汽車照明市場繼續強勢成長，分析師Yole預測到2024年市場規模將達到388億美元。在過去幾年裡，LED在這個市場中的比重越來越大，LED車外燈已成為我們道路上熟悉的景象。

與白熾燈泡相比，LED的壽命更長、更節省空間、成本和電力，還替複雜和客製化的照明系統帶來了新的機會。有一種趨勢是對LED進行更複雜的控制，而不僅僅是切換開關而已；舉例來說，藉由在方向燈中加入動畫來提高安全性，以及根據場景的變化，改變LED的亮度。

除了LED本身，汽車還需要合適的電子元件來驅動和控制LED。這些元件必須可靠、小巧、有效率，而且能夠提供像是調光和故障偵測等特殊功能。

雖然過去驅動LED通常使用分離元件，但現今已轉向使用整合式驅動器。讓我們審視這些零件的要求，以及它們為汽車設計人員提供的功能。

圖一 : 汽車LED產品應用

控制LED

為了產生所需的光，LED驅動器需要在LED的陽極和陰極之間施加一個達到最小閾值電壓 (稱為「正向電壓」) 的電流來點亮LED。這個電壓取決於LED的顏色，但通常落在1.6V至4V左右。

LED的亮度取決於供應的電流，這代表可以使用合適的LED驅動器來調低汽車燈光的亮度。有兩種方法可以做到這一點：降低電流，這種方式稱為類比調光，或使用脈寬調變(PWM)進行數位調光。

對汽車產品應用來說，LED驅動器需要堅固耐用，並且能夠在-40°C至 +105°C或125°C的寬廣環境溫度範圍內運作。裝置必須能夠處理多變的電壓，比如說典型商用車的24V電池、內燃機車輛(ICEV)的12V電池，或配備 DC-DC轉換器的最新電動車(EV)並為其配件供電的12V輔助電池。同時，能夠符合相關的電磁相容性(EMC)要求，在未來的電動車浪潮中也非常重要。

藉由使用微控制器，轉換成更智慧的LED控制。另一個有用的特點是故障偵測功能，可以警告駕駛人LED故障並指示其位置，從而提高安全。典型使用多個 LED的車燈中，其中一個LED要是發生故障，因為其他LED還能繼續運作，所以很難偵測到。這可能會導致安全問題，因為車燈可能無法達到所需的亮度。因此能夠偵測故障的智慧LED驅動器彌足珍貴。

圖二 : LED後燈

實際運作的整合式 LED 控制

Diodes公司的AL5873Q，就是整合式LED驅動器的例子。這是一款三通道線性LED驅動器，具有5V至55V的寬廣輸入電壓範圍，還提供多種功能，讓車輛照明設計更簡便。

前一代產品需要一個控制器和一個獨立的驅動器。現在，這兩個功能全部由 AL5873Q整合在單一元件內。使用單一裝置來驅動LED，讓所需的外部元件數量降到最低，不但簡化設計過程，還提高可靠性。

與Diodes公司的其他汽車相容LED驅動器一樣，AL5873Q也包含內建保護功能，其會使用裝置上的故障針腳，來報告問題的狀態，例如LED發生故障時。

Diodes公司的下一代產品，將從單通道和三通道裝置提供高達36個通道的更多通道數，甚至更多其他功能。這代表許多個別LED可以由單一驅動器裝置獨立控制，為車燈中的像素LED動畫效果創造機會。

AL5873Q支援PWM和類比調光，每個通道可提供高達250mA，或合計 750mA的電流。LED電流位準可以使用兩個參考電阻器來控制，這代表相同的LED發射器既可用於後燈組，也可用於尾燈和煞車燈。這讓設計更為精簡，代表可以大幅降低物料清單(BOM)成本。

如果接面溫度過高，LED的使用壽命會大幅縮短。為了避免這種情況，AL5873Q包括溫度監控功能，如果超過AL5873Q的閾值溫度，它會降低 LED電流。此外還提供過熱和LED燈條開路/短路保護監控，以及輸入欠壓鎖定和故障指示燈功能。

AL5873Q採用具有外露焊墊的小尺寸TSSOP16封裝，節省燈具外殼中的寶貴空間，並提供可靠、具成本效益的解決方案，同時符合嚴格的AEC-Q100 Grade 1汽車品質標準。AL5873Q是線性LED驅動器，不需要外部電感器，因此可以降低BOM成本，並使EMI/EMC問題易於解決。

典型產品應用如圖三所示，具有六個LED通道。LED電流位準由FULL針腳控制：當FULL針腳拉高時，會由連接到REF2針腳的電阻器設定LED電流；當FULL針腳拉低時，則由連接到REF1的電阻器決定LED電流。這代表同一組LED可以同時當成尾燈和煞車燈使用，而控制器使它們能夠提供正常尾燈操作，和停止/煞車所需的兩種不同亮度等級。

圖三 : 典型汽車 LED 產品應用

數位調光由PWM針腳控制，LED電流和亮度則是根據PWM訊號的工作週期來調整。如果偏好類比調光，則可以藉由將ADIM針腳上的電壓從 0.3V轉換到1.5V，在0%到100%之間線性調整LED電流。

此外還提供另一個省電功能，就是睡眠或待機模式。如果將PWM針腳拉到接地，而超過7ms沒有送出訊號，則AL5873Q會進入低待機電流模式 (消耗小於250μA)。如果超過25ms沒有訊號，AL5873Q會進入超低靜態電流模式(消耗小於1μA)，從而降低整體功耗。

結論

展望未來，汽車產業的LED前景一片光明。首先，隨著電動車取代現有的汽油和柴油車型，電力消耗和電動馬達轉換效率將變得越來越重要。由於續航里程是電動車的一個關鍵賣點，因此在汽車怠速或行駛時，將所有電子配件(包括照明)使用的電力降到最低，將是延長電池壽命的主要因素之一，從而增加往來充電站之間可行駛的里程。

汽車製造商也將尋找新的方法，讓他們的產品之間有所差異，而LED照明可以透過客製化外型和動畫，讓他們的優勢顯而易見。此外，車輛正在轉變成高度複雜的「車輪上的電腦」，這代表設計人員正在尋找的LED驅動器，需要能與汽車通訊，並向汽車報告問題。

隨著這些要求的演變，來自供應商的整合式和智慧型LED控制器/驅動器，將使設計人員能夠獲得LED的最佳用法和特性，無論客戶朝哪個方向發展，都能滿足他們的需求。

(本文作者Allan Lin為Diodes公司LED照明事業部總監)