Les diodes électroluminescentes sont devenues l’épine dorsale des systèmes d’éclairage intérieur et extérieur des véhicules. Cet article examine les défis qu’elles présentent aux concepteurs.
Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Les diodes électroluminescentes (LED) sont devenues l’épine dorsale des systèmes d’éclairage intérieur et extérieur des véhicules. Elles peuvent être utilisées au sein des groupes optiques des phares d’un véhicule pour produire des faisceaux lumineux à haute intensité et à l’intérieur de l’habitacle pour illuminer des tubes lumineux afin de créer des effets d’éclairage et des affichages d’informations autour du tableau de bord et d’autres structures internes. Les LED fonctionnent en faisant passer un courant à travers un matériau semi-conducteur, qui émet de l’électroluminescence. Les LED sont une meilleure option que les ampoules halogènes ou à incandescence traditionnelles grâce à leur efficacité énergétique supérieure, leur robustesse, leur intensité lumineuse plus élevée et leur durée de vie prolongée.
Défis de conception des LED
En général, les conceptions de LED pour les applications automobiles impliquent des réseaux de LED pour atteindre la luminosité et les effets d’éclairage souhaités. Malgré tous leurs avantages, faire fonctionner les réseaux de manière efficace et sûre dans les applications automobiles pose plusieurs défis au concepteur.
Un problème principal est d’assurer une luminosité et une performance constantes dans tout le réseau. Cela nécessite un contrôle précis du courant fourni à chaque LED, également connu sous le nom de contrôle de pixel individuel. Toute variation de courant peut entraîner un éclairage incohérent et même des pannes potentielles.
Les environnements automobiles peuvent être extrêmement difficiles, avec de larges plages de température et une exposition potentielle à l’humidité et à la poussière, ce qui impacte la performance et la longévité des LED. Comme les LED génèrent de la chaleur et des interférences électromagnétiques, la gestion thermique et la compatibilité électromagnétique (CEM) doivent également être prises en compte pour garantir un fonctionnement fiable.
Haute luminosité et fonctionnalités avancées
Les fabricants d’équipement d’origine (OEM) doivent développer des systèmes d’éclairage qui offrent une haute luminosité et des fonctionnalités avancées tout en proposant une gamme d’options de personnalisation et d’esthétique. Un exemple est la technologie des faisceaux de conduite adaptatifs (ADB), qui éclaire plus précisément le chemin devant, tout en réduisant l’éblouissement pour les conducteurs venant en sens inverse, améliorant ainsi leur visibilité.
Figure 1. Les LED sont souvent utilisées dans les phares de véhicule pour leur luminosité, leur efficacité énergétique, leur longue durée de vie et leur visibilité améliorée dans des conditions météorologiques difficiles. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems []
Pour créer ces solutions de plus en plus complexes, des pilotes LED multi-canaux haute performance sont nécessaires. Ces pilotes permettent un contrôle précis des LED individuelles dans des schémas d’éclairage complexes, permettant des effets d’éclairage dynamique et un atténuation haute résolution. Ils doivent prendre en charge une gamme de réglages de courant et de tension pour s’adapter à différents types et configurations de LED. De plus, des fonctionnalités de diagnostic avancées sont nécessaires pour surveiller la santé et l’état des LED, assurant un fonctionnement sûr et fiable. Ces pilotes doivent également s’intégrer parfaitement à l’architecture électronique du véhicule, prenant en charge des protocoles de communication tels que CAN (réseau de contrôle) pour un échange de données efficace.
Simplification de la conception et du déploiement des LED automobiles
Des technologies innovantes émergent pour simplifier la conception et le déploiement des applications LED automobiles, en particulier celles nécessitant un contrôle de pixel individuel. L’intégration des solutions LED automobiles dans un seul circuit intégré (IC) simplifie le processus de conception global en réduisant le nombre de composants, menant à des systèmes d’éclairage plus compacts et fiables.
Figure 2. Les LED sont de plus en plus utilisées dans les intérieurs de véhicules, offrant des solutions d’éclairage personnalisables et écoénergétiques tout en améliorant la visibilité et l’esthétique. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems []
Par exemple, des pilotes LED avec des interfaces de communication intégrées et des fonctionnalités de contrôle avancées peuvent réduire la complexité des systèmes de câblage et de contrôle et améliorer la CEM. Les solutions en circuit intégré unique avec une meilleure gestion thermique et une efficacité énergétique aident également les concepteurs à créer des solutions d’éclairage plus compactes et robustes capables de résister aux conditions difficiles des environnements automobiles. Ces avancées permettent aux fabricants de s’adapter rapidement aux nouvelles tendances de conception et de se conformer aux exigences réglementaires, accélérant ainsi le développement de systèmes d’éclairage de pointe.
Technologie d’éclairage avec contrôle au niveau des pixels
Novosense Microelectronics propose une telle solution en circuit intégré unique avec le NSL21924, un pilote LED 24 canaux hautement intégré et polyvalent conçu spécifiquement pour les applications automobiles. Ce dispositif innovant offre un contrôle flexible des LED et minimise le besoin de composants supplémentaires, en faisant une solution idéale pour les systèmes d’éclairage automobile modernes.
Le NSL21924 est un circuit intégré qualifié pour l’automobile disponible en configurations prenant en charge jusqu’à 24 canaux. Il dispose de capacités de gradation et de contrôle flexibles, y compris la gradation PWM indépendante de 12 bits et la gradation PWM à décalage de phase, garantissant un contrôle précis de la luminosité des LED. Le dispositif peut piloter des courants de haut côté allant jusqu’à 100 mA pour chaque canal, fournissant la puissance nécessaire pour des applications à haute luminosité.
Le NSL21924 comprend également une EEPROM programmable embarquée, permettant des ajustements de configuration pour répondre à différentes exigences d’application. Cette flexibilité est nécessaire pour répondre aux besoins divers des applications d’éclairage arrière automobile, d’éclairage extérieur, d’éclairage ISD et d’éclairage général de carrosserie.
Figure 3. Le NSL21924, compact et hautement intégré, est un dispositif qualifié pour l’automobile qui offre une variété d’options de pilotage pour jusqu’à 24 canaux et dispose de capacités de gradation et de contrôle flexibles. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems []
Conçu pour la robustesse, le NSL21924 répond aux normes AEC-Q100 Grade 1, fonctionnant de manière fiable dans des températures allant de -40 °C à 150 °C. Sa faible tension de saturation de seulement 600 mV Max. (@ 50 mA) assure une utilisation efficace de l’énergie, tandis que plusieurs fonctionnalités de diagnostic — telles que la détection de circuit ouvert LED, la détection de court-circuit à la terre et la détection de court-circuit d’une seule LED — améliorent la sécurité et la fiabilité.
Le dispositif comprend également un temporisateur de veille configurablé pour configurer automatiquement des états de sécurité en cas de perte de connexion avec le microcontrôleur hôte et un mécanisme de partage thermique breveté qui dissipe la chaleur via une résistance de dérivation pour se protéger contre des élévations de température excessives.
Le NSL21924 offre une solution complète pour les demandes complexes de l’éclairage automobile moderne. Son intégration élevée, ses options de contrôle flexibles et sa conception robuste en font un composant essentiel dans la conception de véhicules plus efficaces, sûrs et fiables.
Cet article est apparu à l’origine dans le magazine Bodo’s Power Systems [].