ISELED技术炫彩点亮未来

作者：李芊 安富利 3天前




汽车照明发展到今天，已经广泛采用LED作为光源，尤其是随着氛围灯、LOGO呼吸灯、迎宾灯等的发展，LED不仅展现了节能、高效的优点，而且通过点、线、面的构造，可以形成多姿多彩的光学效果，为汽车增添色彩。

RGB LED可以调整颜色和明亮度，对于车用情境照明来说是最佳的选择，现在的汽车情境照明，不仅可以投射漂亮绚丽的汽车LOGO，还可以根据音响播出的音乐营造梦幻般的车内光彩氛围。


想要达到美轮美奂的灯光效果，就需要确保色彩能够按照设计准确地呈现并且明亮度也保持一致。这里就牵涉到LED芯片生产中的一个问题了。因为LED芯片即使是同一个批次生产出来，也会有明亮度和色彩的细微差异，如果不加筛选就使用，会让人观察到明显的不同，极大影响灯具的实际效果。所以LED厂家都要做测试和分选（行业中称之为binning），这不仅需要投资专门的设备对晶片或封装好的LED进行测试，而且大大限制了产出速度，甚至成为产能的瓶颈。

RGB LED由红、绿、蓝三个单色LED组成，每个LED都会有一些细微的亮度及色彩偏差，封装在一起组成各种各样的颜色组合以后，要保证RGB LED产品的参数一致性就是一个非常艰巨的挑战了。在灯具的生产线上需要配备校准的测试仪器，价格不菲，而且传统的氛围灯使用LIN通讯，不仅信号传输速度慢，而且连接的LED数量也受限。


此外，传统的RGB LED没有自带驱动控制芯片，所有分选后的信息需要系统控制器来储存，再发送到连接每个RGB LED的子控制器，这样大的数据传输开销不仅带来成本上的提升，还带来电磁兼容EMC的问题。随着车用照明对美观、功能的追求，LED使用量越来越多，车厂的各种创意、幻彩变化要求越来越多，传统的方法越来越不能适应未来的发展。

正因为上述这些原因，开放的行业联盟组织ISELED成立了，并且在2016年发布了一种新的方法。即把一颗LED驱动和控制裸芯片植入RGB LED模块中，这样可以让LED模块厂家在组装和测试时，对每一颗RGB LED进行精准的明亮度及色彩校准，这些调校的参数储存在控制芯片中，还可以作为未来产品设计需要校准时的基准。此外，控制芯片集成温度传感器，提供嵌入式温度补偿，还可以提供全面的诊断功能。这样就省去了传统的分选工序，好处不言而喻。


ISELED作为一个开放的联盟组织，为汽车照明提供完整的系统解决方案。到2019年，已经有超过20家厂商加入了该联盟，包括NXP，TE，OSRAM，Microchip，法雷奥，海拉，麦格纳等。

ISELED采用了双向2Mbit/s的差分控制总线，控制信号通过串联的方式依次传递给下一个芯片，延迟只有两个时钟周期，约1us的时间。这样RGB LED模块的电路设计简化了，只需要四条线，两条供电，两条通讯，很好地节约了灯具系统的成本。对比目前车载氛围灯用的LIN总线架构来说，LIN支持的节点数有限，需要通过LIN Switch级联各节点，多个子LIN网络需要网关，架构复杂并且通讯速率慢。而ISELED不仅信号传输速率高达2Mbit/s，同时可支持的单链节点数也高达4096个，比LIN总线更加方便布局，性价比更高。


采用ISELED技术的RGB LED模块在出厂前进行波长和亮度校准，通过软件可以实现自动温度补偿，可以完全控制LED的色彩和光强，并且可以自诊断，真正实现了小型化、集成化和数字化。由于RGB LED的驱动与控制集成在模块内部，差分总线具备优良的电磁兼容性，可以串联控制多达4096颗LED，因此可以用于大型LED屏幕，未来不仅可以用于车用照明，而且还可以用于建筑外墙照明、游轮外观照明等等。


综上所述，ISELED技术的核心概念是把原来费时费力又成本高昂的LED生产分选工序转变为在RGB LED模块内部调校，让LED模块成为一个数字组件，通过协议通讯来确定各项色彩与亮度的参数。

安富利设计服务团队上海实验室开发了基于Microchip与NXP两种平台的ISELED方案。其中Microchip平台使用的控制器是ATSAMC21J18A，RGB LED模块使用的是OSRAM的KRTBI DVLM32.31。方案框图介绍如下： 


此外，安富利设计服务团队上海实验室还制作了一个演示demo，视频如下：


现在，ISELED联盟成员越来越多，包括一些半导体和汽车零部件大厂商。ISELED技术可以很方便对各个RGB LED进行单独控制，产生动态灯光效果，从生产角度上来说，ISELED技术降低了工艺难度、体积上减少了外置IC所需的空间，同时具备了单点可控制全彩的能力，保证了亮度和颜色的稳定性，还具有自诊断和温度补偿功能，差分通讯兼顾了设计上的便利可靠，又节约了成本，而且方便配合相应的软件实现迷人的照明效果。在车用领域将大大推动全彩动态氛围照明的广泛应用。ISELED技术的发展还在继续，必将炫彩点亮未来！


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