创新性光学和传感技术如何提升未来汽车价值

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  全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗近日推出ALIYOS? LED-on-foil技术,为汽车照明领域的设计带来更高维度的自由和创造。

  ALIYOS?技术使艾迈斯欧司朗能够将mini-LED应用于纤薄、柔性和透明的基板上。Mini-LED之间通过难以觉察的金属排线,实现超高自由度的mini-LED阵列排布,同时又可实现区块化的点亮控制。ALIYOS?产品能够更自由的通过个性化设计及动态效果来实现各法规功能,如制动灯或转向灯。mini-LED还可以用于显示符号、文字、图像或抽象图案,用于造型设计、信息传递或警告。

  9月26日,第11届年度EEVIA中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会上艾迈斯欧司朗大中华区及亚太区汽车应用技术总监白燕恭先生分享“创新性光学和传感技术如何提升未来汽车价值”主题内容。

  会上白燕恭先生表示,智能表面要在有限的空间内集成所有相关功能,并实现低延时的即时控制,是一项非常具有挑战性的任务。单从光源来看,对LED的数量、亮度、耐高温高压性、显色一致性等均有极高要求。艾迈斯欧司朗希望通过新推的智能RGB LED,搭配上自己研发、免费开源的开放通信协议(OSP),以及OSP转换器,可以便捷地实现以1个MCU控制高达1000颗LED灯,且有需要时可以较为方便地接入传感功能。

  艾迈斯欧司朗是一家有110+年设计和制造历史的半导体公司。2022年营收接近50亿欧元,现在全球有约21000名员工,在汽车、工业与医疗、消费等领域都有布局,汽车营收占比高达40%。

  电动汽车智能表面成趋势

  白燕恭先生表示,车的架构已从以前的分布式架构,到现在往集中式、中央式架构趋势变化。在变化过程中,所有功能都从分布式往集中式方向发展,也要求功能在局部有更多集中。智能表面是比较典型例子,其应用受多方面因素影响。直观地以隐藏式电子按键替代传统机械按键来看:

  首先,传统机械式按键材料非常贵,在组装阶段要做完调整。现在用隐藏式电子按键,可以把成本省下来,在电子屏上实现按键功能,而且用电子屏幕按键,功能可以通过后期OTA升级实现灵活自定义。

  其次,车内简洁化设计趋势,也需要把按键尽可能藏起来。

  最后就是重量更轻。电动车需要尽可能把每个部件做到轻量化。轻量化就意味着省电,续航时间就会长。

  白燕恭先生称,智能表面需要传感器配合工作,比如唤醒需要照明配合。唤醒后要做压力传感,确认车主动作;动作产生之后,需要给出振动反馈,表示指令已经完成。在这个基础上也需要其他传感器配合,智能表面功能包含非常多细节。

  智能表面需要各种按键、滑动条、旋扭等等,需要触控、压力等检测。屏幕亮度不是固定,需要通过周围环境光的亮度来调节亮面,包括有可能在很多场景下,要先灭掉再唤醒等。

  在极小的空间里把上述功能集合在一起实现比较困难。比如最简单的亮度调节。

  手机上亮度调节是因为手机本地的光传感器。但车上一般只有一个中央亮度传感,想实现亮度调节功能,需要先向中央区发起请求,获取亮度值再来调节。当外部环境变化时这个过程会存在延迟,无法实现快速调节。

  白燕恭先生称,将来车内应用中很多功能都会从以前分布式场景集成到不同域集中管理。但是想把所有东西都糅合在一起,流畅地配合有没有更好、更简单的办法?

  智能表面对LED本身提出更高要求

  智能表面涉及到传感器、光源等等。难度主要体现在几个方面:灯的数量、灯的亮度。

  智能表面终极发展,跟一项名为IME的技术相关。IME是一次注塑成型技术。但是想通过一次注塑成型实现智能表面,也就是通过压印的方式,一次把智能表面所有电子电路都印好,对LED本身也提出更高要求,即LED要耐高温耐高压。

  汽车内灯越来越多需要显色一致性和亮度等各方面都会有更高要求。

  LED在应用场景中会出现与灯属性有关的问题。

  首先,OEM厂家对于灯的色点要求不一样,因此对LED出厂时的色点校准就有要求。

  第二,灯在不同的电流驱动、温度、使用时间等条件下,本身色点、亮度等都会有变化,灯安装后整个生命周期中都需要做补偿。

  第三,RGB灯是由不同颜色的灯混色出来,在混色时灯的放置位置不同、不同的角度,都会导致最终混色效果偏差。

  白燕恭先生表示,艾迈斯欧司朗推出OSIRE? E3731i,一款智能RGB LED。OSIRE? E3731i内置驱动,还带有支持开放的通信协议(OSP)的串行总线接口。电动汽车对灯的需求,艾迈斯欧司朗希望通过OSIRE? E3731i和OSP总线系统解决。

  首先,如上图,这条串行总线上面跑着艾迈斯欧司朗开发的开源协议。对客户来讲,MCU侧只需要接口就可以接入。

  其次,这条差分总线可以带高达1000个节点(如1000颗灯),以前需要几个甚至几十个驱动配合,现在一条总线就可以把这1000颗灯串联在一起。

  再次,OSIRE? E3731i内置芯片带驱动、带温度传感器。可以把客户想要的色点,或者不同亮度条件下所有温度补偿信息都放到芯片上。通过这样的方式,可以把刚才提到的那么复杂的系统简化。

  白燕恭先生总结,上图中RGBi的就是OSIRE? E3731i。这颗灯通过一条OSP总线,最多可以连1000个点。好处是整个系统侧只在最左边有一个MCU。

  赋能车上传感器

  OSP总线也可以赋能车上传感器,艾迈斯欧司朗方案是在现有的基础上做了一个OSP Converter,当下车里面用的传感器都是I2C接口,通过Converter把I2C协议数据直接转换到OSP协议。总的来说通过OSP的总线,除了可以把灯接上去之外,还可以通过这样一个OSP Converter,把相关的传感器接进来。

  通过OSP总线,可以高效把智能表面应用像素化LED、按钮、滑条、传感的控制等等集成管理。基于OSP总线,艾迈斯欧司朗推出了相应的智能RGB LED,也提供把传感器接入到系统的OSP转换器。

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