Bachelor's Thesis

Analysis and Circuit Design of a Linear LED Driver

Final Thesis 6.21 MB Appendix 677.26 kB

Author of thesis: Martin Novák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. et Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Abstract:

The thesis focuses on the technology of linear LED drivers used for controlling rear lamps
in modern automobiles. The theoretical part of the thesis describes linear and switching
LED drivers and explains several basic discrete circuits. Furthermore, it compares linear
and switching drivers in terms of efficiency, electromagnetic emissions, and regulation
range. Another part of the thesis is a research into trends in rear lamps in the automotive
industry. The trends are analyzed in terms of the type of light source and design elements.
Subsequently, new circuits T30MAGDL0100 and T30MAGDL0190 by onsemi are
described. The practical part of the thesis analyzes the rear lamp of a Volkswagen Tiguan
2025. The final chapter presents a design for a block diagram of a new electrical circuit
for the given lamp using the T30MAGDL0100 and T30MAGDL0190 integrated circuits
by onsemi and compares it with the original solution. The conceptual design is followed
by a detailed design of the electrical schematic and printed circuit boards for the rear
lamp. Subsequently, the lamp is assembled with the new electronics into the form of
a demonstrator. The final part of the work consists of tests that verify the functionality of
the proposed design.

Keywords:

Linear LED drivers, automotive, DC/DC converters, rear lights, Volkswagen Tiguan, onsemi

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své závěrečné práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: K: Jedná se o dočasný pokles svítivosti? S: Ano, vše je stále v pořádku dle normy. K: Kompenzovat svítivost zvýšením napětí? S: To by také šlo nastavit, přes počítač. K: Čidlo teploty je uvnitř? S: Není, ale i tak by mohlo jít experimentálně softwarově nastavit změnu napětí. K: Kolik procesorů je na každém svítidle? S: Zde se nachází jeden mikroprocesor a převodní ethernetu na SPI. Celkově 3 mikrokontrolery. K: Jak se Vaše řešení chová cenově oproti předchozí verzi světlometu? S: Jedná se o tajnou informaci, popsal, proč by mělo dojít ke zlevnění díky úbytku součástek i když přidání ethernetu bude dražší. K: Může někde kondenzovat voda ve světlometu? S: Popsal správně. K: Může Váš blinkr blikat červeně v USA? S: Student odpověděl správně záměnu za červené LED, ale celý systém je na to již nachystán.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc. (místopředseda)
doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Prášek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Adámek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Autor se ve své bakalářské práci zabývá problematikou lineárních LED budičů s důrazem na jejich použití v automobilovém osvětlení, konkrétně v oblasti zadních světlometů. V teoretické části přehledně popisuje základní principy funkce lineárních a spínaných LED driverů, jejich vlastnosti, výhody a omezení. Součástí práce je také relevantní rešerše současných trendů v oblasti automobilového osvětlení, která zahrnuje technologický i designový pohled. Práce má jasnou strukturu, logickou návaznost jednotlivých částí a velmi dobře propojuje teoretický základ s konkrétní technickou aplikací.

Hlavní přínos práce spočívá zejména v mimořádně rozsáhlé praktické části. Autor provedl analýzu existujícího řešení zadního světlometu vozidla Volkswagen Tiguan a na základě získaných poznatků navrhl alternativní koncepci využívající moderní integrované obvody společnosti onsemi. Součástí řešení je návrh blokového schématu, detailní elektrické zapojení, návrh desek plošných spojů, realizace funkčního demonstrátoru a jeho následné ověření měřením. Velmi pozitivně hodnotím systematický přístup k řešení, důslednou analýzu původního systému včetně prvků reverzního inženýrství, schopnost propojit teoretické znalosti s praktickou realizací a dotažení práce až do funkčního výsledku. Práce tak výrazně překračuje běžný rozsah bakalářské práce a pokrývá kompletní inženýrský proces od analýzy původního systému přes návrh nové koncepce až po praktické ověření.

Autor prokázal velmi dobrou orientaci v problematice LED driverů, návrhu elektronických systémů a požadavků automotive aplikací. Za mimořádně přínosné považuji také porovnání navrženého řešení s původním systémem a identifikaci výhod v oblasti architektury, komunikace a možné optimalizace řešení. Práce je zpracována pečlivě, technicky kvalitně, obsahuje minimum formálních nedostatků a její výsledky mají jasnou vazbu na praktické využití. Vzhledem k rozsahu provedené práce, kvalitě realizace funkčního demonstrátoru a celkové technické úrovni práci doporučuji k obhajobě a hodnotím 99 body. Points proposed by supervisor: 99

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce Martina Nováka se zabývá analýzou a návrhem lineárních LED budičů pro zadní světlomety moderních automobilů. Text je psán na vysoké odborné úrovni odpovídající požadavkům na vysokoškolskou závěrečnou práci. Má jasnou a logickou strukturu, v níž autor plynule přechází od úvodního teoretického rámce přes analýzu problematiky až po finální ověření funkčnosti navrženého řešení.
V teoretické části autor fundovaně porovnává lineární a spínané systémy s ohledem na jejich efektivitu, elektromagnetickou kompatibilitu a současné designové trendy. Následně představuje nové integrované obvody od společnosti onsemi, které v této oblasti reprezentují významný technologický pokrok. V úvodní kapitole se objevuje chybný tvar slova ve spojení „srovnání nového a půdního řešení“. Dále autor píše termín „zenerova dioda“ s malým počátečním písmenem. Ačkoliv se jedná o vlastní jméno (Zenerova dioda), jde v české technické literatuře o poměrně častý, i když ne zcela správný úzus. Seznam literatury je vysoce nadstandardní. Obsahuje 48 položek a zahrnuje odborné publikace, technické normy (např. UN Regulation No. 148), datasheety i průzkumy trhu.
Zcela transparentně autor přistupuje k využití interních a propagačních materiálů společnosti onsemi pro obvody, které v době psaní práce ještě nebyly uvedeny na trh. Jako netradiční, ale v daném kontextu vysoce funkční, lze vyzdvihnout i citování videí z platformy YouTube za účelem analýzy světelných animací reálných vozidel.
V praktické části se autor nespokojil s pouhou náhradou existujících součástek, ale přistoupil k návrhu moderní architektury postavené na automobilovém ethernetu 10BASE-T1S. Tím výborně reflektuje aktuální průmyslový trend směřující k softwarově definovaným vozidlům. Veškeré výpočty pro DC/DC měnič i nastavení proudových referencí jsou podloženy jasnou a exaktní metodikou. Experimentálně byla potvrzena funkčnost předregulace, kdy systém stabilně udržuje úbytek napětí na budiči kolem hodnoty 0,6 V. Klíčovým bodem je úspěšné ověření svítivosti v souladu s platnou legislativou EU, což jednoznačně dokládá využitelnost navrženého demonstrátoru v reálné praxi.
Předložená práce Martina Nováka je vynikající. Neomezuje se na povrchní popis, ale jde do hloubky jak v oblasti teoretických výpočtů, tak při samotné praktické realizaci. Autor jednoznačně prokázal schopnost pracovat s nejmodernějšími polovodičovými prvky a korektně je zasadit do kontextu přísných automobilových norem a trendů. Prostor pro drobné zlepšení představuje pouze pečlivější finální korektura textu, která by eliminovala zmíněné překlepy.
S přihlédnutím ke všem výše uvedeným skutečnostem hodnotím předloženou bakalářskou práci klasifikačním stupněm A (výborně, 98 bodů). Topics for thesis defence:
  1. Jaké konkrétní konstrukční změny byste navrhl pro snížení 7% poklesu svítivosti, který jste naměřil po 30 minutách provozu?
  2. Proč je pro moderní koncepce „Softwarově definovaných vozidel“ (SDV) výhodnější použití standardu 10BASE-T1S oproti sběrnici LIN? Co je hlavním přínosem standardu 10BASE-T1S v tomto návrhu?
Points proposed by reviewer: 98

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová