Soluciones de iluminación para automóviles de ROHM
1. Introducción
La tecnología de la automoción está experimentando grandes cambios. Por ejemplo, es un hecho bien conocido que los componentes electrónicos logran las funciones de seguridad y de detección requeridas por la tecnología de conducción autónoma.
Las luces exteriores de los automóviles, representadas por los faros delanteros y traseros, también han evolucionado desde las tradicionales luces exteriores tipo bombilla hasta las luces LED (diodos emisores de luz), y la tecnología de fuentes de luz está logrando grandes avances. En los últimos años, se han vuelto cada vez más populares los productos que no sólo utilizan LED para iluminación sino que también mejoran la seguridad mediante el control de luces LED. Además, la tecnología y las actualizaciones de productos de los vehículos de motor de dos ruedas también cambian cada día y, al igual que los automóviles, los requisitos de calidad son muy altos.
En este contexto, ROHM está desarrollando LED pequeños y altamente fiables para el campo de la automoción y circuitos integrados de controladores de LED que son esenciales para controlar las luces LED, y proporciona soluciones que son muy adecuadas para la iluminación de automóviles. En este artículo, presentaremos las tecnologías y productos únicos relevantes propiedad de ROHM.
2. Demanda del mercado de circuitos integrados de controladores LED
2-1. Demanda del mercado de luces LED
Las luces exteriores han evolucionado desde las bombillas hasta las luces LED, lo que hace que la fuente de luz puede volverse más pequeña y delgada, y cada vez más fabricantes están trabajando en el desarrollo de luces LED con una excelente flexibilidad de diseño.
Para mejorar la flexibilidad del diseño de las lámparas LED, es necesario aumentar la potencia de salida de los LED, reducir el consumo de energía de los circuitos de control que impulsan los LED y lograr la miniaturización. Además, también es muy necesario ampliar la vida útil. Las luces exteriores tipo bombilla se diseñan basándose en la premisa de que pueden romperse después de alcanzar una determinada vida útil y deben ser reemplazadas. Las luces LED suelen ser productos modulares que integran LED y circuitos de control, por lo que no son fáciles de reemplazar. dañarse" es la premisa de diseño, por lo que se debe garantizar la confiabilidad desde el nivel del componente.
Tampoco se puede ignorar la exigencia de reducir costes. Por ejemplo, en la ASEAN y la India, donde los vehículos de motor de dos ruedas son el principal medio de transporte, los precios de los vehículos de motor de dos ruedas son muy bajos. Por lo tanto, los requisitos de costes para cada módulo también son muy estrictos, incluso para las luces LED.
2-2. La diferencia entre circuitos de resistencia y circuitos IC de controlador de LED
Hasta ahora, debido a las ventajas de costos, los circuitos utilizados para controlar los LED han utilizado principalmente resistencias que controlan la corriente a través de resistencias. circuito. Dado que el circuito de resistencia puede encender la luz LED con una estructura simple similar a la de las luces exteriores tipo bombilla convencionales, el costo es muy bajo. Sin embargo, existen problemas como una disminución de la eficiencia debido a la pérdida de calor en el circuito y la incapacidad de detectar fallas en los LED.
Los circuitos que utilizan IC de controlador LED que han atraído mucha atención en los últimos años (en lo sucesivo, "circuitos IC de controlador LED") tienen las características de lograr un menor consumo de energía y detectar fallas de LED a través de funciones de protección integradas. Se garantizan ventajas como la fiabilidad, pero existe el problema del aumento de los costes de los componentes.
Las diferencias entre ellos se explican detalladamente a continuación.
① En términos de consumo de energía
Cuando aumenta el voltaje de la batería como entrada de energía del circuito controlador, las características de corriente del LED controladas por el circuito de resistencia y el circuito IC del controlador LED son bastante diferente. En el caso de un circuito resistivo, la corriente del LED aumentará a medida que aumente el voltaje de la batería. En el caso del circuito IC del controlador LED, incluso si el voltaje de la batería aumenta, se puede realizar una conducción de corriente constante de acuerdo con el valor de corriente preestablecido. Por ejemplo, tomando el valor actual cuando el voltaje de la batería es de 13 V, el consumo de energía del circuito IC del controlador LED se puede reducir en un 50 % en comparación con el circuito de resistencia. Se puede ver que el circuito IC del controlador LED tiene más ventajas en cuanto a bajo consumo de energía. (Figura 1)
Figura 1. Comparación de características en términos de consumo de energía
② Confiabilidad
En términos de confiabilidad, los circuitos IC de controladores LED también son más Ventajas confiables.
Esto se debe a que hay menos componentes realmente instalados, por lo que hay menos posibilidades de que fallen los componentes en la placa de circuito de control. Además, para fallas de circuito abierto y cortocircuito de la lámpara LED, el controlador IC del LED puede detectar la anomalía del LED y emitir una señal anormal para notificar al mundo exterior. De esta manera, las condiciones inseguras, como la reducción del brillo de la luz LED causada por problemas con los LED, se pueden descubrir lo antes posible y se pueden tomar contramedidas lo antes posible.
③ Costo
Los circuitos de resistencias tienen más ventajas en términos de costo. Por ejemplo, en la Figura 1, supongamos que hay 9 LED (3 columnas de LED y 4 circuitos integrados (el número exacto varía según el paquete). Los circuitos resistivos parecen tener un mayor número de componentes y costos, pero el costo se puede reducir mediante el uso de múltiples resistencias de alta potencia que son mucho más económicas que los circuitos integrados. En el circuito IC del controlador LED, cuantos más LED deben controlarse para encenderse, más IC se requieren en comparación con el circuito de resistencia, el costo aumenta.
En resumen, los circuitos de resistencia y los circuitos IC de controlador LED anteriores solo pueden cumplir parte de los requisitos del mercado de "bajo consumo de energía", "alta confiabilidad" y "bajo costo". Si queremos popularizar aún más las luces LED en el futuro, necesitamos desarrollar circuitos integrados de controladores LED que tengan en cuenta estas tres necesidades.
3. El nuevo controlador IC LED de ROHM
ROHM no solo puede proporcionar circuitos integrados de controlador LED para fuentes de luz indicadoras de odómetro, CID (pantalla de información central) y retroiluminación blanca para paneles de instrumentos LCD. proporcionan circuitos integrados de controladores LED para faros delanteros y traseros, y cuentan con numerosas tecnologías y productos para controlar varios LED utilizados en automóviles y vehículos de dos ruedas.
En respuesta a las últimas demandas del mercado mencionadas anteriormente, ROHM ha establecido un nuevo método de control "Energy Sharing", que puede dispersar el consumo de energía desde el interior del controlador IC LED a resistencias externas, y ha desarrollado un Nuevo método de control que utiliza este método de control El controlador LED lineal de 4 canales integrado MOSFET "BD183x7EFV-M" (BD18337EFV-M / BD18347EFV-M) es ideal para luces LED (luces de freno, luces traseras, luces antiniebla). ) que se utilizan cada vez más en vehículos de dos y cuatro ruedas, intermitentes, etc.).
La siguiente es una introducción al método de control "Compartir energía".
3-1. Problemas que se enfrentan al reducir el consumo de energía de los circuitos integrados de controladores LED
Primero, en la figura se muestra un diagrama esquemático de la estructura del circuito y las características de un circuito integrado de controladores LED común. 2. Dentro del IC del controlador del LED, hay un circuito de corriente constante que proporciona corriente al LED. El terminal de entrada del IC está conectado a la fuente de alimentación de la batería y el terminal de salida del IC está conectado al LED. Cuando la fuente de alimentación A conectada al voltaje de entrada de la batería aumenta a un cierto nivel, el circuito de corriente constante dentro del controlador IC del LED puede generar constantemente la corriente del LED. Por lo tanto, el voltaje en el pin de salida es igual a la característica de voltaje directo del LED conectado y es constante.
El consumo de energía del IC del controlador LED es el producto de la diferencia de voltaje entre la entrada y salida del circuito de corriente constante y la corriente del LED. Por lo tanto, el consumo de energía aumenta a medida que aumenta el voltaje de entrada de la batería. Se puede ver que para reducir el consumo de energía del IC del controlador LED, es necesario reducir la diferencia de voltaje entre la entrada y la salida del circuito de corriente constante o la corriente del LED. Dado que la corriente del LED se determina según los requisitos del cliente y es difícil de cambiar, ROHM desarrolló un método para controlar el voltaje entre la entrada y la salida del circuito de corriente constante.
Figura 2. Estructura del circuito y características del controlador IC LED ordinario
3-2. Método de control de "compartición de energía" que reduce el costo al reducir el consumo de energía del IC.
A continuación, la Figura 3 muestra la estructura del circuito del nuevo método de control "Energy Sharing" desarrollado por ROHM. Este método de control logra un menor costo al reducir el consumo de energía del IC del controlador LED. Al desviar parte de la corriente del LED a la resistencia R fuera del IC del controlador, se controla el voltaje entre la entrada y la salida del circuito de corriente constante y se suprime el calor generado por el IC del controlador del LED. El voltaje del pin de salida se monitorea a través del módulo recién agregado y el voltaje de la fuente de alimentación A se controla a un voltaje constante. La corriente que fluye a través de la resistencia está representada por la diferencia de voltaje entre el voltaje de la batería y el voltaje de la fuente de alimentación A generado a través de la resistencia (voltaje de la batería - voltaje de la fuente de alimentación A) y la resistencia externa R. El voltaje de la fuente de alimentación A se controla a un voltaje constante haciendo que la corriente de la resistencia aumente a medida que aumenta el voltaje de la batería. Usando este método de control, la mayor parte de la energía consumida por el IC del controlador LED en el pasado puede ser consumida por la resistencia externa R, reduciendo así el consumo de energía del IC del controlador LED en aproximadamente un 75 % en comparación con el pasado. De esta manera, esta estructura en la que el IC del controlador LED y la resistencia externa R comparten por separado el consumo de energía permite que la potencia alcanzada por cuatro IC en el pasado se logre con un solo IC y una resistencia de alta potencia.
Figura 3. Estructura y características del circuito CI del controlador LED de ROHM
Aunque el costo del circuito de los nuevos productos equipados con CI del controlador LED es ligeramente mayor que el de los circuitos resistivos, es diferente de Los circuitos integrados de controladores LED anteriores en comparación con el circuito, el costo se puede reducir en aproximadamente un 40%. Además del "bajo consumo de energía" y la "alta confiabilidad", el "bajo costo" del circuito de resistencia también se puede lograr combinándolo con una resistencia externa. ROHM puede lograr esta función agregando solo un pin al pin de entrada del IC del controlador LED convencional. Además, también admite el modo de luz de encendido/apagado exclusivo de los vehículos de dos ruedas, y la mayoría de las funciones necesarias pueden satisfacerse únicamente con IC.
4. LED ROHM muy adecuado para automóviles.
Finalmente, presentemos los productos LED de grado automotriz de ROHM.
Desde que ROHM comenzó a producir LED con forma de concha en 1973, ha sido líder de la industria en el desarrollo de productos durante 45 años consecutivos. La mayor fortaleza de ROHM radica en su capacidad para llevar a cabo un control de calidad estricto y completo y desarrollar productos únicos utilizando un sistema de producción integrado verticalmente que implementa estrictamente los conceptos del producto desde la etapa de fabricación de componentes. Además, la capacidad de ofrecer productos de alta calidad es también uno de los puntos fuertes de ROHM. Por ejemplo, ROHM adopta una serie de medidas para garantizar una alta calidad, incluido el diseño de chips que sea fácil de fabricar durante el proceso de ensamblaje, la gestión de la trazabilidad de productos ultrapequeños y la gestión de procesos de acuerdo con los requisitos de calidad de los productos de grado automotriz.
4-1. LED para fuentes de luz indicadora del panel de instrumentos
En los últimos años, cada vez más fuentes de luz indicadora del panel de instrumentos han comenzado a utilizar LED pequeños. Sin embargo, para adaptarse al ambiente de temperatura hostil de los automóviles, generalmente se establece un espacio para evitar el contacto entre la pared protectora de luz y la placa PCB. La "fuga" de luz LED de este espacio a las partes adyacentes siempre ha sido. un problema urgente que necesita ser resuelto. Además, como los LED se utilizan cada vez más en diversos campos, especialmente en el campo de la automoción, donde el entorno de uso es duro, lo que se necesita son productos que hayan tomado medidas contra el envejecimiento causado por el estrés ambiental y que sean altamente confiables.
En este contexto, ROHM ha desarrollado la "Serie CSL0901/0902" de LED pequeños de montaje en superficie tipo lente de alto rendimiento para fuentes de luz indicadoras de tableros de automóviles que pueden usarse en entornos hostiles. Elevar la posición de la fuente de luz a 0,49 mm resuelve el problema de la fuga de luz. Esto permite el uso de LED pequeños, que tienen un tamaño de solo 1/18 en comparación con los LED reflectantes anteriores, lo que resulta muy útil para ahorrar espacio en la aplicación.
Además, al utilizar la resina de moldeo recientemente desarrollada por ROHM, incluso los productos de alto brillo y longitud de onda corta han mejorado con éxito el problema de la atenuación de la luz cuando se aplica energía a altas temperaturas. Por ejemplo, en la prueba de aceleración de encendido a alta temperatura del LED azul (Ta=85°C, IF=20mA, encendido 1000Hr), el flujo luminoso mejoró en aproximadamente un 80% en comparación con productos anteriores. No sólo eso, sino que también se mejora la resistencia a la vulcanización para prevenir la vulcanización, una de las causas del envejecimiento en las aplicaciones automotrices.
4-2. LED para fuentes de iluminación interior
A medida que las aplicaciones objetivo se vuelven más multifuncionales, los equipos del automóvil, incluidos los tableros de instrumentos, se utilizan cada vez más para iluminar pantallas de íconos. La demanda de miniaturización También está aumentando el uso de LED como fuente de iluminación para todos los paneles, como los sistemas de navegación de los automóviles.
En respuesta a esta demanda del mercado, ROHM promueve el desarrollo de pequeños LED de alto brillo mejorando las formas de los paquetes, los materiales reflectores, los componentes y los revestimientos de las superficies. Además, el problema del desequilibrio cromático se ha mejorado significativamente ajustando con precisión los componentes y los fósforos. Gracias a estos esfuerzos, ROHM ha conseguido un producto que tiene el mismo brillo que los paquetes grandes convencionales, aunque sea un paquete pequeño de tamaño 1608.
Figura 4. Tendencia de desarrollo de LED para fuentes de iluminación exterior
4-3 LED para fuentes de iluminación exterior
Desde la perspectiva de la flexibilidad del diseño, vehículo exterior. Las fuentes de iluminación no solo requieren miniaturización y adelgazamiento de los LED, sino que también la demanda de LED de alta potencia aumenta año tras año para reducir la cantidad de dispositivos. Además, las luces de freno de los automóviles, etc., se suelen utilizar en entornos hostiles y se deben tomar medidas antisulfatación para garantizar la confiabilidad. Por lo tanto, ROHM está promoviendo actualmente el desarrollo de productos LED de alta potencia que puedan mantener un alto brillo y tener excelentes propiedades antisulfatación. Combinados con los circuitos integrados de controladores LED antes mencionados, se espera que estos productos alcancen un rendimiento adecuado para la iluminación exterior.
5. Dirección de desarrollo futuro
ROHM siempre se ha adherido al propósito corporativo de "la calidad primero" y ha desarrollado productos avanzados que son muy adecuados para la iluminación de automóviles. Este artículo selecciona y presenta dos tipos únicos de productos de la amplia línea de productos de ROHM, incluidos los circuitos integrados de controladores LED que satisfacen las necesidades de los tres mercados principales y los LED que logran compacidad y alta confiabilidad.
En el futuro, con la popularización de la conducción autónoma, la iluminación del automóvil no sólo se encargará de iluminar la parte delantera por la noche y recordar a la parte trasera al frenar, sino que también muy probablemente se encargará de avisar al exterior de estado del vehículo y otra información. Por lo tanto, los LED necesitan aumentar su potencia de salida y los controladores IC de LED deben poder soportar el control dinámico de las fuentes de luz y transferir información a métodos de control externos. ROHM espera seguir ofreciendo productos que satisfagan las necesidades de los clientes y de la sociedad capturando rápidamente estos cambios del mercado.