#電源設計 #智能照明 #汽車電子 #發光二極體LED #升降壓型控制器
【遠光、近光、日行燈………,一個驅動控制器就 OK!】
汽車 LED 前照燈組將遠光燈和近光燈、日行燈,有時還包括訊號燈和示寬燈整合為單個車前燈組;然而,該燈組的元件可能會有迥然相異的驅動器要求,包括電壓和電流要求、拓樸、功率級別或獨特的調光功能。使用多個驅動器不僅使物料清單 (BOM) 和生產過程複雜化,還難以滿足 EMI 標準。
此類驅動器必須接受相對較寬的電池電壓範圍,並採用一種升降壓拓樸將其轉換為各式燈串電壓;同時須具有小巧和通用的特點,以便容易地安裝到空間十分受限的燈組中。此外,須極力降低 EMI,以儘量減少研發工作量並免除增設昂貴 EMI 金屬遮罩外殼的需要,還應具備高效率。
對於 2MHz 轉換器而言,不需使用大型 LC 濾波器,可僅採用小的鐵氧體磁珠以降低高頻 EMI。汽車 EMI 要求不容易透過高功率轉換器得到滿足,佈設在大面積 PCB 上且靠近大電容器的高功率開關和電感器會形成不希望有的熱迴路,特別是在包含了一個大感測電阻器時。
無法達到 Class 5 EMI 規格要求的轉換器須在設計時置於汽車電路之外、或裝入金屬材料 EMI 遮罩內;雖然遮罩體積龐大並不會產生裝配問題,但是增設遮罩成本卻是昂貴的。此外,LED 汽車前照燈組可以兼具創新性和藝術創意,遠光燈和近光燈可與時髦漂亮和獨具特色的日行燈 (DRL) 包裹在一起。
因為日行燈僅在遠光燈和近光燈關閉時才會需要,可使用單個 LED 驅動器供電;但只有在 LED 驅動器具有靈活的輸入輸出比、且能對輸入至輸出電壓進行升壓和降壓的情況下,此法才會奏效。「升降壓型」設計可滿足該要求,能驅動一個近光燈串,並透過為近光燈串添加 LED 以創建一個遠光燈。
延伸閱讀:
《單個 2MHz 升降壓型控制器驅動整個 LED 汽車前照燈組》
http://compotechasia.com/a/tech_applicati…/…/0819/39669.html
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【ADAS 仍將一馬當先,AFS 有望大放光明】
借助資通訊科技與雲端數據,將能創造更友善的駕駛乘坐體驗並降低意外發生機率及嚴重性。然而,以前機械作動時代,汽車故障可能只要「修理」一下即可;但在電子系統進駐後,若元器件品質不到位或疏於保養,結局可能就是直接燒毀,電子元件的品質和可靠度須格外謹慎。
未來汽車有 80% 的創新皆是由半導體直接或間接驅動,包括能源效率、減排、替代能源、車輛電氣化、連接、主動式安全、自駕車和新興的車聯網功能;預估車用半導體至 2021 年之前的年複合成長率 (CAGR) 約是全球半導體市場的 1.6 倍,其中,先進駕駛輔助系統 (ADAS) 仍將一馬當先,增長幅度是整個車用半導體的四倍以上。
電池是電動車/油電混合車 (EV/ HEV) 成本佔比最高者、達 40%,而電池管理系統 (BMS) 將關係到人車安全、車輛使用壽命和自主性。基於節能考量,HEV 遇紅燈煞停會自動熄火、於起步時再重啟,48V 電池將取代 12V 成為輕型油電 混合車主流規格。改用 48V 高電壓可加速啟動,且每公里可降低 10~15% 二氧化碳排放。
另一個值得留意的是車用 LED 市場,尤其 LED 頭燈拜自適應車燈系統 (Adaptive Front- Lighting System, AFS) 的「主動轉向式頭燈」所賜——當轉彎或對向來車會自動調整車燈照明角度、LED 用量數以千計,將成明星應用,2017 ~ 2022 年 CAGR 估逾 40%;而支援先進照明功能的多通道線性 LED、高效 DC/DC 及高電流 LED/OLED 等尾端固態照明 (SSL) 的驅動器,亦需求殷切。
與此同時,用於街道照明與路標的滲透率也會增加。由於脈寬調變 (PWM) 的 LED 光源閃爍 (flicker) 及同調性 (coherence) 未有統一規 格,LED 光感測元件的曝光時間將攸關影像辨識品 質。例如,陽光燦爛下,曝光時間過長影像會陷於僵化,時間太短又會錯失 LED 脈衝,恐讓駕駛人因顯示器的不當 LED 閃爍而分心,甚至導致機器誤動作!
延伸閱讀:
《半導體將領跑未來 80% 汽車創新》
http://compotechasia.com/a/celue___/2018/0123/37934.html
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【智慧照明 vs. 新零售、智慧物流的不解之緣】
既有的照明操控方式,不論是亮度或色溫表現,創新手法都十分有限;若配合室內定位服務 (LBS) 串聯人、事、時、地、物,將有另一番光景。基於藍牙 (Bluetooth) 的訊標 (Beacon) 技術,只有當感測範圍被佔用 (Occupancy,在場感測) 時才會 觸發,功耗低且較為精確,應用更趨廣泛;而高懸於天花板的燈具正是最佳媒介,堪稱是「打通智慧建築/家庭最後一哩路」的關鍵。此外,燈控系統耐用年限動輒十年起跳,但資通訊技術平均每兩、三年就有新技術或規格推出;燈控系統若欠缺升級能力、確保功能與時俱進,效果將大打折扣。
裝設和使用的友善性也不容忽視。透過外加的 USB 裝置 (dongle) 或識別證,方便用戶隨插即用或隨身佩戴,就能自動感測、控制及追蹤定位。例如,與安控結合設置電子圍籬,當熱電紅外線感測器 (PIR) 察覺到未持有門禁卡的人靠近閘門,就啟動攝影機及人臉辨識系統,一旦確認為不具有權限之人士會予以示警。除了硬體設計,人工智慧 (AI) 演算法可讓手機應用程式 (APP) 學習用戶行為,拓展更多應用價值。例如,當 APP 了解用戶睡眠習性,待臨近就寢時間或睡房燈具感測到用戶準備入睡,就會自動營造適合休眠的環境光。
令人驚艷的是,此套無線燈控/定位網路在智慧物流及新零售的應用。考量到冷鏈 (Cold Chain) 配送效率,霜淇淋與肉類的物流車內部溫度須維持在 0~3℃,以免來不及解凍並維持最佳口感;另停車場到物流倉皆有照明設備,若能以 Beacon 追蹤物流車行蹤並搭配人、車辨識提前預定進站時間,依行車軌跡讓前後通道更加緊密地魚貫跟進,解決倉管排班及上、下貨耗時過久的問題,加快出車週轉率、可使車隊效率大幅提升 30%,並可即時查核原物料的庫存狀況。無線燈控網路亦有助於改善「新零售」的消費體驗。
著重線上/線下 (O2O) 連動的新零售——在實體店面親身體 驗、於訂購系統下單,後由供應商送貨到府,不僅是簡化購物流程、增加消費者體驗,更是相關資訊收集的捷徑。以服飾店為例,從衣服版型、擺放位置、採購動線熱區到試衣間燈光皆會影響消費行為;若多花些巧思讓消費者充分享受購物愉悅並感受不同服裝在不同場合的穿搭效果,可將營運收益最大化。「行銷所創造的附加價值,遠高於硬體產品及智能管理;科技的擴充、升級往往會促成新舊業態興替,在可預見的未來,物流無疑是王道」。
延伸閱讀:
《智慧照明新天地:物流運籌&新零售》
http://compotechasia.com/a/feature/2018/0917/39884.html
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