）正在赶班加点地打造多级别的LED前置照明产品解决方案。而供应商们所面临的挑战是，不仅要满足OEM不断增加的产品需求，同时也要缩短OEM为其汽车提供的所有不同类别的前置照明设计的研发周期。那些没能为满足这一加速步伐做好准备的供应商将错失大好机会。

本文将会对加速设计周期的方法进行详细讨论。

众所周知，采用固态照明可以让汽车制造商获利颇丰，如节能、可靠（使用周期较长）、操作灵活、与空间设计约束相关的形状系数较低。然而到目前为止，大部分的固态照明仍然只运用在侧灯、刹车灯、后灯、车内照明之中。除了日行灯（DRL）以外，一般的前置照明依旧使用传统的照明方案。新兴的创新型LED架构将改变这一现状，并克服现有的不利因素（如确保与当前系统设计兼容、减少前期相关的大量资金投入）。

固态照明的另一大优势是更加高级的诊断能力。白炽照明灯仅采用一根电线，通电时电流在其上流动。而安装的任何诊断系统都必须依赖干这根电线。这明显存在局限性，因为能够诊断的关于灯泡运行的信息相当少――基本上只局限于判断照明灯是否工作。相较之下，固态照明配备有半导体设备，可以提供更加详细的数据。

固态照明同时也拥有巨大的经济优势。虽然大家普遍认为固态前置照明前期投资巨大，但实际并不像想象的那么困难。而且，这些投资可以在很大程度上由固态照明低成本的优势所抵消，因为基于一项核心设计可以研发多种前置照明系统。借用这个“平台”，工程师不用再为每辆车型单独从头设计，节省大量时间和工程费用。每个核心设计虽然只具备基本的功能，但是可以支持多种LED配置。因此工程师可以在基于核心设计研发相对复杂的中距离照明灯之后，再研发功能更为复杂的豪华版本。

系统核心配置集成电路（IC）是一项极为关键的技术。运用该技术可以调整发射极输出，无须采用分箱，从而进一步降低成本。此外，LED光输出强度衰退在其生命周期内可以基本忽略不计，从而延长了系统的有效运行时间。

在研发过程中，LED的配置通常要做出变化，以匹配灯光工程师或汽车款式设计师的光学设计或风格。LED电流和电压可以通过在线程序进行参数配置，使工程师在设计LED前灯的同时进行一些修改和调整。

工程师也可以反过来为今后LED性能的提升做准备。例如，这意味着，尽管当前制造的LED照明设计可能需要在一定的电流水平下运行，但在5年之后，同一设计中使用的下一代LED产品所需电流可能要比当前要小很多；或系统在以后所需的LED数量会有所减少。一些有远见的IC生产商已经研发出可配置的半导体技术，这使得其产品在更改时无须重新设计。可配置技术的另一个优点在于可以对LED光线输出进行微调，与人眼的光感度进行匹配。也就是说，标准化可以实现，且元件能够得到补偿，如此电流增量便能够与发射极输出的增量相一致。

工程师们不仅要节省硬件资源，他们同时也希望在设计基于固态技术的前灯系统时，实现软件开发程度最小的半导体产品解决方案。这意味着需要采用直接内嵌有大量功能的集成电路。增加的功能将会极大减少所需外部原件数量，从而将物料清单成本降至可接受的范围、实现板上空间占用最小化。

安森美半导体公司（ONSemiconductor）综合考虑了以上技术、资金、物流因素，为汽车前置照明研发出了一个单芯片解决方案――NCV78763，该方案基于升降压拓扑，具备诊断、控制功能，适用于多种前置照明工作，如远光、近光、日行灯、转向灯、雾灯等。它同时也配备了一个极其高效的智能功率镇流器和一个双向LED驱动器。

该设备的总体效率极高――标准总输入输出值高于90%。由于内置一组独立的降压开关通道输出，该设备有效地提供了一个完整的集成电路解决方案，使其在使用最少外部元件的情况下，通过标准12V电池实现高达60V的两串大电流LED。如果单个模块需要两个以上LED通道，多个NCV78763集成电路可以进行组装，这意味着产品设计可以方便地进行扩展以满足所需LED通道的数量。

升降压拓扑使该设备在不同的负载功率下也能轻易找到稳定设置。其增益元件可以通过可用的电池电压为LED串电压提供需要的电压源。其控制速度较慢，因此稳定性较高；但相较之下，降压元件反应速度较快，提升了LED电流调节能力。每个LED通道的输出电流及电压都可以进行调节，以适应具体的应用需求。该设备还为汽车前灯应用专门设计了芯片诊断。

NCV78763可以通过SPI接口进行完全的编程，使工程团队可以基于单个硬件设计为多个系统配置提供支持，打造灵活的设计方案、节省人力和工程时间。同时，NCV78763也兼容一些炫酷的新动态照明技术，如“像素灯”、“矩阵光束”。

尽管历时甚久，固态照明终于等到合适时机能够在汽车行业大展身手。为汽车专门优化的高精密集成电路具有编程、诊断能力，使工程师能够在汽车前置照明中普及LED技术。这些集成电路功能强大、无须过多外部元件、可以实现工程资源使用的最小化。