ROHM的汽車(chē)照明解決方案

1. 前言

汽車(chē)技術(shù)正在經(jīng)歷重大變革。比如,電子元器件成就了自動(dòng)駕駛技術(shù)所需的安全功能和感應(yīng)功能,這是眾所周知的事實(shí)。

以前照燈和尾燈為代表的汽車(chē)外燈,也由傳統(tǒng)的燈泡型外燈發(fā)展為LED(Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)燈,光源技術(shù)正在取得長(zhǎng)足進(jìn)展。近年來(lái),不僅讓LED發(fā)揮照明的功用,通過(guò)控制LED燈光來(lái)提高安全性的產(chǎn)品也在日益普及。此外,兩輪機(jī)動(dòng)車(chē)的技術(shù)和產(chǎn)品更新也是日新月異,并且與汽車(chē)一樣對(duì)品質(zhì)的要求非常高。

在這種背景下,ROHM正在開(kāi)發(fā)車(chē)載領(lǐng)域用的小型高可靠性LED以及控制LED燈亮必不可少的LED驅(qū)動(dòng)器IC,并提供適用于汽車(chē)照明的解決方案。在本文中,將介紹ROHM擁有的相關(guān)特色技術(shù)和產(chǎn)品。

圖1. 功耗方面的特性比較

2. LED驅(qū)動(dòng)器IC的市場(chǎng)需求

2-1. 市場(chǎng)對(duì)LED燈的需求

外燈由燈泡型發(fā)展為L(zhǎng)ED燈,使得光源可以變得更小、更薄,越來(lái)越多的制造商致力于開(kāi)發(fā)具有出色設(shè)計(jì)靈活性的LED燈。

要想提高LED燈的設(shè)計(jì)靈活性,就需要提高LED的輸出功率,降低驅(qū)動(dòng)LED的控制電路的功耗并實(shí)現(xiàn)小型化。另外,延長(zhǎng)使用壽命也非常必要。燈泡型外燈是以“達(dá)到一定壽命后可能會(huì)斷線并需要更換”為設(shè)計(jì)前提的;而LED燈通常是LED和控制電路一體化的模塊型產(chǎn)品,因此更換起來(lái)并不容易,故以“不會(huì)損壞”為設(shè)計(jì)前提,因此要求從元器件級(jí)別就必須確保可靠性。

對(duì)降低成本的要求也不容忽視。例如,在以?xún)奢啓C(jī)動(dòng)車(chē)為主要出行工具的東盟(ASEAN)和印度,兩輪機(jī)動(dòng)車(chē)的售價(jià)非常低廉。因此對(duì)每個(gè)模塊的成本要求也非常嚴(yán)格,即使是LED燈也毫無(wú)例外。

2-2. 電阻電路和LED驅(qū)動(dòng)器IC電路的區(qū)別

迄今為止,由于成本方面的優(yōu)勢(shì),控制LED用的電路主要采用通過(guò)電阻來(lái)控制電流的電阻電路。由于電阻電路可以以類(lèi)似于以往的燈泡型外燈同樣簡(jiǎn)單的構(gòu)造來(lái)使LED燈亮,因此成本很低。但是,存在諸如電路的熱損耗導(dǎo)致的效率下降、以及無(wú)法檢測(cè)出LED故障之類(lèi)的問(wèn)題。

而使用了近年來(lái)備受矚目的LED驅(qū)動(dòng)器IC的電路(以下稱(chēng)“LED驅(qū)動(dòng)器IC電路”),具有可實(shí)現(xiàn)更低功耗、可通過(guò)內(nèi)置的保護(hù)功能檢測(cè)LED故障以確保可靠性等優(yōu)勢(shì),但存在部件成本增加的問(wèn)題。

下面具體說(shuō)明它們之間的差異。

① 功耗方面

當(dāng)作為驅(qū)動(dòng)電路電源輸入的電池電壓上升時(shí),電阻電路和LED驅(qū)動(dòng)器IC電路所控制的LED電流特性大不相同。電阻電路的情況下,LED電流會(huì)隨著電池電壓的上升而增加。而LED驅(qū)動(dòng)器IC電路的情況下,即使電池電壓上升,也可以按照預(yù)先設(shè)置的電流值執(zhí)行恒流驅(qū)動(dòng)。例如,以電池電壓13V時(shí)的電流值為例,與電阻電路相比,LED驅(qū)動(dòng)器IC電路的功耗可減少50%。由此可見(jiàn),LED驅(qū)動(dòng)器IC電路在低功耗方面更具優(yōu)勢(shì)。(圖1)

② 可靠性方面

在可靠性方面,LED驅(qū)動(dòng)器IC電路也更具優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)閷?shí)際安裝的部件數(shù)量較少,故控制電路板中的部件故障可能性也更低。而且,針對(duì)LED燈的開(kāi)路和短路故障,LED驅(qū)動(dòng)器IC可以檢測(cè)出LED的異常并輸出異常信號(hào)以通知外部。這樣可以盡早發(fā)現(xiàn)LED問(wèn)題導(dǎo)致的LED燈亮度降低等不安全狀態(tài),并可以盡早采取對(duì)策。

③ 成本方面

在成本方面電阻電路更具優(yōu)勢(shì)。例如,在圖1中,假設(shè)驅(qū)動(dòng)9個(gè)(3列LED×3段串聯(lián),約150mA/列)LED,此時(shí),電阻電路中至少需要10枚1W的電阻器,而LED驅(qū)動(dòng)器IC電路僅需要約4枚IC(具體數(shù)量因封裝而異)。電阻電路看似部件數(shù)量較多,成本也較高,但可以通過(guò)使用多個(gè)比IC便宜得多的大功率電阻器來(lái)降低成本。而在LED驅(qū)動(dòng)器IC電路中,需要控制燈亮的LED越多,所需的IC也就越多,與電阻電路相比,成本反而增加。

綜上所述,以往的電阻電路和LED驅(qū)動(dòng)器IC電路都只能滿(mǎn)足市場(chǎng)要求的“低功耗”、“高可靠性”、“低成本”中的一部分需求。未來(lái)要想進(jìn)一步普及LED燈,就需要針對(duì)這三項(xiàng)需求開(kāi)發(fā)出三者兼顧的LED驅(qū)動(dòng)器IC。

圖2. 普通LED驅(qū)動(dòng)器IC的電路結(jié)構(gòu)及其特性