1.介绍
汽车技术正在经历重大变革。比如电子元器件已经实现了自动驾驶技术所要求的安全功能和感应功能，这是众所周知的事实。
以大灯和尾灯为代表的汽车外灯，也从传统的灯泡外灯发展到了LED(发光二极管)灯，光源技术正在取得长足的进步。近年来，不仅让LED发挥照明的作用，通过控制LED照明来提高安全性的产品也越来越受欢迎。另外，两轮机动车的技术和产品更新日新月异，对质量的要求和汽车一样高。
在此背景下，ROHM正在开发用于汽车领域的小型高可靠性LED和控制LED照明必不可少的LED驱动IC，并提供适合汽车照明的解决方案。本文将介绍罗门拥有的相关特色技术和产品。
图一。功耗特性的比较
2.LED驱动集成电路的市场需求
2-1.LED灯的市场需求
车外灯从灯泡型发展到LED灯，使得光源更小更薄。越来越多的制造商致力于开发具有出色设计灵活性的LED灯。
为了提高LED灯的设计灵活性，需要提高LED的输出功率，降低驱动LED的控制电路的功耗，实现小型化。此外，还要延长使用寿命。灯泡外灯是以“达到一定寿命后可能会坏掉需要更换”为前提设计的；LED灯通常是集成了LED和控制电路的模块化产品，因此不容易更换。所以设计前提是“不损坏”，所以必须从元器件层面保证可靠性。
降低成本的需求不容忽视。比如在以两轮车为主要出行方式的东盟和印度，两轮车的价格就很低。所以对每个模块的成本要求也非常严格，即使是LED灯也是如此。
2-2.电阻电路和LED驱动IC电路的区别
到目前为止，由于成本优势，用于控制LED的电路主要采用通过电阻控制电流的电阻电路。由于电阻电路可以使LED灯具有和以前的灯泡式外灯一样简单的结构，所以成本很低。但也存在一些问题，如电路热损耗导致效率下降，LED失效无法检测等。
然而，近年来备受关注的使用LED驱动器IC的电路(以下称为“LED驱动器IC电路”)具有实现更低功耗、通过内置保护功能检测LED故障以确保可靠性等优点。但是它有增加元件成本的问题。
下面详细解释了它们之间的区别。
功耗
当作为驱动电路的电源输入的电池电压上升时，由电阻电路和led驱动器IC电路控制的LED电流特性有很大不同。在电阻电路的情况下，LED电流会随着电池电压的增加而增加。在LED驱动器IC电路的情况下，即使电池电压上升，也可以根据预设的电流值进行恒流驱动。例如，以电池电压为13V时的电流值为例，与电阻电路相比，LED驱动IC电路的功耗可降低50%。可以看出，LED驱动器IC电路在低功耗方面具有优势。(图1)
可靠性。
在可靠性方面，LED驱动IC电路也更有优势。这是因为实际安装的元件数量少，所以控制电路板中元件故障的可能性较低。此外，对于LED灯的开路和短路故障，LED驱动器IC可以检测LED的异常，并输出异常信号以通知外部。这样可以尽早发现LED问题导致的LED亮度下降等不安全状态，尽早采取对策。
成本。
电阻电路在成本上更有优势。例如，在图1中，假设驱动9个led(串联的3列led3段，约150mA/列)。此时电阻电路至少需要10个1W的电阻，而LED驱动ic电路只需要4个左右的IC(具体数量视封装而定)。电阻电路看似元器件数量多，成本高，但使用多个比IC便宜很多的大功率电阻，可以降低成本。在LED驱动IC电路中，需要控制照明的LED越多，需要的IC就越多，与电阻电路相比成本也增加了。
综上所述，以前的电阻电路和LED驱动IC电路只能满足“低功耗”、“高可靠性”、“低成本”的部分市场需求。为了在未来进一步普及LED灯，有必要开发兼顾这三个要求的LED驱动IC。
图二。常见LED驱动芯片的电路结构及特点
3.罗门的新型LED驱动器IC
ROHM不仅可以提供里程表指示灯光源的led驱动IC、LCD仪表盘白色背光的CID(中央信息显示)和LED驱动IC，还可以提供大灯和尾灯的LED驱动IC，拥有多项控制汽车和两轮车使用的各种LED的技术和产品。
针对最新的市场需求，ROHM建立了一种新的控制模式“能量共享”，可以将LED驱动IC内部的功耗分散到外部电阻，并利用这种控制模式开发了MOSFET内置4通道线性LED驱动IC“BD 183 x7 EFV-M”(BD 18337 efv-M/BD 18347 efv-M)，适用于两/四轮机动车。
下面描述“能量共享”控制模式。
3-1.降低LED驱动芯片功耗的几个问题
首先，常见的LED驱动ic的电路结构和特性原理图如图2所示。LED驱动IC中有恒流电路，IC的输入端接电池电源，IC的输出端接LED。当与电池电源的输入电压相连的电源A上升到一定程度时，LED驱动IC内部的恒流电路可以恒定地输出LED电流。因此，输出引脚的电压相当于所连接的LED的直流电压特性，并且是恒定的。
LED驱动IC的功耗是恒流电路输入输出的电压差和LED电流的乘积，所以功耗随着电池输入电压的增加而增加。可见，为了降低LED驱动IC的功耗，需要降低恒流电路的输入输出电压差或LED电流。因为LED电流是根据客户的要求确定的，很难改变，所以ROHM开发了一种方法来控制恒流电路的输入和输出之间的电压。
3-2.“能量共享”控制模式通过降低IC功耗来降低成本
接下来，图3给出了ROHM开发的一种新的控制模式“能量共享”的电路结构，通过降低LED驱动IC的功耗来实现更低的成本。通过将led电流的一部分分流到驱动器IC外部的电阻器R，恒流电路的输入和输出之间的电压被控制，并且LED驱动器IC的发热被抑制。输出管脚的电压由新增加的模块监控，电源A的电压被控制为恒定电压。流经电阻器的电流由电阻器两端产生的电池电压和电源A电压与外部电阻器R之间的电压差(电池电压-电源A电压)表示.通过随着电池电压的增加而增加电阻电流，电源A的电压被控制为恒定电压。使用这种控制方法，过去由LED驱动器IC本身消耗的大部分功率可以由外部电阻器R消耗，从而将LED驱动器IC的功耗降低了大约75%。这样，功率消耗由LED驱动器IC和外部电阻器R分担，使得之前由四个IC实现的功率可以仅由一个IC和高功率电阻器实现。
虽然搭载LED驱动IC的新产品电路成本略高于电阻电路，但与之前的LED驱动IC电路相比，成本可以降低40%左右。除了“低功耗”和“高可靠性”，电阻电路的“低成本”可以通过与外接电阻结合实现。ROHM只需要在之前的LED驱动IC的输入引脚上增加一个引脚就可以实现这个功能。此外，它还支持两轮车特有的开/关模式，大部分必备功能只有IC才能满足。
图3。Rohm的LED驱动芯片的电路结构和特点。
4.汽车用ROHM LED
最后介绍一下ROHM的汽车LED产品。
自1973年开始生产炮弹LED以来，45年来，ROHM在产品开发方面一直处于行业领先地位。ROHM最大的优势是可以进行全面严格的质量管理，利用垂直一体化生产体系(从部件制造阶段就严格贯彻产品理念)进行独特的产品开发。此外，能够提供高质量的产品也是罗门的优势之一。例如，ROHM采用了一系列保证高质量的措施，如在装配过程中易于制造的芯片设计、超小型产品的可追溯性管理、根据车载产品的质量要求进行工艺管理等。
4-1.仪表板指示灯光源的LED
近年来，越来越多的仪表板指示灯光源开始使用小型发光二极管。但为了适应汽车恶劣的温度环境，通常会设置一个空间，避免遮光墙与PCB板接触。LED光从这个空间“漏”到相邻的部位，一直是一个迫切的任务。此外，随着LED在各个领域的应用越来越广泛，尤其是在使用环境恶劣的汽车领域，需要的是一种对环境应力引起的老化采取了对策且可靠性高的产品。
在这种背景下，ROHM开发了一种小型、高输出的透镜型表面贴装LED“csl 0901/0902系列”,用于可能在恶劣环境中使用的汽车仪表板指示灯光源。光源位置提升到0.49mm，解决了漏光问题。这使得可以使用小型LED，与以前的反射式LED相比，其体积仅为1/18，从而有助于节省应用空间。此外，通过使用ROHM新开发的模塑树脂，即使是短波长和高亮度的产品也成功改善了高温电源应用时的光衰问题。比如蓝光LED的高温通电加速测试(Ta=85，IF=20mA，通电1000Hr)，光通量比之前的产品提升了80%左右。不仅如此，还提高了抗硫化性能，从而防止了车载应用中的老化原因之一——硫化问题。
4-2.用于室内照明光源的LED
随着目标应用的多功能化，车载设备中对图标显示、车载导航等照亮所有面板的照明光源LED的小型化要求越来越高。
鉴于这种市场需求，ROHM通过改进封装形状、反射器材料、元件和表面涂层来促进小型高亮度LED的发展。此外，通过元素和荧光粉的微调，色度不均匀的问题得到显著改善。通过这些努力，ROHM实现了和之前的大封装一样亮度的产品，虽然是1608大小的小封装。
4-3.用于外部光源的LED
从设计灵活性的角度来看，在外部照明光源中不仅要求led的小型化和薄型化，而且为了减少led的安装数量，对大功率led的需求也在逐年增加。另外，汽车刹车灯通常使用环境恶劣，为了保证可靠性，必须采取防硫化措施。因此，ROHM目前正在推动开发能够保持高亮度并具有优异抗硫化性能的大功率LED产品。这些产品与上述LED驱动器IC相结合，有望实现适用于车外灯的性能。
图4。外部照明光源LED的发展趋势
5.未来发展方向
罗门一直坚持“质量第一”的企业宗旨，开发适用于汽车照明的先进产品。在th
未来随着自动驾驶的普及，汽车灯光不仅起到夜间照亮前方、刹车时提醒后方的作用，还可能起到告知外界车辆状态等信息的作用。因此，LED需要提高其输出功率，LED驱动IC需要一种能够动态控制光源并向外部传递信息的控制模式。罗门希望通过快速捕捉这些市场变化，继续提供满足客户和社会需求的产品。
标签：LEDIC电路