Texas Instruments Die Licht-Macher

Halbleiter ermöglichen neue Beleuchtungsformen

Texas Instruments adressiert mit seinen Produkten das gesamte Lichtspektrum im Fahrzeug – angefangen beim Front- und Rücklicht über die Innenbeleuchtung bis hin zu exotischeren Anwendungen wie transparente Displays als Seitenfenster oder kundenspezifische Lichtapplikationen.

Für einige dieser Anwendungsbereiche bringt das Unternehmen jetzt neue Produkte auf den Markt.
In allen Bereichen, in denen Licht im Fahrzeug verwendet wird, ermöglichen Halbleitertechnologien vollkommen neue Use-Cases«, erklärt Arun Vemuri, General Manager für den Sektor Automotive Body Electronics & Lighting von Texas Instruments.

Als erstes Beispiel verweist er auf das adaptive Frontlicht, das einerseits die Sicht und Fahrbedingungen für den Fahrer verbessert und andererseits die Blendung entgegenkommender Fahrer und Fußgänger verhindert. »In diesen Scheinwerfern sitzen zum Großteil LEDs, für die Treiber notwendig sind, die einen Konstantstrom liefern. TI hat zwei neue Bausteine entwickelt, den TPS92682-Q1 und TPS92520-Q1«, so Vemuri. Mit diesen zwei Bausteinen lässt sich eine zweistufige Stromversorgung für Hochleistungs-LEDs realisieren. »Die Batterie liefert unterschiedliche Spannungen mit vielen Variationen. Der LED-Controller TPS92682-Q1 liefert die konstante Spannung, die für die zweite Stufe notwendig ist, um daraus einen konstanten Strom zu erzeugen«, so Vemuri. Ob der Baustein im Konstantstrom- (CC) oder Konstantspannungs-Modus läuft, ist über die integrierte SPI-Schnittstelle programmierbar, so dass der Baustein diverse Topologien (Buck Boost/Boost/SEPIC) unterstützt.

Die zweite Stufe wird mit dem neuen LED-Treiber TPS92520-Q1 von TI implementiert. Vemuri: »Dabei handelt es sich um den ersten monolithischen, synchronen Dual-Buck-LED-Treiber mit SPI-Schnittstelle, der mit einer Schaltfrequenz von 2,2 MHz arbeiten kann.« Der Eingangsbereich ist mit 4,5 bis 65 V spezifiziert, der Ausgangsstrom mit bis zu 1,6 A und die Stromaufnahme im Sleep-Modus mit 20 µA (typ.) Der LED-Treiber kann den LED-Strom mithilfe von analogen oder PWM-Dimm-Techniken einzeln modulieren. »Dank der hohen Schaltfrequenz sind kleine Spulen notwendig«, so Vemuri weiter. Nachdem bei 1,6 A viel Wärme erzeugt wird, hat TI die Bausteine mit einem obenliegenden Pad für eine bessere Wärmeabfuhr ausgestattet. Für die Evaluierung steht außerdem ein Kit (TIDA-050030) zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eine komplette ECU für dynamische und statische Scheinwerfer.

Das Design ist auch für Matrix-Scheinwerfer geeignet und zwar in Kombination mit dem TPS9266x-Q1 aus der LMM-Familie (LED Matrix Manager) von TI, der bis zu 372 Pixel einzeln ansteuern kann. Vemuri merkt noch an: »Mit Matrix-Scheinwerfern auf LED-Basis lassen sich hunderte Pixel realisieren, mit unserer DLP-Technik sind Pixel in Millionenhöhe realisierbar, so dass beispielsweise auch Symbole auf die Straße projiziert werden können. Hier arbeiten wir schon mit OEMs zusammen. Auch in diesem Fall steht ein entsprechendes Referenz-Design für die DLP-Technik zur Verfügung.«

Rücklichter

»Traditionell haben Rücklichter die Hauptaufgabe, dem nachfolgende Fahrer nur ein Zeichen zu geben«, erklärt Vemuri. Aber die OEMs gehen auch in diesem Bereich einen Schritt weiter und setzen auch in diesem Segment auf Animation. Vemuri spricht davon, dass das Rücklicht beispielsweise auch „Wörter wie Stopp“ oder eine „Willkommensnachricht“ für den Fahrer anzeigen soll. Folglich: Auch im Rücklicht nimmt die Anzahl der verbauten LEDs zu, die ebenfalls einzeln angesteuert werden müssen.

Dementsprechend hat TI auch für diesen Anwendungsfall einen neuen Baustein auf den Markt gebracht: den TPS929120-Q1. Dabei handelt es sich um einen in 12-Kanal-LED-Teiber mit Kommunikationsschnittstelle. Vemuri: »Analoge LED-Treiber allein können die hohe Anzahl an Pixeln in animierten Rücklichtern nicht effektiv steuern. Also muss ein LED-Treiber mit digitaler Schnittstelle verwendet werden. Deshalb hat TI Flexwire entwickelt. Dabei handelt es sich um eine flexible UART-basierte Schnittstelle, die mit CAN- oder LIN-Transceivern verwendet werden kann.« Der Baustein verfügt über Diagnosefunktionen wie einen integrierten Watchdog-Timer und Fail-Safe-Funktionen, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Auch für diesen Baustein gibt es mit dem TIDA-020029 ein Referenz-Design, das bis zu 48 LED antreiben kann (zwei pro Kanal).