Par Michael Bender, directeur de la ligne de produits d'éclairage intégré de Melexis
L'éclairage à semi-conducteurs s'est avéré très bénéfique pour l'industrie automobile, car il a permis des améliorations opérationnelles significatives par rapport aux ampoules à incandescence utilisées précédemment. Ces améliorations concernent la réduction de la consommation d'énergie des systèmes d'éclairage des véhicules, l'expansion des fonctions potentielles pouvant être prises en charge et l'obtention de niveaux de fiabilité beaucoup plus élevés.
Alors que l'éclairage à semi-conducteurs était initialement axé principalement sur les modèles haut de gamme, son adoption s'est généralisée ces dernières années, même les modèles économiques en bénéficient. Une étude réalisée par les analystes de TrendForce conclut que cette technologie est déjà utilisée dans plus de 53 % des voitures particulières neuves et dans 85 % des véhicules électriques neufs. Et il s'attend à ce que ces chiffres atteignent respectivement 60% et 90% d'ici la fin de cette année.
L'étendue des applications pour l'éclairage à semi-conducteurs augmente également, et les solutions d'éclairage à base de LED sont essentielles du point de vue de la sécurité et du confort. Cette technologie peut également être un différenciateur important pour les constructeurs, leur permettant d'améliorer l'esthétique interne ou externe de leurs véhicules pour les rendre visuellement plus attrayants pour les acheteurs potentiels.
La capacité d'aller au-delà de l'éclairage statique et de mettre en œuvre des compositions dynamiques plus complexes est quelque chose que de nombreuses grandes marques de véhicules cherchent à explorer. L'éclairage d'ambiance multicolore devient déjà populaire. Cela permet aux occupants du véhicule de modifier la teinte et l'intensité de l'éclairage à l'intérieur de l'habitacle afin de l'adapter à leurs préférences personnelles. Cela peut être facilement ajusté en fonction de votre humeur. Maintenant, cependant, il existe des possibilités d'aller plus loin, avec l'ajout d'un éclairage animé plus sophistiqué dans les derniers modèles de voitures.
L'apparition d'un éclairage animé
Des exemples des différentes manières dont la technologie d'éclairage animé peut ajouter un degré plus élevé de dynamisme aux conceptions de véhicules sont détaillés dans la figure 1. Parmi la myriade de possibilités figurent les clignotants animés, les feux de jour, les emblèmes et les volants. Tous ces éléments permettront aux véhicules qui les intègrent de se démarquer, et les constructeurs apprécient que cela leur donne un avantage concurrentiel clair avec lequel ils peuvent essayer d'augmenter leur part de marché. En plus de permettre la mise en valeur de la dimension esthétique, l'éclairage animé jouera sans aucun doute un rôle primordial pour le bien-être des usagers de la route. En mettant davantage l'accent visuellement sur toute situation critique pour la sécurité qui se produit, cela signifie que le conducteur peut être alerté plus rapidement afin qu'une action d'évitement puisse être entreprise et que le risque de blessure soit évité.
Installation de technologie d'éclairage animé
L'accès à de nouveaux effets d'éclairage passionnants, tels que ceux décrits ci-dessus, augmentera bien sûr les niveaux de complexité du système. Ceci, à son tour, placera une lourde charge sur l'infrastructure réseau du véhicule. Les protocoles de communication CAN (Controller Area Network) et LIN (Local Interconnect Network), sur lesquels de nombreuses voitures s'appuient encore, ne seront pas à la hauteur. En termes simples, les implémentations de LED requises pour les fonctions d'éclairage animées seront trop importantes pour que CAN et LIN puissent les gérer. Il y aura de nombreuses LED différentes et elles changeront de couleur à un rythme et une fréquence si rapides que ces protocoles ne pourront pas les contrôler efficacement. Ces protocoles ne seraient capables de piloter que du contenu animé représenté sur des matrices LED relativement petites se déplaçant à une vitesse relativement lente, et cela ne suffira pas à susciter l'intérêt de la clientèle. Il faudra donc trouver une approche alternative.
Le protocole CAN Flexible Datarate (CAN-FD) offre des paramètres de performance supérieurs au CAN conventionnel. Il est capable de fournir une bande passante suffisante pour prendre en charge l'éclairage animé. Cependant, en raison de son architecture et des exigences associées, il est trop coûteux à justifier. Cela pose un problème aux constructeurs automobiles, car ils ne veulent pas restreindre l'éclairage animé à leurs seuls modèles de luxe. Idéalement, ils peuvent déployer cette innovation sur l'ensemble de leur portefeuille de produits. Gardez également à l'esprit que même CAN-FD aurait du mal à gérer le nombre de pilotes nécessaires pour les matrices de LED à plus grande échelle.
Avec le potentiel de revenus importants sur ce marché émergent, le nombre d'entreprises fabriquant des matrices de LED RVB pour l'industrie automobile augmente considérablement. Cependant, cela représente un autre défi pour les constructeurs automobiles, car la perspective d'intégrer des systèmes de différentes matrices devient plus difficile, en particulier lorsque les sensibilités de couleur respectives doivent être ajustées.
Il y a d'autres aspects clés auxquels il faut prêter attention. Par exemple, il faut s'assurer que l'architecture de la voiture est suffisamment flexible pour pouvoir utiliser cette technologie d'éclairage sans l'inconvénient d'avoir à reprogrammer le module de contrôle de carrosserie (BCM). De plus, il faut s'assurer que le système d'éclairage a la résistance nécessaire pour faire face aux environnements d'application défavorables présentés par les automobiles, en termes d'interférences électromagnétiques (EMI) et de décharges électrostatiques (ESD). En plus de tout cela, les limitations d'espace doivent être prises en compte. Avec le véhicule moderne moyen bourré de matériel électronique, il y a très peu de place pour accueillir de nouveaux ajouts, surtout s'ils nécessitent plus de câblage (ce qui ajoutera au poids du véhicule et affectera les chiffres d'économie de carburant).
Pour répondre aux difficultés rencontrées par les constructeurs automobiles pour intégrer l'éclairage animé dans les modèles à venir, Melexis a développé son propre protocole dédié spécifiquement à cet effet. Melexis Light Bus (ou MeLiBu) est une plate-forme de connectivité de qualité automobile pour une communication à haut débit, répondant au besoin de déploiements rationalisés et rentables avec un minimum de composants impliqués. Le résultat est une solution robuste qui peut faire face aux matrices de LED complexes requises pour l'éclairage animé, mais qui n'est associée qu'à une faible nomenclature.
Basé sur le PHY CAN-FD 2 Mbit/s actuel et utilisant une communication UART à synchronisation automatique, MeLiBu est compatible avec les circuits intégrés de pilote LED MLX81116 et MLX81117 actuels de la société, ainsi qu'avec le circuit intégré de pilote OLED MLX81130. Ce protocole sans licence permet à des milliers de LED RVB dans toute la voiture d'être mises à jour en temps réel, de sorte que le contenu animé peut être rendu sans problèmes de latence. Bien que MeLiBu permette des fonctions embarquées sophistiquées, il ne nécessite qu'un câblage standard, grâce à son architecture de bus différentiel. Les seuils de bus élevés (CAN-FD-PHY) confèrent au système une grande robustesse face aux perturbations CEM pour assurer la stabilité du flux lumineux en toutes circonstances. Le CAN-FD PHY prend en charge les applications de sécurité avancées, conformément à la norme de sécurité fonctionnelle ISO26262.
Conclusion
L'éclairage animé pourrait être un moyen pour les constructeurs automobiles qui l'adoptent de se différencier de leurs rivaux, mais il y a d'abord de sérieux obstacles techniques à surmonter. En particulier, vous devez vous assurer qu'il y a suffisamment de bande passante réseau pour piloter la myriade de LED impliquées. Ce qu'il faut donc, c'est un protocole de bus automobile à grande vitesse qui permette aux constructeurs automobiles d'adopter facilement les nombreuses possibilités fonctionnelles qui peuvent découler de l'utilisation d'un éclairage animé. Ce protocole doit être hautement évolutif et intrinsèquement flexible, de sorte qu'il puisse accueillir des matrices de LED de différentes tailles et produites par différents fournisseurs. En outre, vous devez éviter d'avoir à apporter des modifications importantes au BCM ou à augmenter le câblage. Avec MeLiBu, Melexis a introduit une solution rationalisée qui est à la fois techniquement et commercialement viable. Il combine les performances requises avec une faible BoM. Les véhicules des grands constructeurs automobiles qui intégreront MeLiBu sont déjà sur la route.
