在汽車照明如何選擇LED驅(qū)動(dòng)器？要滿足哪些需求？

在當(dāng)今快速演變的汽車照明市場，LED驅(qū)動(dòng)器的作用尤為重要：為汽車廠商提供更節(jié)能的選擇以滿足消費(fèi)者對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求、提升能見度安全性以降低或避免交通事故發(fā)生率、打造個(gè)性化的車輛氛圍達(dá)至消費(fèi)者對(duì)汽車獨(dú)特的造型期望……在未來8年，汽車照明系統(tǒng)整體年復(fù)合增長率幾達(dá)10%，市場發(fā)展?jié)摿薮?，而用于此類系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器也將有類似的增長。

LED是根據(jù)電流而改變亮度的器件，而LED驅(qū)動(dòng)器通過調(diào)節(jié)一個(gè)LED或LED串的功率，提供恒定的光輸出。每一汽車照明方案都需要一個(gè)獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，工程師需根據(jù)不同的要求如串聯(lián)或并聯(lián)、高功率或低功率以及成本或功能等等，為特定應(yīng)用選擇合適的LED驅(qū)動(dòng)器以盡量提升能效。

決定哪種LED驅(qū)動(dòng)器最適用于其應(yīng)用的因素包括：

-每一功能的LED總功率?-這是決定LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

-電子環(huán)境溫度?-例如，尾燈需要更亮的LED，最好選擇能效更高的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器而不是高功耗的線性驅(qū)動(dòng)器，以在較高功率電平下更保持冷卻工作。

-改變LED配置的靈活性-可使用基準(zhǔn)電壓控制和脈寬調(diào)制控制等多種亮度方法完成光的調(diào)整。寬工作

電源范圍提供電源配置和可驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量。

-支持的特性-比如自動(dòng)調(diào)光、個(gè)別的LED控制、顏色改變。

-支持的故障診斷和符合安全標(biāo)準(zhǔn)-比如熱警報(bào)、熱關(guān)斷、開/短路、過流保護(hù)、過/欠壓和單一LED失效。

為什么現(xiàn)在有這么多人，會(huì)LED燈替換升級(jí)?

最重要的原因是，想要提高駕駛的安全性!我們希望在駕駛過程中，能夠更清晰、不刺眼地看清道路上的交通工具、乘客和障礙物等。

當(dāng)然，LED燈本身也有很多優(yōu)勢!

例如，LED車燈比起原裝的鹵素?zé)簦鼪]有汞，要更加環(huán)保。它的消耗也只有鹵素?zé)舻?/10，使用壽命非常長，有的甚至可以達(dá)到10w小時(shí)。就算是你的車想換掉了，車燈也不一定需要換!

那么，LED車燈要怎么挑選呢?

一、怎樣選擇一款適合我車型的LED車燈?

選擇LED車燈時(shí)，我們主要從型號(hào)、亮度、色溫、光的形狀、壽命等幾個(gè)方面入手。

①型號(hào)

并非所有的燈都能隨意被更換，請(qǐng)一定要先確認(rèn)好車燈型號(hào)!確定是否匹配汽車的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)!

找到自己的汽車說明書或者是用戶手冊，直接就能查找到自己汽車車燈的型號(hào)。

鹵素?zé)艉蚅ED燈，其型號(hào)規(guī)格是一樣的，所以在更換時(shí)，直接對(duì)照即可。

②亮度

車燈的亮度，關(guān)鍵在于燈珠的亮度，它主要是根據(jù)流明值來判斷。

流明值越高，亮度越大，但流明值不是越大越好。

如果流明值過高，功率就會(huì)越大，產(chǎn)生的溫度就越高，對(duì)燈具本身的損耗比較大!

一般情況下，明流值建議范圍如下：

近光燈是3400-5400lm;

遠(yuǎn)光燈是3400-5900lm。

③色溫

不同的色溫值，燈光的穿透力，會(huì)有比較明顯的不同!色溫值越大，光的穿透能力就相對(duì)更弱一些。比如白光的穿透力比較弱，而黃光的穿透力比較強(qiáng)。

對(duì)于糟糕的天氣環(huán)境，穿透力更強(qiáng)的光線，更容易輔助我們看清道路狀況。

仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，霧燈必須是黃光，就是因?yàn)殪F天必須要有強(qiáng)穿透力的光線輔助。

而大燈的可選顏色，就相對(duì)多一點(diǎn)，白光、黃光或者黃白光都可以。

這幾種顏色對(duì)應(yīng)的色溫范圍參考如下：

白光：6000K左右;

黃光：3000K左右;

黃白光：4500K左右。

LED是一種高效環(huán)保的新型半導(dǎo)體光源，有其它光源無法比擬的優(yōu)勢。在今后的汽車照明應(yīng)用方面具有廣闊的發(fā)展前景。LED可通過串聯(lián)和并聯(lián)兩種不同方式組合為LED陣列來滿足汽車照明強(qiáng)度需求。本文從LED發(fā)光特性出發(fā)，著重論述LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上簡要闡述當(dāng)前LED所面臨的問題和解決辦法。

1.汽車車燈作用及要求

當(dāng)前，汽車越來越平民化并成為人們出行的主要工具，行車安全問題受到社會(huì)的普遍重視。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，汽車在夜晚或自然光線不足的情況下行駛的里程占總行駛里程的25%，而在此間發(fā)生的交通事故占到總事故的40%，并且一半以上的傷亡事故發(fā)生在夜間。因此，車外照明燈及信號(hào)燈是汽車安全行駛的關(guān)鍵部件，必須滿足下列條件：

(1)汽車照明燈點(diǎn)亮無延遲，響應(yīng)時(shí)間更快，給駕駛員更多的反應(yīng)時(shí)間。

(2)照明亮度強(qiáng)，在夜間或自然光線不足的情況下提高駕駛員的視野，同時(shí)使車外信號(hào)燈的指示作用更強(qiáng)。

(3)高耐震，工作可靠性高，避免因照明故障引起的意外事故。

(4)節(jié)能，能夠有效減少廢氣的排放量，保護(hù)環(huán)境。

(5)基于汽車銷售競爭日益激烈，車燈設(shè)計(jì)要實(shí)用和美觀。

2.LED 成為汽車照明選材中的新星

1、 LED 的工作原理

LED屬于特殊二極管，它是以摻雜等方式構(gòu)成PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。在滿足二極管導(dǎo)通條件的情況下，電流通過LED并以光、熱兩種方式釋放能量。LED作為電流型元件進(jìn)行電流控制，發(fā)光強(qiáng)度基本上根據(jù)所流過電流的大小而定，在正向?qū)ㄟ^程中，它的壓降很大，自身也有一定波動(dòng)幅度。

由于LED 沒有紅外線及紫外線的輻射，其消耗的能量除轉(zhuǎn)換為光能外，幾乎都是熱能，且只能以熱傳導(dǎo)的形式傳出，因此，LED 在工作時(shí)，結(jié)溫會(huì)逐漸升高。而LED 是具有負(fù)溫度系數(shù)的器件，流過LED 的電流會(huì)隨溫度升高而增大，這就形成了正反饋，造成結(jié)溫的進(jìn)一步升高，如不加控制，就會(huì)燒毀LED。LED 的熱學(xué)參數(shù)與PN 結(jié)的結(jié)溫有很大關(guān)系，主波長與溫度的關(guān)系如下式：

mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C

由上式可知，每當(dāng)LED 結(jié)溫升高10℃時(shí)，主波長 ( 人眼能夠觀察到的) 就會(huì)向長波漂移1nm(1nm=10-9m)，導(dǎo)致LED 亮度下降，出現(xiàn)光衰。因此， 個(gè)別LED 過熱，就會(huì)造成LED 陣列發(fā)光的均勻性變差。

2、 LED 顯著的照明優(yōu)勢

LED 被稱為新光源，原因在于LED 具備點(diǎn)光源與固態(tài)光源的特性，因此具有其它照明光源無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

(1)LED壽命理論上可達(dá)10 萬小時(shí)，實(shí)際壽命也可達(dá)到2 萬小時(shí)以上，比一般白炙燈泡的1 000小時(shí)、日光燈具1 萬小時(shí)更有優(yōu)勢，汽車使用壽命期內(nèi)一般不需要更換。

(2)點(diǎn)亮無延遲，響應(yīng)時(shí)間更快。LED 的啟動(dòng)時(shí)間僅為幾十納秒，啟動(dòng)時(shí)間較白熾燈泡大大縮短。

(3)在光線亮度高、自然光線可見度低的情況下，大大降低汽車事故發(fā)生率;基本上無輻射，屬于“綠色光源”。

(4)LED 占用體積小， 結(jié)構(gòu)簡單，高耐震，設(shè)計(jì)者可以隨意變換燈具模式，令汽車造型多樣化，滿足不同消費(fèi)者需求。

(5)LED光源受到電壓變化的沖擊比白熾燈泡小很多，表現(xiàn)出優(yōu)良的安全性與可靠性，而且所消耗的能量比同等光效白熾燈低80%，很節(jié)能。

基于以上優(yōu)點(diǎn),LED可廣泛地應(yīng)用于汽車照明，但是單個(gè)LED并不能滿足汽車照明的強(qiáng)度需求，需要若干個(gè)串聯(lián)，并聯(lián)或者串并聯(lián)組成LED陣列才能投入使用，如圖1。

3、LED 驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

LED的驅(qū)動(dòng)方式主要可以有電阻限流，線性穩(wěn)壓器，開關(guān)型變換器三類。電阻限流方案是針對(duì)效率不高的應(yīng)用情況而設(shè)計(jì)的，因此在效率要求極高、輸入電壓范圍廣的汽車照明中并沒有使用這種方式;線性穩(wěn)壓器對(duì)低電流或者LED正向壓降略低于電源電壓有很好的適應(yīng)性，但其效率與輸入電壓區(qū)間較小也是相同的;開關(guān)型變換器在電路拓?fù)渖响`活高效，輸入電壓范圍大。因此，綜合考慮工作效率、安裝尺寸、靜態(tài)電流、工作電壓、噪聲和輸出調(diào)節(jié)等因素后，驅(qū)動(dòng)電路多采用開關(guān)型變換器。開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前來看，LED 應(yīng)用在汽車照明上，其驅(qū)動(dòng)電源必然是鉛酸蓄電池。

因?yàn)樾铍姵氐妮斎腚妷悍秶鷷?huì)與正常的范圍有很大的出入，因此驅(qū)動(dòng)電路一般用Buck-Boost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿足LED陣列對(duì)電壓要求。此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直流增益 (輸出電壓與輸入電壓之比)與占空比D(一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，開通時(shí)間與周期的比值)有關(guān)。當(dāng)電池電壓低于LED 所需電壓時(shí)，調(diào)節(jié)D > 0.5，使電路處于升壓狀態(tài);當(dāng)電池電壓高于LED 所需電壓時(shí)，調(diào)節(jié)D < 0.5，使電路處于降壓狀態(tài)。LED為電流控制電流型元件，其亮度正比于所通過電流。若LED不采用恒流驅(qū)動(dòng)方式，則流過的電流發(fā)生波動(dòng)，甚至電壓不變都可能導(dǎo)致LED亮度改變。為了確保亮度的穩(wěn)定性和可靠性，要求LED以恒定電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)要求紋波電流無論如何必須被限制在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)。因此LED驅(qū)動(dòng)電路輸出一定要恒流，不能恒壓。