ROHM的汽車照明解決方案

3. ROHM的新LED驅(qū)動器IC

ROHM不僅可以提供里程表指示燈光源用的LED驅(qū)動器IC、CID(Center Information Display)和液晶儀表面板白色背光用的LED驅(qū)動器IC,還可以提供用于前照燈和尾燈的LED驅(qū)動器IC,擁有眾多控制汽車和兩輪機(jī)動車中使用的各種LED的技術(shù)與產(chǎn)品。

針對前述的市場最新需求,ROHM確立了一種新的控制方式“Energy Sharing”,可將功耗從LED驅(qū)動器IC內(nèi)部分散到外部電阻,并開發(fā)出采用這種控制方式的MOSFET內(nèi)置型4通道線性LED驅(qū)動器IC“BD183x7EFV-M”(BD18337EFV-M / BD18347EFV-M),適用于兩輪/四輪機(jī)動車中應(yīng)用日益普及的LED燈(剎車燈、后尾燈、霧燈、轉(zhuǎn)向燈等)。

下面介紹一下“Energy Sharing”控制方式。

3-1. 降低LED驅(qū)動器IC功耗時(shí)面臨的課題

首先,在圖2中給出了普通LED驅(qū)動器IC的電路結(jié)構(gòu)及其特性示意圖。在LED驅(qū)動器IC內(nèi)部有為LED提供電流的恒流電路,在IC的輸入端連接電池電源,在IC的輸出端連接LED。當(dāng)與電池電源的輸入電壓相連接的電源A上升到一定程度時(shí),LED驅(qū)動器IC內(nèi)部的恒流電路可以恒定地輸出LED電流。因此,輸出引腳的電壓等同于所連接LED的正向電壓特性,是恒定的。

LED驅(qū)動器IC的功耗為恒流電路輸入輸出間電壓差與LED電流的積,因此功耗隨著電池輸入電壓的上升而增加。可見,要想降低LED驅(qū)動器IC的功耗,就需要降低恒流電路的輸入輸出間電壓差或LED電流。由于LED電流是根據(jù)客戶要求決定的,很難變更,所以ROHM開發(fā)出一種控制恒流電路的輸入輸出間電壓的方式。

3-2. 通過降低IC功耗來降低成本的“Energy Sharing”控制方式

接下來,圖3中給出了ROHM開發(fā)的新控制方式“Energy Sharing”的電路結(jié)構(gòu),該控制方式通過降低LED驅(qū)動器IC的功耗實(shí)現(xiàn)了更低成本。通過使部分LED電流分流至驅(qū)動器IC外部的電阻R,來控制恒流電路的輸入輸出間電壓,并抑制LED驅(qū)動器IC的發(fā)熱量。通過新增的模塊來監(jiān)控輸出引腳電壓,將電源A的電壓控制為恒定電壓。流過電阻器的電流由電阻兩端產(chǎn)生的電池電壓和電源A電壓的電壓差(電池電壓-電源A電壓)、以及外置電阻R來表示。通過使電阻電流隨著電池電壓的增加而增加,來將電源A電壓控制為恒定電壓。利用這種控制方式,可使以往LED驅(qū)動器IC本身消耗的功率大部分由外置電阻R消耗,從而使LED驅(qū)動器IC的功耗比以往降低約75%。這樣,這種由LED驅(qū)動器IC和外置電阻R分別分擔(dān)功耗的結(jié)構(gòu),使以往由4枚IC實(shí)現(xiàn)的功率僅由1枚IC和大功率電阻即可實(shí)現(xiàn)。

搭載LED驅(qū)動器IC新產(chǎn)品的電路成本雖略高于電阻電路,但與以往的LED驅(qū)動器IC電路相比,成本可降低40%左右。 除“低功耗”和“高可靠性”之外,通過與外置電阻相結(jié)合的方式,還可以實(shí)現(xiàn)電阻電路的“低成本”。ROHM僅通過在以往LED驅(qū)動器IC的輸入引腳端增加1個(gè)引腳,即可實(shí)現(xiàn)該功能。此外,還支持兩輪機(jī)動車特有的開/關(guān)燈模式,大部分必要功能僅由IC即可滿足。

圖3. ROHM的LED驅(qū)動器IC電路結(jié)構(gòu)及其特性

4. 適用于汽車的ROHM LED

最后介紹一下ROHM的車載級LED產(chǎn)品。

ROHM自1973年開始生產(chǎn)炮彈型LED以來,在產(chǎn)品開發(fā)方面,已經(jīng)連續(xù)45年處于行業(yè)領(lǐng)先地位。ROHM的最大優(yōu)勢在于,能夠進(jìn)行全面而嚴(yán)格的品質(zhì)管理并利用垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制(從元件制造階段開始就嚴(yán)格貫徹產(chǎn)品理念)進(jìn)行獨(dú)有的產(chǎn)品開發(fā)。另外,能夠提供高品質(zhì)產(chǎn)品也是ROHM的優(yōu)勢之一。例如,ROHM采用了在裝配工序易于制造的芯片設(shè)計(jì),對超小型產(chǎn)品實(shí)施可追溯管理,按照車載級產(chǎn)品的品質(zhì)要求進(jìn)行流程管理等一系列確保高品質(zhì)的手段。

4-1. 儀表盤指示燈光源用LED

近年來,越來越多的儀表盤指示燈光源開始采用小型LED。但是,為了適應(yīng)汽車嚴(yán)苛的溫度環(huán)境,一般會設(shè)置一個(gè)空間來避免遮光壁和PCB板接觸,LED的光線從這個(gè)空間向相鄰部位“漏光”一直是亟需解決的課題。另外,隨著LED在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,尤其是在使用環(huán)境嚴(yán)苛的汽車領(lǐng)域,需要的是對于環(huán)境應(yīng)力導(dǎo)致的經(jīng)年老化已經(jīng)采取對策、并具有高度可靠性的產(chǎn)品。

在這種背景下,ROHM面向可能在嚴(yán)苛環(huán)境下使用的汽車儀表盤指示燈光源,開發(fā)出小型、高輸出的透鏡型表面貼裝LED“CSL0901/0902系列”。將光源的位置提高到0.49mm,解決了漏光問題。這使得小型LED能夠得以采用,與以往的反射式LED相比,體積僅為1/18,從而有助于節(jié)省應(yīng)用的空間。另外,通過采用ROHM新開發(fā)的模塑樹脂,使得即使是短波長高亮度產(chǎn)品,也成功改善了高溫通電時(shí)的光衰問題。比如在藍(lán)色LED的高溫通電加速度試驗(yàn)(Ta=85℃、IF=20mA、通電1000Hr)中,與以往產(chǎn)品相比,光通量改善了約80%。不僅如此,還提高了抗硫化性能,以防止車載應(yīng)用中的經(jīng)年老化原因之一----硫化問題。

4-2. 車內(nèi)照明光源用LED

隨著目標(biāo)應(yīng)用的多功能化,包括儀表盤在內(nèi)的車內(nèi)設(shè)備中,對于照亮圖標(biāo)顯示、汽車導(dǎo)航等所有面板的照明光源用LED的小型化要求也越來越高。

針對這種市場需求,ROHM通過改善封裝形狀、反射器材質(zhì)、元件及表面鍍層等,來推進(jìn)小型高亮度LED的開發(fā)。此外還通過精細(xì)調(diào)整元件和熒光體,顯著改善了色度的不均衡問題。通過這些努力,ROHM實(shí)現(xiàn)了雖為1608尺寸的小型封裝卻具有與以往大型封裝同等亮度的產(chǎn)品。

4-3. 車外照明光源用LED

從設(shè)計(jì)靈活性的角度來看,車外照明光源中不僅要求LED的小型化和薄型化,為了減少搭載數(shù)量,對大功率LED的需求也逐年增加。另外,汽車用剎車燈等通常會在惡劣的環(huán)境下使用,為了確保可靠性,必須采取抗硫化措施。因此,ROHM目前正在推進(jìn)開發(fā)既能保持高亮度又具有出色的抗硫化性能的大功率LED產(chǎn)品。這些產(chǎn)品與前述的LED驅(qū)動器IC相結(jié)合,有望實(shí)現(xiàn)適用于車外燈的性能。

圖4. 車外照明光源LED的發(fā)展趨勢

5. 未來發(fā)展方向

一直以來,ROHM始終堅(jiān)持“品質(zhì)第一”的企業(yè)宗旨,開發(fā)適用于汽車照明的先進(jìn)產(chǎn)品。本文從ROHM豐富的產(chǎn)品陣容中,選取并介紹了獨(dú)具特色的兩類產(chǎn)品,包括兼顧三大市場需求的LED驅(qū)動器IC和實(shí)現(xiàn)了小型高可靠性的LED。

未來,隨著自動駕駛的普及,汽車照明不僅僅擔(dān)負(fù)著夜間照亮前方和剎車時(shí)提醒后方的作用,還有可能承擔(dān)起向外部通知車輛狀態(tài)等信息的作用。因此,LED需要提高輸出功率,而LED驅(qū)動器IC需要能夠支持動態(tài)控制光源并將信息傳遞給外部的控制方式。ROHM希望通過迅速捕捉這些市場變化,繼續(xù)提供滿足客戶和社會需求的產(chǎn)品。