國內車用LED的規模目前僅占汽車光源市場10%左右的小份額,目前主要還是比較集中在高端車應用中。盡管LED燈成本在持續下降,但要做到與傳統光源不相上下,還需要在質量和產量上逐步提高,才能降低LED成本,擴大LED的汽車電子市場占有份額。
五大技術挑戰
成本高并非是延緩LED燈在汽車電子應用的唯一因素,一些技術性能方面的難題也是需要去解決的,比如單個LED的光照強度仍顯不足,這就不能夠隨意減少LED的數目去縮小燈具體積。
同時較小的體積不利于光源散熱,這就需要LED廠家做好產品的熱管理,才能將LED的優勢發揮得更充分,無論對于LED的壽命或演色性都能提供較佳的狀態,否則只能是適得其反,降低了產品質量;
LED驅動系統的轉換效率也是目前比較關鍵的問題點,在大功率應用中很多方案在兼顧成本的同時轉換效率并不高;還有目前我國LED燈應用在汽車電子都屬于高端車,而高端車都大部分在國外汽車廠商控制,國外廠家對LED供應商的選擇和認證非常苛刻,國內LED企業很難進入其供應鏈中。
再有我國的LED燈生產水平大部分還停留在民用產品的要求范圍內,很難達到汽車級應用標準,即使達到汽車級應用的一些廠家可能生產能力及保證產品一致性等方面也不一定夠,很難滿足量產汽車的大批量高質量的需求。
因此LED燈要想加快在整個汽車光源上的占有率,必須首先在這些問題上加大解決力度,如上所述的熱管理問題、生產成本及產品一致性問題等等。
汽車要求分立式LED驅動電源
用恒壓源驅動不能保證LED亮度的一致性,并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此,LED必須使用恒流源驅動。大多數LED都有規定的電流值,可以使用配置為恒流源的線形穩壓器來驅動,線性穩壓器具有減少零部件數和降低電磁干擾(EMI)的優點,但在效率和熱耗方面有嚴重的弊端,不適合大功率應用,用開關式電源(SMPS)則更適合在各種應用中。
目前采用SMPS模式LED驅動電源是市場主流,同時也分為分離器件組合方式和IC集成方式,IC集成模式如臺灣聚積科技(MacroBlock)、Zetex(Diodes)、TI和NSC等,主要特點是內置MOSFET及其驅動電路,同時有些集成了多路驅動、自動調光和各種保護功能等,應用電路簡單,體積小,易于控制成本,但是由于這種應用驅動電流小,設計不夠靈活,控制精度不高,不能實現升壓模式等原因,在多數汽車電子應用中有很大局限性,而采用PWM控制芯片及外置MOSFET實現的分離模式則可以實現汽車電子中大功率,高效率以及高穩定性的應用,它可以通過不同的拓撲結構,結合LED對電壓,電流和功率的需求,實現符合系統的整體目標。在成本上也會隨著用量逐步降低。
歐洲前裝市場主流方案
目前MCU+MCP1630方案應用在歐洲應用相當廣泛,占歐洲前裝市場70%以上的市場,主要應用在大燈(遠光燈)、尾燈、閃燈等應用,該芯片以其高可靠性能,高效率,靈活的功能,高性價比在汽車電子LED驅動應用中樹立了很好的口碑,為國外一些大廠商LED驅動的首選,同時,隨著用量的不斷增大,MCP1630成本優勢也在越來越明顯,完全可以在中低端車型中應用,更好地解決LED驅動中的熱管理、效率、產品一致性等問題。
MCP1630是可用來開發智能電源的一種高速脈寬調制器。MCP1630在峰值電流模式下可以達到1MHz頻率,CMOS輸出驅動器可以直接控制MOSFET驅動器或者低端N溝道MOSFET,可提供外部參考電源,靈活實現輸出電壓及電流調節設置;內部高速比較器,高速帶寬/誤差放大器可以實現更快更精確的電流檢測,同時集成了過溫保護、欠壓鎖定功能,更好地實現更好的熱管理。當與單片機配合,它可以通過控制電源系統的占空比以提供穩定的輸出電壓或電流。單片機則用來調整輸出電壓或電流、開關頻率、最大占空比以及可提高電源系統智能化和可調節性的其他特性。
在LED驅動系統中,如果電源電壓超出總LED電壓,就需要降壓轉換器。如果LED組的電壓超出電源電壓,就需要升壓轉換器。在汽車電源系統中,LED電壓可能高于或低于電源電壓,這樣,就應該采用降壓/升壓或單端初級電感轉換器(SEPIC)等電源拓撲技術