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Beleuchtung

Schneller verschiedene LED-Scheinwerfer entwickeln

4. Februar 2015, 15:20 Uhr | Ralf Higgelke

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Anforderungen an das LED-Treiber-IC

Die Möglichkeit, das IC als Herzstück des Systems zu konfigurieren, ist entscheidend. Damit lassen sich auch die Leuchteigenschaften der einzelnen LEDs anpassen, was ein Binning erübrigt und die Kosten weiter senkt. Auch die Verschlechterung der LED-Lichtabgabe über der Zeit lässt sich damit verhindern, was die Wirksamkeit und Lebensdauer des Systems verlängert.

Während der Entwicklung kann es vorkommen, dass die LED-Konfiguration verändert werden muss, um dem optischen und/oder ästhetischen Design der Lichtplaner und Fahrzeugdesigner zu entsprechen. Einstellbare LED-Ströme und -Spannungen durch frei programmierbare Parameter bieten die Flexibilität, die Elektronik parallel oder sogar noch vor dem Design der eigentlichen LED-Frontleuchte zu entwickeln.

Umgekehrt können sich Entwickler auf weitere Verbesserungen der LED-Leistungsfähigkeit vorbereiten. Heutige LEDs müssen mit einem bestimmten Strom betrieben werden. Die nächste Bausteingeneration in vielleicht fünf Jahren könnte im gleichen Design mit einem wesentlich geringeren Strom betrieben werden (oder das System kommt mit weniger LEDs aus, da sie leistungsfähiger geworden sind). Ein konfigurierbarer Chip, wie ihn vorausschauende Halbleiterhersteller anbieten, berücksichtigt solche Änderungen, ohne dabei eine Designanpassung zu erfordern. Konfigurierbarkeit bietet auch den Vorteil, den LED-Ausgangs fein zu regeln, um den Lichtstrom an die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges anzupassen. Somit wird eine Standardisierung erzielt und der logarithmische Anteil kompensiert, d.h. Stromänderungen sorgen dann für die entsprechende Anpassung der Leuchtkraft.

Ressourcen müssen nicht nur in Form von Hardware gespart werden. Entwickler, die LED-Frontleuchten integrieren wollen, müssen auf Halbleiterlösungen zugreifen können, die nur einen minimalen Software-Entwicklungsaufwand erfordern. Damit sind integrierte Bausteine gefragt, die bereits mit einem großen Funktionsumfang ausgestattet sind. Zudem sollte nur eine minimale Anzahl externer Bauelemente erforderlich sein, um die Materialkosten und den Platzbedarf auf der Leiterplatte zu verringern.

Single-Chip-Treiber mit großem Funktionsumfang

Berücksichtigt man diese verschiedenen technischen, finanziellen und logistischen Anforderungen, kommt man zu Single-Chip-Lösung für LED-Frontleuchten in Fahrzeugen beispielsweise von ON Semiconductors. Basierend auf einer Boost-Buck-Topologie mit integrierter Diagnostik und Regelung, eignet sich der NCV78763 (Bild 1) für alle Aufgaben innerhalb solcher Frontleuchten. Dazu zählt die Steuerung des Fernlichts, Abblendlichts, Tagfahrlichts, Blinkers, Nebellichts etc. Er enthält ein laut Hersteller effizientes, »intelligentes« und leistungsfähiges Vorschaltgerät sowie einen dualen LED-Treiber.

Der Baustein bietet einen hohen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Durch die beiden unabhängigen Abwärtswandler-Ausgangskanäle stellt der Chip eine komplette Lösung zur Ansteuerung von zwei Hochstrom-LED-Strängen mit bis zu 60 V von einer 12-V-Standardbatterie dar (Bild 2). Dafür sind nur wenige externe Bauteile erforderlich. Sind mehr als zwei LED-Kanäle auf einem Modul erforderlich, lassen sich mehrere NCV78763-ICs miteinander kombinieren. Designs lassen sich somit für die erforderliche Zahl an LED-Kanälen einfach skalieren.

Der Boost-Buck vereinfacht das Einstellen eines stabilen Betriebs über verschiedene Lastbereiche. Der Booster liefert über die Batteriespannung die erforderliche Spannung für die LED-Stränge. Seine Regelung ist von Grund auf langsam, was die Stabilität erhöht. Im Gegensatz dazu reagiert der Buck wesentlich schneller, was die LED-Stromregelung verbessert. Der Ausgangsstrom und die Spannung lassen sich für jeden einzelnen LED-Kanal einstellen, um bestimmte Applikationsanforderungen zu erfüllen. Integrierte Diagnose, die speziell für Fahrzeug-Frontleuchten konzipiert wurde, ist ebenfalls enthalten.

Der Baustein ist über die SPI-Schnittstelle vollständig programmierbar, womit Entwickler Teams ein einzelnes Hardwaredesign zur Verfügung steht, das verschiedene Systemkonfigurationen und somit einen flexiblen Plattformdesign-Ansatz unterstützt. Der Entwicklungs- und Zeitaufwand für die einzelnen Projekte wird dadurch verringert. Der NCV78763 unterstützt auch neue dynamische Lichttechniken wie »Pixel-Licht« und »Matrix Beam«.