HUD的工作原理是将图像(通常来自液晶显示器(LCD))投射到挡风玻璃或仪表盘上方的一块玻璃上。它们显示有用的信息,例如速度、燃油表、车道引导、导航和驾驶员辅助警告。图像通常是准直的,这意味着光线平行于驾驶员的视线。这会导致显示的信息似乎以光学无限远漂浮在前方的道路上。通过使用HUD显示信息,驾驶员的注意力可以集中在道路上。剑桥咨询公司的研究人员一致认为,HUD与驾驶员对前方道路的看法一致,不会分心,可以提供来自高级驾驶员辅助系统(ADAS)的视觉警报,远远优于传统的仪表板显示器和彩色屏幕。3因此,HUD不仅是一项很酷的技术,可用于区分汽车,而且还有助于提供更安全的驾驶体验。
设计一个好的HUD会带来许多挑战。它需要具有非常宽的对比度。它必须显示足够明亮的图像,以便在阳光明媚的日子里清晰地看到,但也要使图像变暗,以免在夜间遮挡驾驶员的视线。为了使HUD图像清晰可见,HUD对比度(公式1)应在1.15和1.5之间。
HUD 对比度 =(显示器亮度 + 环境亮度)/(环境亮度)
对比度低于 1.15 时,可能无法检测到图像;对比度大于 4 会使观看不舒服。
在没有月亮的夜晚,环境亮度可低至10-3坎德拉每平方米(cd/m2).环境亮度可高达10,000cd/m2在全日之下。5汽车的前照灯在夜间会在一定程度上增加环境亮度,但仍然很明显,HUD的发光强度必须变化很大才能适应驾驶环境。
HUD的发光强度由为LCD背光的发光二极管(LED)设置。这些 LED 由高亮度 (HB) LED 驱动器电路控制。典型的HB LED驱动器集成了一个开关模式电源,每个LED串都有一个恒流灌电流。设计HUD时,应主要根据其输入电压范围、所需的开关频率、调光能力和显示器尺寸来选择LED驱动器。具有极宽调光比的现代HB LED驱动器非常适合应对这一挑战。
MAX16813 HB LED驱动器集成了一个升压/SEPIC电流模式控制器,带有四个集成电流吸收器,每个电流吸收器可配置电流高达150mA。如图1和图2所示,吸电流也可以并联,通过单个LED串吸收高达600mA的电流,或通过一对LED串吸收高达300mA的电流。该器件提供 4.75V 至 40V 的宽输入电压范围,可承受负载突降和冷启动等标准汽车电池瞬变。该器件还提供非常宽的 10,000:1 PWM 调光比。这可确保HUD在明亮的阳光下显示清晰的图像,并在夜间显示柔和的图像,不会遮挡驾驶员的视线。
图1.用于HB LED驱动器MAX16813的典型SEPIC应用电路,用于HUD。当LED串电压介于最小和最大预期输入电压之间时,将使用此SEPIC配置。
图2.用于HUD的典型升压应用电路。MAX16813 HB LED驱动器再次具有。当LED串电压大于最大预期输入电压时,将使用此升压配置。
作为歌曲“白天可能是阴天或晴天...风雨无阻“,但设计得当的HUD在任何天气下都会大放异彩。
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