1. 前言

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

以前照燈和尾燈為代表的汽車外燈,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,光源技術正在取得長足進展。近年來,不僅讓LED發(fā)揮照明的功用,通過控制LED燈光來提高安全性的產(chǎn)品也在日益普及。此外,兩輪機動車的技術和產(chǎn)品更新也是日新月異,并且與汽車一樣對品質(zhì)的要求非常高。

在這種背景下,ROHM正在開發(fā)車載領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)動器IC,并提供適用于汽車照明的解決方案。在本文中,將介紹ROHM擁有的相關特色技術和產(chǎn)品。

圖1. 功耗方面的特性比較

2. LED驅(qū)動器IC的市場需求

2-1. 市場對LED燈的需求

外燈由燈泡型發(fā)展為LED燈,使得光源可以變得更小、更薄,越來越多的制造商致力于開發(fā)具有出色設計靈活性的LED燈。

要想提高LED燈的設計靈活性,就需要提高LED的輸出功率,降低驅(qū)動LED的控制電路的功耗并實現(xiàn)小型化。另外,延長使用壽命也非常必要。燈泡型外燈是以“達到一定壽命后可能會斷線并需要更換”為設計前提的;而LED燈通常是LED和控制電路一體化的模塊型產(chǎn)品,因此更換起來并不容易,故以“不會損壞”為設計前提,因此要求從元器件級別就必須確?？煽啃?。

對降低成本的要求也不容忽視。例如,在以兩輪機動車為主要出行工具的東盟(ASEAN)和印度,兩輪機動車的售價非常低廉。因此對每個模塊的成本要求也非常嚴格,即使是LED燈也毫無例外。

2-2. 電阻電路和LED驅(qū)動器IC電路的區(qū)別

迄今為止,由于成本方面的優(yōu)勢,控制LED用的電路主要采用通過電阻來控制電流的電阻電路。由于電阻電路可以以類似于以往的燈泡型外燈同樣簡單的構(gòu)造來使LED燈亮,因此成本很低。但是,存在諸如電路的熱損耗導致的效率下降、以及無法檢測出LED故障之類的問題。

而使用了近年來備受矚目的LED驅(qū)動器IC的電路(以下稱“LED驅(qū)動器IC電路”),具有可實現(xiàn)更低功耗、可通過內(nèi)置的保護功能檢測LED故障以確?？煽啃缘葍?yōu)勢,但存在部件成本增加的問題。

下面具體說明它們之間的差異。

① 功耗方面

當作為驅(qū)動電路電源輸入的電池電壓上升時,電阻電路和LED驅(qū)動器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電流會隨著電池電壓的上升而增加。而LED驅(qū)動器IC電路的情況下,即使電池電壓上升,也可以按照預先設置的電流值執(zhí)行恒流驅(qū)動。例如,以電池電壓13V時的電流值為例,與電阻電路相比,LED驅(qū)動器IC電路的功耗可減少50%。由此可見,LED驅(qū)動器IC電路在低功耗方面更具優(yōu)勢。(圖1)

② 可靠性方面

在可靠性方面,LED驅(qū)動器IC電路也更具優(yōu)勢。這是因為實際安裝的部件數(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LED燈的開路和短路故障,LED驅(qū)動器IC可以檢測出LED的異常并輸出異常信號以通知外部。這樣可以盡早發(fā)現(xiàn)LED問題導致的LED燈亮度降低等不安全狀態(tài),并可以盡早采取對策。

③ 成本方面

在成本方面電阻電路更具優(yōu)勢。例如,在圖1中,假設驅(qū)動9個(3列LED×3段串聯(lián),約150mA/列)LED,此時,電阻電路中至少需要10枚1W的電阻器,而LED驅(qū)動器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,但可以通過使用多個比IC便宜得多的大功率電阻器來降低成本。而在LED驅(qū)動器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)動器IC電路都只能滿足市場要求的“低功耗”、“高可靠性”、“低成本”中的一部分需求。未來要想進一步普及LED燈,就需要針對這三項需求開發(fā)出三者兼顧的LED驅(qū)動器IC。

圖2. 普通LED驅(qū)動器IC的電路結(jié)構(gòu)及其特性