汽车车灯的两大技术趋势及主控方案

【导读】伴随汽车智能化发展，车灯从传统的照明工具、功能安全件向电子化、智能化转变，同时驱动车灯不断提升价值。相比于传统卤素车灯和氙气灯，LED灯在亮度、寿命、能耗、体积等方面更胜一筹，逐渐成为中国车灯市场的主流产品。未来汽车车灯将主要围绕功能和光源两条主线进行迭代升级。针对汽车LED灯的应用场景，快包分析师推荐以提高转换效率和降低系统成本为主要设计目的的极海G32A1445 LED矩阵式前照灯主控方案和APM32F103RCT7 LED车灯主控方案。

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在功能方面，自适应前照灯系统（AFS或AFLS）和自适应远光灯系统（ADB）将逐渐成为标配，其优势在于能够根据汽车的行驶状态和周围环境自动调节大灯的照射角度和亮度，提高驾驶安全性和舒适性。

光源优势

对于汽车而言，LED光源具有以下7大优势：

1、节能、成本低

LED的发光效率达80%~90%，如果用我们日常的节能灯来打比方，节能灯比白炽灯节能4/5，而LED比节能灯还节能1/4。在汽车上，同样的日间行车灯，LED元件的能耗仅为卤素灯的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低，并且成本和价格仍然在以每年20%以上的幅度下降。

2、寿命超长

用在汽车上的LED元件基本都能达到50000小时的水平，而知名的汽车灯光供应商已经能够提供寿命达100000小时的LED元件，换算一下，相当于11年。在考虑到灯光的使用频率，基本上在整车的设计寿命里，LED元件都不需要更换。相比之下，氙灯的寿命仅为3000小时左右。而且LED让大灯的形状和线条变得更加丰富，夜晚的识别度也更高。

3、耐用性好

LED元件结构简单，抗冲击性、抗震性非常好，不易破碎，能够很好地适应各种环境。

4、LED元件体积小，紧凑便于布置和造型设计

这是LED的一个巨大优势，这一优势充分迎合了汽车厂商在设计上的进化需求，打破过去灯光系统对造型创新的束缚，让我们拥有更具创意的汽车产品。

5、响应速度快

LED的点亮仅需微秒级别，用在尾灯和转向灯上能够迅速点亮达到更好的警示效果，用在前大灯上，相比氙灯和卤素大灯拥有更高的响应速度，对于行车安全性有更好的保障。

6、亮度衰减低

LED亮度高，光线亮度衰减远低于卤素灯，适合用作照明及刹车灯、转向灯等警示灯光。

7、低压直流电即可驱动，负载小，干扰弱，对使用环境要求低，适应性好。不像氙灯那样还需要升压装置(高压包)。

方案一：基于极海G32A1445 LED矩阵式前照灯主控方案

方案以极海全新汽车通用MCU G32A1445为主控，使用内部模拟EEPROM记录汽车前照灯LED数据。为最大限度提高驾驶舒适性与安全性，该方案搭载极海首款汽车前灯LED矩阵控制芯片GALT61120为整个系统提供像素级LED独立控制，支持近光、远光、图画显示等功能切换和亮度调整控制，实现全动态自适应照明。

G32A1445 LED矩阵式前照灯应用方案实现框图

方案优势

  ● 主控采用G32A1445全新汽车通用MCU

  ● 集成丰富外设接口，满足汽车大灯系统与各种外围器件的连接与应用场景，实现通信与控制应用功能

  ● 集成SPI控制恒流输出

  ● 符合2.0A/2.0B(主动)规范，通信速率高达1Mbit/s，满足与汽车CAN总线系统进行交互通信，实现车身控制、仪表通信、监控以及标定等操作要求

  ● 集成USART/CAN控制LED灯珠闪烁模式

  ● 支持单颗及多串灯珠的多种像素级操作方式

G32A1445关键优势

  ● 基于Arm® Cortex®-M4F内核，112MHz工作主频

  ● 通过AEC-Q100 Grade 1车规可靠性认证

  ● 符合ISO 26262 ASIL-B功能安全标准

  ● Flash 512KB, SRAM 64KB，4KB CFGRAM可用于SRAM或EEPROM，Flash/SRAM带ECC

  ● 模拟外设: 12-bit ADCx2，COMP×1，PDU×2

  ● 通信外设: LPI2Cx1，LPUARTx3，LPSPIx3，CANx3(均支持CAN-FD)

  ● 安全保障: CSEc加密服务引擎、系统内存保护单元MPU、支持Secure Boot安全启动、内置CRC/WDT/EWDT模块

  ● 调试接口: SWJ-DP、DWT、ITM、TPIU、FPB

  ● -40℃~125℃宽温幅覆盖，满足汽车复杂工作环境，保障系统稳定运行

方案二：基于极海APM32F103RCT7 LED车灯主控方案

该方案基于APM32F103RCT7车规级MCU的汽车车灯方案，以提高转换效率和降低系统成本为主要设计目的，该方案支持CAN与硬线控制，可编程配置，安全灵活，可帮助工程师便捷快速地设计多功能与高性能兼备的LED驱动器。

方案优势

  ● 基于Arm® Cortex®-M3内核，工作主频96MHz；

  ● 增强型存储空间256KB Flash、64KB SRAM，支持开发更多功能应用；

  ● 工作温度-40℃~105℃，满足车灯工作环境温度要求，保障系统稳定运行；

  ● 12-bit高精度ADC，可准确采集电压、电流、温度等模拟信号，在闭环控制中，智能反馈输出；

  ● 集成丰富的外设接口， U(S)ART*5、I2C*2、I2S*2、SPI*3，SDIO*1，满足MCU与LED driver、电机驱动的通信与控制应用功能；

  ● 支持双CAN接口，符合2.0A/2.0B（主动）规范，通信速率高达1Mbit/s，满足与汽车CAN总线系统进行交互通信，实现车灯控制、车身控制、仪表通信、监控以及标定等操作需求；

  ● 已通过AEC-Q100车规认证，符合汽车电子高性能标准要求。

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