汽车多光束前照灯的设计挑战

汽车行业对电气化的追求导致了非同寻常的汽车的爆炸式增长。环绕汽车前部、后部或侧面的新型纤薄设计正在取代过去的大型单一功能车灯。未来的汽车灯将必须显示复杂的图案和算法，同时由于需要超越传统的照明或信号而处理以前闻所未闻的热管理、外形尺寸和成本限制。

自适应车头灯，通常称为矩阵车头灯，就是这些新产品的一个例证。此类前照灯使用 LED 矩阵来取代传统灯泡，从而改善散热效果并增强光束控制。这种矩阵 LED 是单独控制的，从而产生富有创意和迷人的灯光设计，提高驾驶员的可见度并使光束适应周围环境。头灯可以关闭多余的光源并保持其余区域完全照明，从而照亮驾驶员需要看到的东西，而不会干扰其他道路使用者。

除了讨论如何为多光束前照灯选择理想的 LED 驱动器外，本文还将讨论电子工程师在构建这些新照明产品时面临的困难，并解释自适应反馈控制 (AFC) 如何增强热管理。多光束前灯的设计将用于突出这些概念，从系统概述到 LED 驱动器选择。

矩阵式大灯

多光束车头灯包含三个主要组件：LED、LED 驱动器和预调节器（降压转换器）（见图 1）。

图1：矩阵头灯　

首先，LED 矩阵照亮了道路布局。由于 PCB 尺寸规格和热限制，本文中的系统有 84 个 LED，分布在 3 行 30 列中。其次，为了适应环境中的光线，系统中的 LED 必须由 LED 驱动器控制。在本示例中，我们使用了六个MPQ7225-AEC1器件。，由于所有车头灯组件均由汽车电池供电，因此系统采用了一个预调节器来降低汽车电池的电压，使电压符合 LED 和 LED 驱动器的规格。

选择 LED 驱动器

在车头灯设计过程中，设计人员面临两个主要限制：PCB 尺寸和散热。PCB 必须尽可能小以适合头灯外壳，这意味着限度地减少元件数量至关重要。此外，照明设计必须仔细考虑应用热量，以避免过热和损坏组件。考虑到这些限制，必须根据系统规格仔细选择 LED 驱动器。由于本文中用作示例的系统需要出色的可扩展性和每个部件的大量通道，因此选择了 MPQ7225-AEC1。该 LED 驱动器减少了元件数量以及 PCB 空间，同时又不损失 LED 的可控性。具体来说，该设计使用六个 MPQ7225-AEC1 器件，每个部件总共有 14 个通道。

除了 LED 驱动器的可扩展性之外，亮度也是设计照明部件时的一个重要参数。对于多光束技术，每个通道具有足够的电流以及通道之间有限的串与串差异至关重要，以避免 PCB 的某些部分过热。MPQ7225-AEC1 是此类应用的出色 LED 驱动器，因为它允许每通道高达 200 mA 的LED 电流 (I LED )，在整个温度范围内的精度为 5%。由于此设计针对的是前灯的远光灯，因此每个通道的标称电流设置为 200 mA。

可配置的电流还有助于管理照明板的温度。当电路板温度升至值时，LED 驱动器必须采用调光技术来降低 LED 电流，并降低其温度。MPQ7225-AEC1 包括两种调光技术：PWM 调光和模拟调光，可独立应用于每个通道。