توفر مصابيح LED والسائقين المزيد من الخيارات لتبسيط التصميمات

في صناعة السيارات ، تكتسب مصابيح LED مكانة بفضل إنارتها الأفضل على تقنيات الإضاءة التقليدية. يمكن لمصابيح LED أن توفر لسائقي السيارات مجموعة واسعة من الرؤية ، مع تمكينهم من رؤية الطريق بشكل أكثر وضوحًا ، فضلاً عن توفير إضاءة أفضل للمشاة على الطريق. ينصب الكثير من التركيز في التطوير على العبوات الصغيرة ، وزيادة تبديد الحرارة ، وتوفير أكبر للطاقة ، وزيادة المتانة.

من المتوقع أن يصل سوق مصابيح LED الخاصة بالسيارات إلى 2.9 مليار دولار في عام 2021 ، مما يحقق معدل نمو بنسبة 13.7٪ على أساس سنوي ، وذلك بفضل المصابيح الأمامية وشاشات العرض. لوحات، وفقا ل شركة TrendForce. وصلت حصة LED لسيارات الركاب العالمية إلى 53٪ في عام 2020 ، بحصة 85٪ في السيارات الكهربائية ، وفقًا لباحث السوق.

جزء من تقديم إضاءة أكثر جمالية من أجل تمايز أكبر في كل من المكالمات الداخلية والخارجية للسيارة لإضاءة أصغر وحلول طاقة. على مدار العام الماضي ، بينما طور مصنعو مصابيح LED أجهزة جديدة في عبوات أصغر ذات سطوع وموثوقية أعلى ، يواصل صانعو برامج تشغيل LED الوصول إلى مستويات جديدة من التكامل دون المساومة على الأداء للمساعدة في تطوير تصميمات أكثر أناقة لإضاءة السيارات.

في الوقت نفسه ، يواصل مصنعو مصابيح LED تطوير تقنياتهم لتحسين رؤية القيادة وسلامتها. بالنسبة للإضاءة الخارجية ، ركزت تلك التحسينات على السطوع والكفاءة وأحجام العبوات الأصغر.

أحد الأمثلة على ذلك هو الجيل التالي من مصابيح LED لشركة Dominant Opto Technologies التي تم إطلاقها في وقت سابق من هذا العام. ال سبايس بلس 2520 تم تصميم مصابيح LED للمصابيح الخلفية المجمعة ، والتي تُستخدم كمصابيح خلفية ، ومصابيح علوية ، ومصابيح توقف مركزية مرتفعة ، وإشارات انعطاف ، ومصابيح ضباب خلفية.

على الرغم من حجمها الأصغر ، الذي يبلغ 2.5 × 2.5 × 0.7 ملم ، قالت Dominant إنها تتفوق على سابقاتها والمنتجات المماثلة في السوق من حيث السطوع والمتانة والموثوقية. كما أنه يفتح فرصًا لتصاميم أصغر وأقل حجمًا.

أشار Dominant أيضًا إلى أنها أول شركة مصنعة لمصابيح LED تقدم لعائلات المنتجات ذات بصمة واحدة عبر خمسة مستويات للطاقة (0.1 واط ، 0.2 واط ، 0.5 واط ، 1 واط ، و 2 واط) وثلاثة ألوان - كهرماني ، أصفر ، وأحمر فائق. - لتغطية مجموعة من تطبيقات المصابيح الخلفية المركبة.

وقالت الشركة بمفهوم "حزمة واحدة تناسب الجميع" الدارة الكهربائية التصميم مبسط ويوفر مزايا التكلفة.

تشمل الميزات الرئيسية الأخرى مقاومة حرارية منخفضة وخصائص ممتازة لتبديد الحرارة. بالمقارنة مع الحزم التقليدية مثل PLCC ، في ظل نفس ظروف القيادة ، فإن Spice Plus 2520 قادرة على الحفاظ على تدفق إضاءة أعلى لفترة أطول.

تشترك السلسلة منخفضة الطاقة ، بما في ذلك SVx-HHG (0.1 واط) و SVx-MHG (0.2 واط) و SVx-SHG (0.5 واط) ، في مركز بصري مشترك واحد ، بينما تشترك السلسلتان عاليتا الطاقة ، SVx- تشترك TZHG (1 W) و SVx-WZHG (2 W) في مركز بصري مشترك آخر. تتيح البصمة الموحدة والمركز البصري للعملاء تبسيط البصريات والعدسات وتصميم المصباح مع السماح بإعادة استخدام وحدات التصميم والأنماط الأساسية.

يأتي Spice Plus 2520 أيضًا بإطار جديد من الرصاص ولوحة لحام خاصة عززت متانة الحزمة الخاصة بها مع قوة قص حزمة أعلى 1.5 × على مصابيح LED ذات الحجم المماثل مع وسادات لحام قياسية لمزيد من الموثوقية.

المصابيح الأمامية الذكية أو الذكية مثل أنظمة شعاع القيادة التكيفية (ADB) هي اتجاه متزايد لتحسين رؤية السائق والسلامة على الطريق. أعلنت شركة سامسونج للإلكترونيات المحدودة LED PixCell هذا العام، مصباح LED جديد للسيارات وحدة مُحسّن للمصابيح الأمامية الذكية، مثل أنظمة ADB، التي تقوم تلقائيًا بضبط أنماط شعاع المصابيح الأمامية لمنع الوهج للسائقين الآخرين.

قالت سامسونغ إن أحد العوامل المحركة للطلب الكبير على أنظمة بنك التنمية الآسيوي هو تقنيات السيارات الناشئة ، مثل القيادة الذاتية والمتصلة ، والتي رفعت مستوى معايير سلامة المركبات.

LED PixCell من سامسونج. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: شركة Samsung Electronics Co.، Ltd.)

يمكن لمصباح PixCell LED أن يدمج أكثر من 100 جزء صغير جدًا في شريحة LED واحدة ، مع جعل منطقة انبعاث الضوء أصغر بشكل ملحوظ ، عند 15.4 × 2.7 مم. مع تقليل منطقة انبعاث الضوء إلى 1/16 من وحدات LED المنفصلة التقليدية لأنظمة ADB ، يمكن لمصابيح PixCell LED تقليل حجم المصابيح الأمامية بنسبة 30٪ إلى 50٪ للحصول على تصميمات أكثر أناقة.

قالت الشركة إن مقاطع LED مفصولة بجدار من السيليكون لمنع التداخل البصري ، مما يوفر تباينًا فائقًا لرؤية أكبر بكثير للسائق ، ويعمل كل جزء مثل بكسل للتحكم في توزيع الضوء بحيث يضيء الشعاع من المصباح فقط بالضبط الموقع حيث هو مطلوب.

يستخدم برنامج إضاءة السيارات لضبط توزيع الضوء ومستويات السطوع لمصابيح PixCell LED ، مما يجعلها قابلة للتعديل بسهولة لتلبية اللوائح والمتطلبات العالمية المختلفة لمصابيح السيارات. من المزايا الرئيسية للمصابيح الأمامية القياسية الفردية أنه يمكن للمصممين تخصيص خرج الضوء ، حسب المتطلبات ، مع تسريع دورة التطوير والإنتاج.

أعلنت شركة Samsung Electronics أيضًا عن الجيل الثالث (Gen3) مصابيح LED من السلسلة C للسيارات الكهربائية (EVs) مع استمرار تزايد الطلب على مصابيح LED الموفرة للطاقة. توفر مصابيح Gen3 LED كفاءة محسنة في انبعاث الضوء وتتضمن فوسفورًا "متفوقًا". التكنلوجيا لخلق توزيع أكثر اتساقا للضوء.

عائلة مصابيح السيارات من سلسلة Gen3 C من سامسونج. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: شركة Samsung Electronics Co.، Ltd.)

تتكون عائلة C-series Gen3 من ست حزم LED عالية الطاقة توفر مستويات عالية من التدفق الضوئي والإضاءة لتوفير قدر أكبر من الطاقة. تتوفر الحزم بمجموعة متنوعة من الألوان والقوة الكهربائية ، بما في ذلك خمسة خيارات للأبيض (1 واط ، 3 واط ، 6 واط ، 9 واط ، 12 واط) وواحد للعنبر (3 واط) ، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات المصابيح الأمامية مثل الضوء المنخفض والعالي ، ومصابيح التشغيل النهاري ، وأضواء إشارة الانعطاف.

تتطلب الفئة C-series Gen3 عددًا أقل من شرائح LED لتحقيق نفس المستوى من أداء المصابيح الأمامية ، مقارنةً بمصابيح LED التقليدية عالية الطاقة. أو مع نفس العدد من الرقائق ، فإنه يتيح للمصابيح الأمامية خفض تيار القيادة بأكثر من 10٪ وتبسيط حل تبديد الحرارة بنسبة تزيد عن 20٪ ، مما ينتج عنه مصابيح أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأخف وزناً.

عند استخدامها في السيارات التي تعمل بالبنزين ، فإن حزم Gen3 من السلسلة C تسمح أيضًا بتحسين كفاءة الوقود ، مما يقلل من انبعاثات الكربون للسفر اليومي ، كما قالت سامسونج.

تهدف أيضًا إلى EVs ، سيول أشباه الموصلات Co.، Ltd. قامت بتوسيع رقاقة رقاقة متكاملة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور (ويكوب) تقنية LED مع إطلاق WICOP TE (Top Electrode) LED ، والذي تم تصميمه لتحسين الكفاءة الحرارية للمصابيح الأمامية للمركبات بشكل كبير.

سيول أشباه الموصلاتلقد انحرفت WICOP TE للمصابيح الأمامية عن الطريقة السابقة لربط حزمة LED بلوحة PCB ويمكنها توصيل الحزمة مباشرة على المشتت الحراري، مما يبدد الحرارة المتولدة في المصابيح الأمامية بسرعة. تم تقديم WICOP TE في ورشة عمل DVN في الولايات المتحدة يوم 21 سبتمبر.

في العام الماضي ، وسعت سيول الأسرة من خلال طرح سلسلة WICOP ذات الإنارة الفائقة (UHL) ، والتي يقال إنها تقلل من استهلاك طاقة المصابيح الأمامية بنسبة تصل إلى 20٪ ، مع تحسن بنسبة 40٪ في تبديد الحرارة مقارنة بمنتجات LED الأخرى. .

WICOP TE لأشباه الموصلات في سيول للمصابيح الأمامية (المصدر: سيول أشباه الموصلات)

مصابيح Osram's Ostune E1608 و E3030. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: Osram Opto Semiconductors)

تقدم الشركات المصنعة لمصابيح LED أيضًا المزيد من خيارات الإضاءة للديكورات الداخلية للسيارات. على سبيل المثال ، ملف عائلة Ostune الأبيض LED من Osram Opto Semiconductors توفر أنواع مختلفة من الضوء من الأبيض المزرق البارد إلى الأبيض المحمر الدافئ للإضاءة المحيطة.

قال أوسرام إنه بفضل درجة حرارة اللون الواسعة من 2,700 إلى 6,500 كلفن والقدرة على الاختيار من بين الصناديق الصغيرة ، يمكن لمصممي السيارات تحديد درجة اللون الأبيض المطلوبة بدقة وجعلها عنصر تصميم ثابت عبر المركبات.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن مصابيح LED صغيرة: يبلغ مقاس E1608 1.6 × 0.8 × 0.6 مم ، بينما يبلغ مقاس E3030 الأكبر حجمًا 3 × 3 × 0.65 مم. يغطي Ostune E1608 نطاق سطوع أقل يصل إلى أكثر من 7 لومن ، بينما يغطي E3030 النطاق العلوي حتى أكثر من 70 لومن.

سائقين LED

لشاشات العرض داخل السيارة ، حكمة أطلقت شركة Integrated Products، Inc. قناة ذات أربع قنوات ومنخفضةالجهد االكهربى MAX25512 سائق الإضاءة الخلفية LED للسيارات مع دفعة متكاملة محول. تدعي الشركة أنها الحل المتكامل الوحيد الذي يحتفظ بسطوع كامل وثابت لشاشات العرض داخل السيارة ، حتى أثناء ظروف الكرنك الباردة القاسية وصولاً إلى جهد الدخل 3-V.

تشمل المزايا الأخرى لمحرك الإضاءة الخلفية LED المدمج تقليل مساحة اللوحة ، وانخفاض تكلفة فاتورة المواد (BOM) ، والكفاءة العالية. يعمل مشغل LED أحادي الشريحة ، المقدم في حزمة من 24 سنًا ، 4 × 4 × 0.75 مم رباعي بدون سلك (QFN) ، على التخلص من خارجية MOSFET والمعنى الحالي المقاوم ويدمج اتصالات I2C ، والتي تساعد جميعها في خفض تكلفة قائمة مكونات الصنف وتقليل مساحة اللوحة بنسبة 30٪. بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل مشغل LED على أربع قنوات سعة 12 مللي أمبير ، مدعيًا أعلى كفاءة في الصناعة (91٪) عند تشغيل 2.2 ميجا هرتز.

MAX25512 LED الخلفية سائق ماكسيم المتكاملة. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: شركة Maxim Integrated Products Inc.)

يدمج MAX25512 محول تعزيز ومقاوم التيار، مما يلغي الحاجة إلى مصدر خارجي MOSFET مطلوب عادة لقيادة شاشات السيارات. يتم استخدام واجهة الاتصال I2C المتكاملة عرض الإعدادات والتشخيصات ، وتعمل وظيفة التعتيم الهجين المتكاملة على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وتحسين نسبة التعتيم. على الرغم من أن أنظمة بدء تشغيل السيارات تزيد من الاقتصاد في استهلاك الوقود ، إلا أنها يمكن أن تتحدى نظام توصيل الطاقة للحفاظ على نفس المستوى من سطوع الشاشة أثناء إعادة التشغيل ، كما قال مكسيم المتكاملة.

يُقال إن جهد الإدخال 25512-V الخاص بـ MAX3 وكفاءة 91٪ عند تشغيل 2.2 ميجا هرتز يوفر سطوعًا كاملاً وثابتًا لشاشات العرض داخل السيارة أثناء ظروف التشغيل البارد / إيقاف التشغيل. يعمل حتى 3 فولت بعد بدء التشغيل بدون إضافة محول التعزيز المسبق ، والذي يحمي الشاشة من انقطاع التيار الكهربائي. قالت الشركة إن وظائف التشخيص مثل SHORT إلى GND في كل حوض تيار تنبه المتحكم الدقيق وإعدادات تعديل عرض النبضة للقناة الفردية (PWM) من خلال واجهة I2C لضمان عرض أكثر أمانًا وعالية الجودة.

محرك آخر مرن ومتكامل للغاية يأتي من STMicroelectronics. ال LED6000 تم تصميم سائق LED للسيارات أحادي الشريحة مع محول DC / DC متكامل للحفاظ على كثافة الإضاءة متسقة مع تقلب الظروف الكهربائية داخل السيارة. يمكن استخدام سائق LED المؤهل من AEC-Q100 في الإضاءة الخارجية مثل مصابيح التشغيل النهاري ، والمصابيح الأمامية ، والمصابيح الخلفية ، وأضواء التوقف ، وإشارات الانعطاف ، وكذلك الإضاءة الداخلية.

STMicroelectronics 'ALED6000 محرك LED متكامل للسيارات أحادي الرقاقة. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: STMicroelectronics)

يقود مشغل LED المتكامل للسيارة سلسلة واحدة من مصابيح LED تصل إلى 3 أمبير ويوفر نطاقًا واسعًا لجهد المدخلات من 4.5 فولت إلى 61 فولت. توفر المرونة في تشغيل سلاسل LED التي تتطلب جهدًا أعلى أو أقل من جهد الإدخال مع التعامل أيضًا مع تقلبات الإمداد ، كما قالت الشركة. يمكن أن يعمل المحول أيضًا في وضع التسرب المنخفض مع دورة عمل قريبة من 100 ٪ إذا انخفض جهد الدخل بالقرب من أو أسفل الإخراج المبرمج.

ينفذ ALED6000 التعتيم الرقمي باستخدام دبوس مخصص لتطبيق إشارة التحكم PWM. يوجد أيضًا دبوس تمكين ودبوس مزامنة يضمن انخفاض مستوى الضجيج في التطبيقات متعددة الأجهزة. يكون تيار الخرج دقيقًا في حدود 3.2٪ ويتم مراقبته بمقاوم إحساس به انخفاض جهد نموذجي يبلغ 250 مللي فولت. التيار الهادئ منخفض ، عند 2.4 مللي أمبير أثناء التشغيل و 11 أوم عند الإغلاق. كما تتميز أيضًا بدبوس إدخال مساعد VBIAS وعملية تخطي النبض عند التحميل الخفيف.

لتوسيع مجموعتها من الأجهزة المتوافقة مع السيارات للإضاءة الخارجية للسيارات ، أصدرت شركة Diodes Inc. AL5873Q محرك LED خطي ثلاثي القنوات مع تعتيم PWM والتحكم في التعتيم التناظري الذي يبسط تصميمات مجموعة المصابيح الخلفية. تم تصنيف الجهاز للعمل في درجة حرارة محيطة تبلغ 125 درجة مئوية ، وهو مؤهل لمعايير AEC-Q100 من الدرجة الأولى.

محرك LED خطي بثلاث قنوات AL5873Q الثنائيات مع تعتيم PWM والتحكم في التعتيم التناظري. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: شركة الثنائيات)

يمكن لكل قناة من قنوات AL5873Q أن تدفع ما يصل إلى 250 مللي أمبير ويتم ضبطها عبر مقاومين مرجعيين متصلين بالسائق ICدبابيس REF1 و REF2. قالت الشركة إن دعم مستويين مختلفين من مصابيح LED الحالية يمكّن أنظمة إضاءة أكثر انسيابية ، لأنه يمكن استخدام نفس مصابيح LED في مجموعات المصابيح الخلفية لمصابيح الذيل والفرامل ، مما يقلل من تكلفة BOM بشكل كبير.

يتميز AL5873Q بوظيفة التحكم في التعتيم التناظري و PWM ، مما يدعم أقصى تردد PWM يبلغ 1 كيلو هرتز. قالت الثنائيات أن "وظيفة التعتيم PWM محورية في تحسين الدقة الحالية عندما يتم تشغيل مصابيح LED عند مستويات تيار منخفضة. يتم تنظيم التيار في كل قناة ضمن تفاوت ± 4٪ ، مما يسمح بمطابقة أفضل للقناة في مجموعة المصابيح الخلفية ". ينتقل AL5873Q إلى وضع الاستعداد إذا لم يتم اكتشاف إشارة PWM لتوفير الطاقة. يوفر الجهاز أيضًا نطاق جهد دخل واسع من 5 فولت إلى 55 فولت.

يوفر برنامج تشغيل LED ميزات حماية مدمجة مع دبوس خطأ ثنائي الاتجاه (إدخال / إخراج) ، والذي يحدد أي أخطاء ويسمح لما يصل إلى أربعة أجهزة بتوصيل دبابيس الأعطال الخاصة بهم. يشتمل الجهاز أيضًا على دائرة مراقبة درجة حرارة داخلية تقلل من تيار LED إذا تم تجاوز درجة الحرارة المحددة. تشمل ميزات الحماية الأخرى الإغلاق الحراري ، وآليات فتح / حماية قصيرة LED ، وإغلاق إدخال الجهد المنخفض.

بالنسبة لتطبيقات إضاءة السيارات المتحركة الذكية ، قامت Melexis بتقديم MLX81117 مشغل RGB-LED متعدد القنوات. يدعم MLX8117 IP بدون ترخيص للاتصالات عالية السرعة MeLiBu ، والذي يدعم إضاءة السيارات المتحركة الذكية لتعزيز ميزات الأمان. يوفر MLX81117 دقة أفضل لمزج الألوان مع دلتا UV أقل من 0.01 ، مقارنةً بـ المنتج السابق.

مشغل MLX81117 متعدد القنوات RGB-LED من Melexis لإضاءة السيارات المتحركة الذكية. انقر للحصول على صورة أكبر. (المصدر: Melexis)

يتبنى مصنعو السيارات الإضاءة المتحركة في المقصورة لتوفير معلومات مثل مطالبات مساعدة السائق ، أو تحديثات حالة السيارة ، أو وظائف الراحة المتقدمة مثل ضوء السقف القابل للتكيف ويستخدمون بشكل متزايد أشرطة الإضاءة RGB-LED للتواصل مع السائق من خلال الألوان المرمزة. وقال Melexis تسلسلات متغيرة وامض. قالت الشركة إن هذا يؤدي إلى تحديات تتعلق بالحفاظ على لون متناسق عبر جميع مصابيح LED في الشريط الضوئي وتنفيذ تغييرات الإضاءة المتزامنة.

من خلال دمج IP لواجهة الاتصال عالية السرعة Melexis MeLiBu في MLX8117 ، يتحكم MeLiBu في مصابيح LED الفردية لتنفيذ تأثيرات الإضاءة. إنه يوفر دقة عالية للتخفيف من الانجراف اللوني المرتبط بدرجة الحرارة ويتيح التحديث في الوقت الفعلي لـ> 250 RGB LEDs دون تأخير. تستخدم واجهة الاتصال MeLiBu طبقة مادية CAN-FD للأداء بسرعات تصل إلى 2 ميجابت / ثانية.

بالإضافة إلى برامج تشغيل MLX81117 LED ، فإن بروتوكول ناقل MeLiBu مدعوم من قبل مشغل MLX81116 LED متعدد القنوات من Melexis ، بالإضافة إلى برنامج تشغيل MLX81130 OLED. ستصدر الشركة المزيد من المنتجات المتوافقة.

برنامج التشغيل MLX81117 RGB-LED ، الموجود في حزمة 32-pin ، QFN32 5 × 5 ، يتوافق مع متطلبات السلامة الوظيفية ISO 26262 حتى مستوى سلامة السلامة B (ASIL B) ويوفر EMI منخفضًا ومستويات عالية من المناعة للمساعدة في تلبية EMC أنظمة. تشمل الميزات الأخرى التحكم في السطوع عبر نطاق تعتيم عريض ، مما يسمح بإجراء تعديلات على مستويات الضوء الطبيعي.

حول الثنائيات المدمجة Maxim IntegratedMaxim Integrated ProductsMelexis Microelectronic Systems Osram Opto SemiconductorsSamsung ElectronicsSeoul Semiconductor