Von Michael Bender, Produktlinienmanager für eingebettete Beleuchtung bei Melexis
Die Festkörperbeleuchtung hat sich für die Automobilindustrie als äußerst vorteilhaft erwiesen, da sie erhebliche Betriebsverbesserungen gegenüber früher verwendeten Glühlampen ermöglicht hat. Diese Verbesserungen beziehen sich auf die Verringerung des Stromverbrauchs von Fahrzeugbeleuchtungssystemen, die Erweiterung der möglichen Funktionen, die unterstützt werden können, und das Erreichen eines viel höheren Zuverlässigkeitsniveaus.
Während sich Festkörperbeleuchtung anfangs hauptsächlich auf High-End-Modelle konzentrierte, hat sich ihre Akzeptanz in den letzten Jahren weiter verbreitet, wobei sogar Budgetmodelle davon profitieren. Eine Studie der TrendForce-Analysten kommt zu dem Schluss, dass diese Technologie bereits in mehr als 53 % der neuen Pkw und in 85 % der neuen Elektrofahrzeuge zum Einsatz kommt. Und er erwartet, dass diese Zahlen bis Ende dieses Jahres 60 % bzw. 90 % erreichen werden.
Die Breite der Anwendungen für Festkörperbeleuchtung nimmt ebenfalls zu, und LED-basierte Beleuchtungslösungen sind sowohl unter Sicherheits- als auch unter Komfortgesichtspunkten von entscheidender Bedeutung. Diese Technologie kann auch ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Hersteller sein, da sie es ihnen ermöglichen, die innere oder äußere Ästhetik ihrer Fahrzeuge zu verbessern, um sie für potenzielle Käufer optisch ansprechender zu machen.
Die Fähigkeit, über die statische Beleuchtung hinauszugehen und komplexere dynamische Kompositionen zu implementieren, ist etwas, das viele führende Fahrzeugmarken erforschen möchten. Multicolor-Stimmungsbeleuchtung wird bereits immer beliebter. Dadurch können die Fahrzeuginsassen den Farbton und die Intensität der Beleuchtung im Innenraum verändern und so an ihre persönlichen Vorlieben anpassen. Dies lässt sich leicht an Ihre Stimmung anpassen. Jetzt gibt es jedoch Möglichkeiten, noch weiter zu gehen, indem raffiniertere animierte Beleuchtung in die neuesten Automodelle integriert wird.
Das Auftreten von animierter Beleuchtung
Beispiele für die verschiedenen Möglichkeiten, wie animierte Beleuchtungstechnologie Fahrzeugdesigns ein höheres Maß an Lebendigkeit verleihen kann, sind in Abbildung 1 detailliert dargestellt. Zu den unzähligen Möglichkeiten gehören animierte Blinker, Tagfahrlichter, Embleme und Lenkräder. All dies wird die Fahrzeuge, die sie enthalten, hervorheben, und die Hersteller wissen, dass ihnen dies einen klaren Wettbewerbsvorteil verschafft, mit dem sie versuchen können, ihren Marktanteil zu erhöhen. Neben der Steigerung der ästhetischen Dimension wird die animierte Beleuchtung zweifellos eine entscheidende Rolle für das Wohlbefinden der Verkehrsteilnehmer spielen. Durch die stärkere visuelle Hervorhebung auftretender sicherheitskritischer Situationen kann der Fahrer schneller gewarnt werden, um auszuweichen und Verletzungsgefahren zu vermeiden.
Animierte lichttechnische Installation
Der Zugang zu neuen und aufregenden Lichteffekten, wie den oben beschriebenen, erhöht natürlich die Komplexität des Systems. Dies wiederum wird die Netzwerkinfrastruktur des Fahrzeugs stark belasten. Die Kommunikationsprotokolle Controller Area Network (CAN) und Local Interconnect Network (LIN), auf die sich viele Autos immer noch verlassen, werden nicht mithalten können. Einfach ausgedrückt, die für animierte Beleuchtungsfunktionen erforderlichen LED-Implementierungen sind zu groß, um mit CAN und LIN fertig zu werden. Es wird viele verschiedene LEDs geben, und sie werden ihre Farbe so schnell und häufig ändern, dass diese Protokolle sie nicht effektiv steuern können. Diese Protokolle wären nur in der Lage, animierte Inhalte zu steuern, die auf relativ kleinen LED-Matrizen dargestellt werden, die sich mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit bewegen, und das wird nicht ausreichen, um das Interesse des Kundenstamms zu wecken. Daher muss ein alternativer Ansatz gefunden werden.
Das Protokoll CAN Flexible Datarate (CAN-FD) bietet Leistungsparameter, die herkömmlichem CAN überlegen sind. Es ist in der Lage, eine ausreichende Bandbreite bereitzustellen, um animierte Beleuchtung zu unterstützen. Aufgrund seiner Architektur und der damit verbundenen Anforderungen ist es jedoch zu teuer, um es zu rechtfertigen. Für Fahrzeughersteller stellt dies ein Problem dar, da sie die animierte Beleuchtung nicht nur auf ihre Luxusmodelle beschränken wollen. Im Idealfall können sie diese Innovation über ihr gesamtes Produktportfolio ausrollen. Denken Sie auch daran, dass selbst CAN-FD Probleme haben würde, die Anzahl der Treiber zu bewältigen, die für größere LED-Arrays benötigt werden.
Angesichts des beträchtlichen Umsatzpotenzials in diesem aufstrebenden Markt wächst die Zahl der Unternehmen, die RGB-LED-Arrays für die Automobilindustrie herstellen, dramatisch. Dies stellt die Automobilhersteller jedoch vor eine weitere Herausforderung, da die Integration von Systemen verschiedener Dies schwieriger wird, insbesondere wenn die jeweiligen Farbempfindlichkeiten angepasst werden müssen.
Es gibt noch weitere wichtige Aspekte, auf die Sie achten sollten. So muss zum Beispiel darauf geachtet werden, dass die Architektur des Autos flexibel genug ist, um diese Lichttechnik nutzen zu können, ohne das Body Control Module (BCM) umprogrammieren zu müssen. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass das Beleuchtungssystem die notwendige Widerstandsfähigkeit gegen die ungünstigen Einsatzumgebungen im Automobil gegenüber elektromagnetischer Interferenz (EMI) und elektrostatischer Entladung (ESD) aufweist. Zusätzlich zu all dem müssen Platzbeschränkungen berücksichtigt werden. Da das durchschnittliche moderne Fahrzeug mit elektronischer Hardware vollgestopft ist, gibt es sehr wenig Platz, um neue Ergänzungen unterzubringen, insbesondere wenn sie mehr Verkabelung erfordern (was das Fahrzeuggewicht erhöht und die Kraftstoffverbrauchswerte beeinflusst).
Um die Schwierigkeiten von Fahrzeugherstellern bei der Integration animierter Beleuchtung in kommende Modelle anzugehen, hat Melexis speziell für diesen Zweck ein eigenes spezielles Protokoll entwickelt. Melexis Light Bus (oder MeLiBu) ist eine Konnektivitätsplattform für die Automobilindustrie für Hochgeschwindigkeitskommunikation, die den Bedarf an optimierten, kostengünstigen Bereitstellungen mit einem Minimum an beteiligten Komponenten erfüllt. Das Ergebnis ist eine robuste Lösung, die mit den komplizierten LED-Arrays fertig wird, die für animierte Beleuchtung erforderlich sind, aber nur eine geringe damit verbundene Stückliste (Bill of Materials, BoM) aufweist.
Basierend auf dem aktuellen 2-Mbit/s-CAN-FD-PHY und unter Verwendung der selbstsynchronisierenden UART-Kommunikation ist MeLiBu mit den aktuellen LED-Treiber-ICs MLX81116 und MLX81117 des Unternehmens sowie mit dem OLED-Treiber-IC MLX81130 kompatibel. Dieses lizenzfreie Protokoll ermöglicht die Aktualisierung von Tausenden von RGB-LEDs im gesamten Fahrzeug in Echtzeit, sodass animierte Inhalte ohne Latenzprobleme gerendert werden können. Obwohl MeLiBu anspruchsvolle Fahrzeugfunktionen ermöglicht, erfordert es dank seiner differentiellen Busarchitektur nur eine Standardverkabelung. Die hohen Busschwellen (CAN-FD-PHY) verleihen dem System eine große Robustheit gegenüber EMV-Störungen, um sicherzustellen, dass die Lichtleistung unter allen Umständen stabil bleibt. Das CAN-FD PHY unterstützt erweiterte Sicherheitsanwendungen gemäß dem funktionalen Sicherheitsstandard ISO26262.
Fazit
Animierte Beleuchtung könnte eine Möglichkeit für Autohersteller sein, sich von ihren Konkurrenten abzuheben, aber zuerst müssen ernsthafte technische Hürden überwunden werden. Insbesondere müssen Sie sicherstellen, dass genügend Netzwerkbandbreite vorhanden ist, um die unzähligen beteiligten LEDs anzusteuern. Gefordert ist daher ein Hochgeschwindigkeits-Automotive-Bus-Protokoll, das es den Fahrzeugherstellern leicht macht, die vielen funktionalen Möglichkeiten zu übernehmen, die sich aus dem Einsatz animierter Beleuchtung ergeben. Dieses Protokoll muss hochgradig skalierbar und von Natur aus flexibel sein, damit es LED-Arrays unterschiedlicher Größe und von verschiedenen Anbietern aufnehmen kann. Außerdem sollten Sie es vermeiden, wesentliche Änderungen am BCM vorzunehmen oder die Verkabelung zu erhöhen. Mit MeLiBu hat Melexis eine optimierte Lösung eingeführt, die sowohl technisch als auch wirtschaftlich machbar ist. Es kombiniert die erforderliche Leistung mit einer niedrigen Stückliste. Die Fahrzeuge namhafter Automobilunternehmen, die MeLiBu integrieren werden, sind bereits auf der Straße.
