在汽车照明系统的应用设计上有哪些解决方案？

自21世纪初以来，汽车照明应用在数量、种类和复杂性方面都有所增长，大功率LED的出现加速了这一趋势。从前照灯到仪表盘照明装置和车牌灯，汽车照明对车辆功能、风格、安全性和舒适性都至关重要。

每辆车的具体要求不同，造型各有不同且很复杂， 外加各地法规也不同，车辆照明系统的光学设计过程也因此极为复杂。因此，开发者们更加依赖汽车照明设计软件来进行创新。在整个光学系统的开发过程中，高端仿真软件起着十分重要的作用，从验证设计可行性的光学概念到得出完整、高度精练且经过验证的产品，开发者都通过软件进行创建、仿真和验证光学模型。除了获得表征光学性能的各种测光数据外，开发者们还使用逼真的图像来准确模拟车辆灯光在现实生活中的样子。所有这些任务都可以在软件中以虚拟的方式完成，从而降低建立物理原型所耗费的时间和成本。

在本文中，我们将进一步介绍汽车照明的类型和功能、光学建模和仿真的重要性、车内照明和车外照明的不同规格，以及新思科技光学解决方案系列将如何有效帮助开发者。

哪些是汽车内部照明?哪些是汽车外部照明?

当驾驶员和乘客上车后看见的车内灯光就是汽车内部照明，它通常分为以下几类：

显示屏和指示灯

内部功能性照明

重点照明

第一类显示屏和指示灯让驾驶员可以获取各种信息，这些信息可以是仪表盘上显示的标准信息，比如续航里程、行驶里程等，也可以是更多方面的信息，比如GPS路线导航、菜单驱动显示屏或抬头显示器(HUD)。

▲在LightTools中进行HUD仿真

下一代车载显示器可能会提供一种可由驾驶员自定义的全数字驾驶舱体验。显示屏和指示灯照明的关键特性是颜色、亮度和亮度均匀性。

▲数字化汽车驾驶舱

第二类是车内照明，用来为驾驶员或乘客照亮其他物体。车内照明系统通常包括座舱顶灯、镜灯、地图灯和阅读灯、储物灯等等。在设计这些灯时，关键考虑因素是精确的空间光强分布，既要完成特定的照明任务并达到足够的照度和均匀性，又不会引起眩光。其次要考虑颜色，需要能同时满足能见度和氛围照明需求。

▲LightTools软件中的地图灯仿真

最后是重点照明，可以将其看作一种设计元素有助于打造个性化的汽车内部氛围。它还能在车内光线变暗时，帮助驾驶员和乘客找到控制装置和功能按钮，比如电动车窗控制装置、收音机按钮、杯托等。与车内照明相比，重点照明通常使用较低的照度，因为其目的只是让人看到自己，而不是照亮车内的其他物体。对于这些系统，开发者需要注意的主要因素是颜色、视觉均匀性和适当的亮度。

来往车辆车灯绚彩夺目，光彩照人的车灯成为了一种趋势。ISSI目前推出针对汽车车灯的多款应用解决方案，涉及近光灯、车内灯、日间行车灯、氛围灯、尾灯及后雾灯等诸多应用。不仅仅是增加车灯的亮度，更多是配合设计的线条等呈现出的灯光效果，动感十足。

现对ISSI针对车灯的多款应用解决方案进行简单介绍。

01 多款应用解决方案推荐

1、侧信号镜转向灯、指示灯、车牌灯

Linear LED Drivers

IS32LT3126 - IS32LT3177/78

2、雾灯，前照灯，日间行车灯 (DRL)

Switching LED Drivers

IS32LT3952 - IS32LT3953 - IS32LT3954

IS32LT3957

3、停车指示灯、CHMSL(中心高挂停车灯)

Linear LED Drivers

IS32LT3180 - IS32LT3181

IS32LT3124 - IS32LT3126

4、尾灯

Linear LED Drivers

IS32LT3124 – IS32LT3126

IS32LT3177/78

02 车内照明——IS32LT3175

接下来我们主要介绍车内照明的方案推荐。

IS32LT3175特性

工作电压6V ~ 42V;

单通道电流源：通过单个外部电阻器的可编程电流、可配置从20mA到150mA;

EN瞬时接触按钮输入：输入消抖和锁存、优先级高于PWM输入、伽玛校正淡入/淡出算法;

故障保护：过电流保护、短至GND的LED线、温度过高保护;

SOP-8-EP封装;

汽车级- AEC-Q100;

工作温度范围从-40°C ~ + 125°C。

IS32LT3175应用电路

03 车内照明——IS32LT3128 /A IS32LT3128 /A特性

工作电压 5V ~ 42V;

双通道电流源：通过单个外部电阻器的可编程电流、可配置从20mA到150mA;

最大30mA电流源，用于按钮背光;

瞬时接触按钮/电平EN输入：输入消抖和锁存、优先级高于PWM输入(LT3128)、优先级低于PWM输入(LT3128A)、伽玛校正淡入/淡出算法;

外部PWM直接驱动电流源;

带报告的故障保护：LED串短路、ISET引脚对地短路、温度过高保护

内置300Hz PWM电源，可自动调暗电流源;

eTSSOP-20封装;

工作温度范围从-40°C ~ + 125°C。

LED因其功耗低、使用寿命较长而越来越多地被汽车制造商用于照明应用。然而，当新技术趋势遇到极具挑战的汽车需求时，对设计方案的要求也水涨船高。新型LED设计解决方案不仅要避免LED热击穿，还要延长其预期寿命。本文将介绍一种简单、低成本、基于 NTC 的线性调光电路，它可以根据温度调节驱动电流，从而提供更有效的汽车 LED 照明解决方案。

首先，我们简单回顾一下汽车照明方案设计面临的问题及助力。然后，结合仿真结果展示其采样电路。最后，通过实际测试验证仿真结果，并在文章的最后一节中展示验证的结果。

背景信息

LED 照明是一项技术创新，但也伴随着额外的设计挑战。在设计 LED 照明系统时，必须同时考虑组件的热特性，以避免热击穿。这在汽车照明等应用中尤为重要，在这些应用中，高环境温度和长工作时间会导致组件迅速老化。

L汽车照明技术的发展需要更大的驱动电流和更小的封装尺寸，这使散热设计的优化变得更加困难，也更加必要。较高的驱动电流会使器件结温升高，甚至优化后的散热也不能满足需求。因此，必须想出一种方法，在温度过高时可以降低 LED 电流。

大多数汽车 LED 驱动器都具有电流调光功能。例如，MPS 的 MPQ2489 利用DIM 引脚实现 PWM 和模拟调光。然而，调光控制电路通常会由比较复杂的模拟或数字电路实现，这些电路常常在终端应用中占用大量空间并且还会增加整体系统成本。本文将介绍一种基于 NTC 的简单电路解决方案，可以根据温度对输出电流进行线性调光。

图 1 显示的电路可以在温度低于 70°C 时，保持驱动器中的标称输出电流稳定。如果超过温度阈值，输出电流会与温度呈准线性关系下降，以避免热击穿;当 LED 达到最高额定温度(约120°C)时，电流值最小。

图1: MPQ2489电路原理图

采样电路

本文以MPQ2489-AEC1的电路作为示例，它是MPS提供的一款 60V、1A 汽车级降压 LED 驱动器。该驱动器可同时实现 PWM 和模拟调光，但在本应用中仅使用后者。要使用模拟调光功能，需要在 DIM 引脚上施加 0.3V 到 2.5V 之间的直流电压。 该电压可以在 250mA 和 1.1A 之间线性调节 LED 电流(见图 2)。当直流电压范围在0.3 到 1.25V 之间时，将产生 250mA 到 550mA 之间的电流。

图2: MPQ2489-AEC1模拟调光曲线

我们采用NTC 热敏电阻(TDK 的 NTCG164BH103JTDS)来采样温度，其作为电压电阻分压器的一部分连接在电路中。NTC 电阻变化会引起分压器输出端电压根据温度变化。这会改变 DIM 引脚上的电压，从而改变输出电流。

施加到 DIM 引脚上的标称电压由 1.25V 参考电压设置。 这确保了温度低于 70°C 阈值时的输入电压稳定。此外，电阻分压器的电源电压通过250mW 齐纳二极管设置为固定的 6.2V。

当器件温度为 70°C 或更低时，参考电压提供的 1.25V 限制了 DIM 输入，并向 LED 提供550mA 电流。 一旦温度超过 70°C 阈值，电阻分压器输出将降至 1.25V 以下。然后 DIM 输入遵循电阻分压器配置文件，随着温度的持续升高，继续降低 LED 驱动电流。

仿真测试用于估计电路的操作。本示例的仿真结果表明，在达到温度阈值之前，DIM 电压稳定在 1.25V;达到阈值之后，DIM电压呈指数下降，在温度为 120°C 时达到0.3V最小输出(见图 3)。