車載插座型LED燈需要這樣一款LED驅動器“保駕護航”

由於 LED燈壽命長並且高密度安裝的特點,目前在車燈領域發展非常迅速。很多用戶通過在模塊電路板上安裝大量電子元器件、車載 LED 燈實現多樣化設計以及更高的性能。另外,除了高性能化和設計靈活性外,用戶越來越重視可維護性,插座型 LED 燈的優勢就凸顯出來了。

羅姆半導體(上海)有限公司技術中心葛家明經理

目前,插座型 LED 燈面臨的兩大課題,第一,由於插座型 LED 燈可維護性優異,但是很難實現插座的小型化,因此設計靈活性受到限制;第二,由於插座的電路板面積小,無法裝下足夠多的元器件,因此電池欠壓時 LED 燈會熄滅,這對行車安全造成一定隱患。

為了解決這兩大難題,羅姆推出了超小型高輸出的線性 LED 驅動器 BD18336NUF-M。據羅姆半導體(上海)有限公司技術中心葛家明介紹,“BD18336NUF-M 是一顆單通道的線性 LED 驅動器,輸入電壓在 5.5V-20V 之間,基本上涵蓋了車載電池的工作電壓範圍,耐壓 42V,最大的輸出電流在直流模式下是 400mA,在 Duty 50%的情況下可以達到 600mA,工作溫度是車規級的 -40℃~150℃。BD18336NUF-M 的最大亮點是,當車載電池欠壓時,通過這枚芯片可以使 LED 燈的模組始終保持 30%以上的亮度;和以往的產品相比,新產品總的 PCB 安裝面積減少了約 30%,有助於日行燈、位置燈等最新型插座型 LED 燈的小型化設計。”

確保LED燈模組始終保持30%

以上亮度

如上圖所示,該方案通過單芯片就能實現車載電池欠壓時的安全亮燈,通過左側電路可以看出,用戶通過外圍的三枚電阻可以監測電池電壓,當電池電壓處於 13V 等正常工作狀態下時,BD18336NUF-M 可以正常的輸出電流,保證 3 顆 LED 燈點亮;當車載電池電壓下降到 9V 以下,處於欠壓狀態時,內部搭載欠壓時的電流旁路功能,切換為 2 顆燈用的電路路徑。而且從正常狀態到欠壓狀態是平滑切換,不會出現燈閃現象。在 9V-6V 欠壓工作區間內,可以保證 2 顆 LED 燈點亮,最終保證插座型 LED 燈模組 30%以上亮度的安全要求。

葛家明表示,“由於這是一顆線性 LED 驅動,效率計算比較簡單,輸入電壓落在芯片上的壓降,以及 LED 燈上壓降的差值,乘上客戶設計的 LED 電流大小就是功耗,所以低壓時的效率不用擔心,但是在高壓時效率相對會差一些。”

增加電流旁路功能,安裝面積縮小30%

如上圖所示,紅色曲線是車載電池電壓下降時的電流曲線。當電池電壓從正常情況向欠壓狀態下降時,BD18336NUF-M 內置的電流旁路電路開始啟動,而且可以通過外圍電阻配置其工作範圍,當紅色電路曲線線性上升時,意味著外圍被旁路的 LED3 會逐漸熄滅,整個過程呈線性控制,對 LED 燈的壽命不會有影響,最終當電池電壓下降到 6V 時,仍然可以保證兩顆 LED 燈亮著。

關於 PCB 板的安裝面積,以往如果用戶要想實現欠壓情況下的電流旁路功能,除了常規搭載的線性 LED 驅動器以外,客戶還需要額外在 PCB 板上配置二極管、三極管、電阻器、比較器等大概 21 個分立元器件,PCB 板總的安裝面積約 83 平方毫米。採用 BD18336NUF-M 以後,元器件減少到 7 個,總安裝面積控制在 60 平方毫米之內,節省安裝面積約 30%,用戶很容易將其安裝在 10mm×10mm 插座型 PCB 板上。

在 LED 燈色方面,除了考慮傳統的黃光和紅光以外,BD18336NUF-M 也對白光的應用做了充分考慮,使其適合應用於包含高亮度白光 LED 在內的所有的 LED 燈色。一般情況下,白光 LED 的功率較大,為了應對其工作時溫度升高,芯片內部搭載了過溫降額功能,客戶在外圍配置一顆熱敏電阻器就可以使輸出電流降額,比如:100k 歐姆的熱敏電阻器可以在 110℃左右開始降額,47k 歐姆的熱敏電阻可以在 85℃開始電流降額,可以極大地擴展產品的應用範圍,從使用紅光和黃光的尾燈、位置燈,擴展到使用白光 LED 燈日行燈、霧燈。

總結

車載 LED 燈應用分為車身照明和室內照明。車身照明包括了前照燈、日行燈、尾燈、轉向燈,室內照明是指在汽車音響、導航、空調面板、RGB 氛圍燈以及儀表盤警告燈上的應用,羅姆在車身照明和室內照明兩大領域都有佈局。羅姆的產品涉及手機、電視等消費類電子領域,以及當前熱門的車載領域,其中 LED 驅動器 IC 是面向全球供貨的,年出貨量大概在 2 億片左右,其中車載領域可以達到 1.4 億片,消費類電子市場達 0.6 億片。在汽車安全方面,羅姆於 2018 年 3 月 21 日通過了 TUV Rheinlan 的認證,取得了 ISO 26262 的流程認證。

以前的 LED 驅動器可以實現更復雜的功能,但是可維護性有欠缺,插座型 LED 燈的製造難度與傳統 PCB 板差不多,羅姆最大的創新技術就是在一個車載電池電壓欠壓的狀態下,通過內部電流旁路功能實現 30%以上的亮度安全保證。

在採訪最後,葛家明對與非網記者表示,“我們以往的 LED 驅動器產品,在市場上已經被客戶大規模採用,包括日本本土幾大主流車廠,以及國內幾大主流車廠都有合作,羅姆公司的方針是繼續深耕車載市場。”