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In occasione della recente electronica 2016, Inova Semiconductors ha presentato un nuovo approccio digitale per l’utilizzo di LED in applicazioni automobilistiche, che prevede la disponibilità commerciale del primo prodotto LED realizzato da Dominant Opto Technologies entro il primo trimestre del 2017. Sarà il primo prodotto sviluppato sotto l’egida di ISELED, un’iniziativa di collaborazione aperta nata per favorire lo sviluppo di un ecosistema completo dedicato alle nuove metodologie di pilotaggio digitale dei LED.
L’iniziativa ISELED Alliance
ISELED Alliance nasce con l’obiettivo di creare prodotti e soluzioni legate ai LED per il mercato automobilistico. Queste soluzioni saranno basate su un concetto completamente nuovo di illuminazione interna a LED nelle auto, che abbasserà il costo, semplificherà il controllo ed espanderà le funzionalità dei sistemi di illuminazione e visualizzazione a LED.
Robert Isele, Manager, Ambient Light, Modular System, Interior Lighting di BMW AG spiega: “Abbiamo ascoltato i nostri clienti e le indicazioni che abbiamo raccolto hanno fatto chiaramente emergere la necessità di una nuova piattaforma. Crediamo ci serva un’innovazione capace di ispirare la creazione di prodotti originali per il futuro a costi sostenibili, che aiutino a veicolare informazioni all’interno dell’auto, valorizzare i brand aziendali e rendere più efficace la comunicazione. Questa nuova tecnologia per i LED deve consentire la realizzazione affidabile di soluzioni facili da utilizzare che risolvano il dilemma dei LED all’interno dell’auto – sarebbero stati dei componenti semplicemente impossibili da utilizzare se ciascun LED avesse dovuto essere calibrato singolarmente.”
I fondatori dell’associazione aperta ISELED Alliance sono Inova, Dominant Opto Technologies, NXP, TE Connectivity (primi prototipi) e l’Università di Pforzheim.
Mentre il mercato inesorabilmente si evolverà nella direzione dei veicoli a guida autonoma, il fattore illuminazione diventerà sempre più importante e critico. Karlheinz Blankenbach, docente dell’Università di Pforzheim, spiega: “Il mio ruolo in questo importante progetto è stato quello collaborare alla definizione del sistema e alla fase di caratterizzazione, impostando il quadro teorico che guida la realizzazione pratica. Non solo l’illuminazione interna sarà più importante in futuro, ma diventerà fondamentale anche per far sì che i veicoli riescano a comunicare meglio con il mondo con li circonda. Ad esempio, mi immagino la capacità di un veicolo a guida autonoma di informare i pedoni del fatto che siano stati riconosciuti come un requisito molto importante dal punto di vista della sicurezza. Naturalmente, non dobbiamo limitare il nostro orizzonte alle sole applicazioni in ambito puramente automobilistico.”
Dinamiche di controllo sofisticate
Questa nuova generazione di sistemi illuminanti per gli interni dell’auto sarà tipicamente composta da 10 ai 30 LED montati su una striscia flessibile. Ciascun gruppo comprendente un LED rosso, verde e blu che forma un ‘pixel’, che con una risoluzione di 24 bit (3×8 bit) potrà essere impostato per riprodurre più di 16 milioni di colori diversi.
Finora, per controllare singolarmente ogni singolo LED RGB era necessario utilizzare un microcontrollore contenente i dati specifici dei rispettivi LED. Pertanto, una soluzione del genere si rivelava troppo complessa e costosa per essere utilizzata in pratica. Inoltre, non risultava nemmeno fattibile la cattura dei singoli parametri di vita dei LED, come la funzionalità e la temperatura.
Ora, con la fondamentale innovazione introdotta dal concetto ISELED, viene completamente cambiato il paradigma dell’illuminazione a LED per auto, grazie alla creazione di un circuito di pilotaggio intelligente per LED direttamente integrato con i tre LED colorati all’interno di un minuscolo contenitore da 3 mm x 4 mm.
“La capacità di elaborazione viene offerta da un nuovo microcontrollore realizzato da NXP, perfettamente adatto a questo progetto”, spiega Manuel Alves, VP & GM, Product Line General Purpose and Integrated Solutions di NXP Semiconductors. “NXP è impegnata nella risoluzione delle sfide a livello di sistema, e i concetto ISELED si sposa perfettamente con gli obiettivi che ci siamo posti con la recente presentazione della linea di microcontrollori S32K, ovvero portare un nuovo concetto di soluzione completa sul mercato, che comprende hardware, software e l’ecosistema di sviluppo che lo circonda.”
Facendo leva sull’esperienza maturata durante lo sviluppo del suo standard di comunicazione APIX, Inova ha realizzato un protocollo di comunicazione ad alta velocità che permette di indirizzare singolarmente tutti i LED. Supportando velocità di comunicazione fino a 2 Mbit/s, il nuovo protocollo permette di ottenere effetti luminosi estremamente dinamici e articolati. Inoltre, l’immediata scalabilità della soluzione permetterà di ottenere notevoli risparmi economici aprendo nuove opportunità di mercato.
Robert Kraus, CEO di Inova, ha commentato: “Nel corso degli ultimi 8 anni abbiamo dimostrato la potenza di un ecosistema, come quello del nostro sistema di collegamento APIX, per facilitare rapidamente l’adozione di tecnologie nuove in un mercato non saturo – e ci aspettiamo di ripetere questo successo con ISELED; forse stiamo ora assistendo alla nascita di un nuovo standard di riferimento per il mercato dei LED per auto.” Il circuito di pilotaggio intelligente (smart driver) per LED di Inova offre caratteristiche di calibrazione sofisticate, garantendo che ogni LED emetta la sua luce con la stesso colore e la stessa intensità su tutto l’intervallo di temperatura, assicurando così un’illuminazione uniforme all’interno dell’auto, persino accettando tolleranze di produzione dei LED superiori a quelle attualmente ottenibili. Un singolo microcontrollore può ora gestire una striscia LED contenente fino a 4.096 LED.
“Se l’illuminazione interna si evolverà nella direzione indicata da BMW e dal Prof. Blankenbach, ci sarà sempre più richiesta di una maggiore integrazione delle parti ottiche, elettroniche e della connettività,” ha affermato Hajo Wetzel, Director Global Advanced Engineering di TE Connectivity. “Avendo già collaborato in passato con BMW e Inova per la connettività, abbiamo deciso di contribuire a questo progetto realizzando i primi prototipi. Si è trattato per noi di una sfida importante, visti i tempi stretti di realizzazione richiesti, e i team di advanced engineering sono stati supportati dai nostri hub di illuminazione globale presenti in Europa e Canada.”
Caratteristiche dei prodotti
La prima soluzione è composta da un circuito di pilotaggio di Inova dotato di un’interfaccia seriale bidirezionale con funzioni di connessione in cascata (daisy-chain), integrato da Dominant Opto Technologies all’interno di un singolo contenitore compatto che ospita tre LED (rosso, verde e blu). Il nuovo contenitore verrà fornito dalla fabbrica con i dati di precalibrazione necessari per il bilanciamento del bianco.
Il driver intelligente comprende al suo interno i tre circuiti di pilotaggio a corrente costante (CCM) per i LED rosso, verde e bianco. Il colore di ciascun “trio” di LED RGB può essere impostato con una risoluzione di 24 bit (3 x 8 bit). Per la compensazione della temperatura e delle tolleranze di fabbricazione, la luminosità di ciascun singolo LED può essere controllata con una risoluzione di 12 bit.
“I nostri fornitori di LED qualificati per applicazioni automobilistiche, così come noi, sono entusiasti di avere l’opportunità di poter partecipare a questo progetto decisamente innovativo e prestigioso, che ha le potenzialità creare un intero nuovo paradigma in questo settore,” ha commentato Tek Beng Low, Senior Vice President di Dominant Opto Technologies, che ha aggiunto: “Vediamo ISELED come una nuova manna per il segmento dei LED per auto, e non vediamo l’ora che questa soluzione innovativa venga adottata su larga scala.”
La bassissima resistenza termica del contenitore, che è del 30% più bassa rispetto a quella di prodotti confrontabili, riduce il consumo energetico dei LED, offrendo una maggiore efficienza luminosa con dei LED che rimangono più freddi.
Un sensore di temperatura integrato garantisce l’accuratezza, mentre i valori di calibrazione dei circuiti di pilotaggio a corrente costante e per la compensazione della temperatura vengono archiviati in modo sicuro all’interno di una memoria non volatile, un prerequisito indispensabile per le applicazioni critiche dal punto di vista della sicurezza.
Il primo campione del prototipo ingegneristico, un circuito di pilotaggio intelligente avanzato per LED multicolore, sarà disponibile da Dominant Opto Technologies nel corso del primo trimestre del 2017.
