어두운 도로의 길을 밝히는 고휘도 발광다이오드(HB LED)는 에너지 소비를 줄이고  안전성은 높이는 방향으로 발전하고 있다. 아우디(Audi)가 2004년 자사 헤드램프에 LED를 처음 사용한 이후 자동차 업체들이 감각적 디자인의 하나로 콤팩트한 HB LED를 많이 활용하고 있다.    

▲ LED 헤드램프

글로벌 마켓 인사이츠(Global Market Insights)는 HB LED 시장 규모가 2023년 220억 달러를 넘어설 것으로 전망했다. HB LED시장에서 자동차 산업이 차지하는 비율은 꾸준히 증가할 것으로 보인다. 기존 조명 기술 대비 LED는 에너지 소비를 50~70% 절약하고 탄소 배출을 줄여준다. 수명이 5만 시간 이상인 LED는 다른 조명 기술보다 지속력이 길어 주간주행등과 같은 애플리케이션에 유용하다. LED는 백열 램프보다 빠르게 켜고 끌 수 있어 브레이크 조명에도 적합하다. 

HB LED 설계 시 가장 어려운 점은 EMI 해결 문제다. LED 드라이버의 고스위칭 주파수에서 비롯되는 원치 않는 노이즈 시그널은 회로(circuit) 성능을 떨어뜨리고 심한 경우 회로 기능을 정지시킬 수 있다. EMI는 라디오와 같은 다른 차량 하부 시스템을 손상시킬 수도 있다.  

EMI 제어 테크닉 및 기술

고주파수는 LED 에너지 효율성과 장기적 사용에 영향을 미치기 때문에 EMI 제어를 위해 LED 드라이버의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 없다. 따라서 필터링 방법이나 효과를 최소화하도록 설계된 LED 드라이버 집적회로(IC)를 사용해야 한다. 예를 들어 스위칭 에지를 부드럽게 하는 파형정형회로(Wave-shaping circuitry)는 디밍(dimming) 중에 방사 전자방해를 줄여 준다. 파형정형회로는 맥심의 MAX16800 고압 350 mA 선형 HB LED 드라이버에서 사용할 수 있다. 

내부 주파수 디더링(dithering) 또는 모듈레이팅 역시 EMI 제어에 효과적이다. 스위칭 주파수를 조절할 때 피크 에너지를 낮추고 이를 다른 주파수와 하모닉으로 재분배할 수 있다. 스프레드 스펙트럼 테크닉은 EMI 주파수를 영향을 받지 않는 다른 밴드로 이동시킬 수 있다. 이는 노이즈가 회로의 민감한 부분에 영향을 줄 경우 이상적이다. 스프레드 스펙트럼 테크닉은 EMI 규제표준을 준수하도록 돕는다. 이 표준은 대부분 스펙트럼의 특정 지점에서 최대 EMI 에너지를 명시한다.  

맥심 HB LED 드라이버 MAX16833 제품군(아래 그림)은 스프레드 스펙트럼을 위한 주파수 디더링으로 EMI 제어 성능을 높여준다. 이 제품군은 하이빔?로빔?시그널 조명, 주간주행등, 안개등, 적응형전조등(AFLS)과 같은 다양한 차량용 조명 애플리케이션에 적합하다. 뿐만 아니라 LED 드라이버는 하네스(harness) 와이어링을 줄이고 강력한 결함 보호로 고전력 애플리케이션을 지원한다. 최대 65V 입력 전압 지원으로 시스템 부품 비용을 줄여준다.  

▲ MAX16833 운영 회로