Inicio Artículos El alcance de la iluminación animada de alta velocidad en los diseños...

El alcance de la iluminación animada de alta velocidad en los diseños de vehículos y la tecnología necesaria para hacerla posible

iluminacion
Figura 1: Las diferentes funciones que podrían incorporarse a los vehículos mediante la iluminación animada

Por Michael Bender, director de la línea de productos de iluminación embebida de Melexis

La iluminación de estado sólido ha demostrado ser muy beneficiosa para la industria del automóvil, ya que ha permitido introducir importantes mejoras operativas con respecto a las bombillas incandescentes que se utilizaban anteriormente. Estas mejoras se refieren a la reducción del consumo de energía de los sistemas de iluminación de los vehículos, la ampliación de las posibles funciones que pueden admitirse y el logro de niveles de fiabilidad mucho mayores.

Aunque al principio la iluminación de estado sólido se centraba, principalmente, en los modelos de gama alta, su adopción se ha generalizado en los últimos años, e incluso los modelos económicos se han beneficiado de ella. Un estudio realizado por los analistas de TrendForce concluye que esta tecnología se emplea ya en más del 53% de los turismos nuevos y en el 85% de los vehículos eléctricos nuevos. Y prevé que estas cifras alcancen el 60% y el 90%, respectivamente, a finales de este año.

La amplitud de las aplicaciones a las que se dirige la iluminación de estado sólido también está aumentando, y las soluciones de iluminación basadas en LED son fundamentales tanto desde el punto de vista de la seguridad como del confort. Esta tecnología también puede ser un importante elemento diferenciador para los fabricantes, ya que les permite mejorar la estética interna o externa de sus vehículos para hacerlos más atractivos visualmente a los posibles compradores.

La capacidad de ir más allá de la iluminación estática e implementar composiciones dinámicas más complejas es algo que muchas marcas de vehículos líderes están tratando de explorar. La iluminación ambiental multicolor ya se está haciendo popular. Esto permite a los ocupantes del vehículo alterar el tono y la intensidad de la iluminación dentro del habitáculo, de modo que pueda ajustarse a sus propias preferencias personales. Esto puede ajustarse fácilmente según su estado de ánimo. Ahora, sin embargo, hay posibilidades de ir más allá, con la incorporación de una iluminación animada más sofisticada en los últimos modelos de coches.

La aparición de la iluminación animada

En la figura 1 se detallan ejemplos de las diferentes formas en que la tecnología de iluminación animada puede añadir un mayor grado de vivacidad a los diseños de los vehículos. Entre la gran cantidad de posibilidades se encuentran los intermitentes animados, las luces de circulación diurna, los emblemas y los volantes. Todos ellos harán que los vehículos que los incorporen destaquen, y los fabricantes aprecian que esto les dará una clara ventaja competitiva con la que pueden intentar aumentar su cuota de mercado. Además de permitir la mejora de la dimensión estética, la iluminación animada desempeñará sin duda un papel vital en lo que respecta al bienestar de los usuarios de la carretera. Al poner un mayor énfasis visual en cualquier situación crítica para la seguridad que se produzca, significará que el conductor puede ser alertado más rápidamente, de modo que se tomen medidas evasivas y se evite el riesgo de lesiones.

Instalación de tecnología de iluminación animada

El acceso a nuevos y emocionantes efectos de iluminación, como los descritos anteriormente, supondrá, por supuesto, un aumento de los niveles de complejidad del sistema. Esto, a su vez, supondrá una gran carga para la infraestructura de red del vehículo. Los protocolos de comunicación de la red de área de controladores (CAN) y de la red de interconexión local (LIN), de los que todavía dependen muchos coches, no van a estar a la altura. En términos sencillos, las implementaciones de LED necesarias para las funciones de iluminación animada serán de una escala demasiado grande para que CAN y LIN puedan hacer frente a ellas. Habrá muchos LEDs diferentes y cambiarán de color a un ritmo tan rápido y con una frecuencia tal, que estos protocolos no podrán controlarlos de forma eficaz. Estos protocolos sólo serían capaces de controlar contenidos animados representados en matrices LED relativamente pequeñas que se movieran a una velocidad relativamente lenta, y eso no será suficiente para ganar el interés de la base de clientes. Por lo tanto, habrá que encontrar un enfoque alternativo.

El protocolo CAN Flexible Datarate (CAN-FD) ofrece parámetros de rendimiento superiores al CAN convencional. Es capaz de proporcionar un ancho de banda suficiente para soportar la iluminación animada. Sin embargo, debido a su arquitectura y a los requisitos correspondientes, es demasiado caro para justificarlo. Esto supone un problema para los fabricantes de vehículos, ya que no quieren tener que restringir la iluminación animada sólo a sus modelos de lujo. Lo ideal es que puedan desplegar esta innovación en toda su cartera de productos. Además, hay que tener en cuenta que, incluso el CAN-FD tendría problemas a la hora de gestionar el número de controladores necesarios para las matrices LED de mayor escala.

Ante la posibilidad de obtener importantes ingresos en este mercado emergente, el número de empresas que fabrican matrices de LEDs RGB para el sector del automóvil está creciendo de forma espectacular. Sin embargo, esto supone otro reto para los fabricantes de automóviles, ya que la perspectiva de integración de sistemas de diferentes matrices se hace más difícil, especialmente cuando hay que ajustar las respectivas sensibilidades de color.

Hay otros aspectos clave a los que hay que prestar atención. Por ejemplo, hay que asegurarse de que la arquitectura del coche sea lo suficientemente flexible como para poder utilizar esta tecnología de iluminación sin el inconveniente de tener que reprogramar el módulo de control de la carrocería (BCM). Además, hay que garantizar que el sistema de iluminación tenga la resistencia necesaria para hacer frente a los entornos de aplicación poco favorables que representan los automóviles, en lo que respecta a las interferencias electromagnéticas (EMI) y las descargas electrostáticas (ESD). Además de todo esto, habrá que tener en cuenta las limitaciones de espacio. Dado que el vehículo moderno medio está repleto de hardware electrónico, hay muy poco espacio para acomodar nuevas incorporaciones, especialmente si requieren más cableado (lo que aumentará el peso del vehículo y afectará a las cifras de ahorro de combustible).

Para hacer frente a las dificultades que encuentran los fabricantes de vehículos a la hora de incorporar la iluminación animada en los próximos modelos, Melexis ha desarrollado su propio protocolo dedicado específicamente a este fin. Melexis Light Bus (o MeLiBu) es una plataforma de conectividad de grado automotriz para la comunicación de alta velocidad, que satisface la necesidad de implementaciones rentables racionalizadas con un mínimo de componentes involucrados. El resultado es una solución robusta que puede hacer frente a las intrincadas matrices de LEDs necesarias para la iluminación animada, pero que sólo lleva asociada una baja factura de materiales (BoM).

Basado en la actual PHY CAN-FD de 2Mbit/sg y utilizando la comunicación UART con autosincronización, MeLiBu es compatible con los actuales CIs controladores LED MLX81116 y MLX81117 de la empresa, así como con el CI controlador OLED MLX81130. Este protocolo sin licencia permite la actualización en tiempo real de miles de LEDs RGB dentro del coche completo, de modo que el contenido animado puede ser representado sin que se produzcan problemas de latencia. Aunque MeLiBu permite la actuación de sofisticadas funciones dentro del vehículo, sólo requiere un cableado estándar, gracias a su arquitectura de bus diferencial. Los elevados umbrales del bus (CAN-FD-PHY) confieren al sistema una gran robustez frente a las perturbaciones EMC para garantizar que la salida de luz se mantenga estable en cualquier circunstancia. La CAN-FD PHY es compatible con aplicaciones de seguridad avanzadas, de acuerdo con la norma de seguridad funcional ISO26262.

Conclusión

La iluminación animada podría ser una forma de que los fabricantes de vehículos que la adopten se diferencien de sus rivales, pero antes hay que superar serios obstáculos de ingeniería. En particular, hay que asegurarse de que hay suficiente ancho de banda de red para controlar los innumerables LEDs implicados. Lo que se impone, por tanto, es un protocolo de bus para automóviles de alta velocidad que facilite a los fabricantes de vehículos la adopción de las numerosas posibilidades funcionales que pueden derivarse del uso de la iluminación animada. Este protocolo tiene que ser altamente escalable e intrínsecamente flexible, de modo que se puedan acomodar matrices de LED de diferentes tamaños y producidas por diferentes proveedores. Además, debe evitar la necesidad de realizar cambios significativos en el BCM o aumentar el cableado. Con MeLiBu, Melexis ha introducido una solución racionalizada que es viable tanto desde el punto de vista técnico como comercial. Combina el rendimiento requerido con un bajo BoM. Los vehículos de destacadas empresas automovilísticas que incorporarán MeLiBu ya están circulando.

iluminacion led