【汽车照明技术】新型无痕SMT型光源及其对汽车ADB解决方案的影响

作者：Pan George，Stefan Groetsch

单位：欧司朗公司

编译：杨瑾

指导老师：林燕丹

具有ADB功能的前照灯可以使得驾驶更加舒适、可靠。采用最新Notchless UX：3芯片的OSLON Black Flat S封装可以产生高亮度，高对比度发射面积，并且热可靠性高。基于3块OSLON Black Flat Shas的ADB前照灯模型来自TI TPS92661，共有9个像素，由矩阵IC驱动。9个像素开启时，其光分布可满足ECE R123 Driving Beam的全激活条件。由于每个封装的功耗较高，因此该灯采用了主动冷却。

引言

该系统采用最先进的3芯片SMT OSLON Black Flat S，共9个像素。每个芯片的开/关和亮度通过Tl 92661单独寻址控制，因此实现了ADB功能。每个芯片的驱动电流通常为1A，此处需要使用风扇进行通风。

OSLON Black Flat S封装技术

OSLON Black Flat S的产生得益于NotchlessUX：3芯片技术，以及标准OSLON Black Flat系列封装技术，其中包含集成的shutter.standard SMT组件，可以匹配基板的热膨胀。具有相当高的芯片对芯片对比度，热阻进行了优化，并具有更好的二级可靠性、无痕发光区域，自准直得到优化，并具有芯片位置标记。

图1 OSLON Black Flat S 结合了新型无痕芯片概念和基于OSLON Black Flat S的概念

ADB光学设计

该系统由3个单独的投影单元组成。每个单元都使用相同的非球面透镜和一个OSLON Black Flat S 3芯片。

图2 ADB光学系统

每个OSLON Black Flat的驱动电流为1A。 如果结温为120度，使用8Q bin（1000lm-1120lm），则热亮度为830lm，总亮度为2490Im。使用了焦距为26mm的非球面玻璃透镜进行模拟。

每个镜头都可以投射LED芯片产生的光，并且进行成像。由于使用了3台OSLON Black Flat S，整个系统可以投影9个像素。每个像素大小为1.8度* 1.8度。同时，控制电路可以单独寻址像素。当一个像素关闭时，会与相邻像素产生鲜明对比。

当9个像素开启时，光分布可以满足ECE R123驱动光束的完全激活状态条件。

ADB热学设计

图3 机械设计

机械设计是在光学设计模型的基础上进行的，如图3所示，其中包含非球面玻璃透镜、铝合金夹具、散热器、风扇、LED板、驱动板和塑料外壳。

系统中的热量主要来自功耗为7.65 W的LED，长时间运行时最大结温为150度。当结温达到175度时，LED仍然可以工作100小时。

散热片由铝合金制成，热导率为138 W /（mK）。 在模拟时表面热辐射取0.8。

LED板由1.6mm铜制成，导热系数为380 W /（mK）。 我们使用的隔离层是Bergquist03015，具有3.0W /（mK）的高导热性，厚度较小，仅为38μm。

热学模拟显示内部灯温度为25度，最大LED 结温为78度。

当内部灯温度为80度时，最大LED 结温为135度。

ADB电路设计

为实现ADB功能，我们采用Tl TPS92661矩阵控制IC。该IC嵌入多通道UART协议和12通道LED驱动器，每个通道的驱动电流最大为1A。此外还采用了用于PWM调光的10位寄存器。因此，每个通道的调光精度为1/1024。当连接LED时，可以在每个通道上应用此精确的调光。该IC还支持串行设备同步和多达8个设备串行连接。详细的ADB电气方框图如图4所示。通过LM3409中的 TPS40210和BUCK将电压提升至36 V，从而可以快速跟踪当前负载。

图4 ADB电气方框图

采用Atmel AT mega16M1作为主控单元。该MCU包括8位UART，10位ADC，时钟频率为8MHz。IC采用TQFP32 / QFN32封装，尺寸为7mm * 7mm。ATmega16M1发送包括EN、SY、CLK、TXD和TPS92661在内的信号，每个数据包发送回二十七个字节的RXD信号。该数据包包括1字节的读写状态、1字节的地址、24字节的LED状态和1个CRC字节。如果电路中包含多个TPS92661，则可以通过IC在相应的地址位选择进行控制。

TPS92661通过MCU的断开，由外部控制按钮控制。

NTC包含在LED板上，实时监控LED的Ts。当Ts高于设定值时，通过MCU的数字调光接口减小驱动电流，以保护LED免受损坏。

总结与展望

本文展示显示的组件OSLON Black Flat S是其前身OSLON Black Flat的后续发展，它结合了UX：3的最新高性能芯片技术以及优化的QFN封装布局。 OSLON Black Flat S采用Notchless产生高对比度的发光，每个芯片均可独立寻址。凭借SMT封装的优势，OSLON Black Flat S有助于成本优化。