在當今快速演變的汽車照明市場,LED驅動器的作用尤為重要:為汽車廠商提供更節(jié)能的選擇以滿足消費者對燃油經濟性的要求、提升能見度安全性以降低或避免交通事故發(fā)生率、打造個性化的車輛氛圍達至消費者對汽車獨特的造型期望……在未來8年,汽車照明系統(tǒng)整體年復合增長率幾達10%,市場發(fā)展?jié)摿薮?,而用于此類系統(tǒng)的驅動器也將有類似的增長。
LED是根據電流而改變亮度的器件,而LED驅動器通過調節(jié)一個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獨特的驅動設計,工程師需根據不同的要求如串聯(lián)或并聯(lián)、高功率或低功率以及成本或功能等等,為特定應用選擇合適的LED驅動器以盡量提升能效。
決定哪種LED驅動器最適用于其應用的因素包括:
-每一功能的LED總功率?-這是決定LED驅動器拓撲結構的關鍵。
-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驅動器而不是高功耗的線性驅動器,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-可使用基準電壓控制和脈寬調制控制等多種亮度方法完成光的調整。寬工作
電源范圍提供電源配置和可驅動的LED數量。
-支持的特性-比如自動調光、個別的LED控制、顏色改變。
-支持的故障診斷和符合安全標準-比如熱警報、熱關斷、開/短路、過流保護、過/欠壓和單一LED失效。
為什么現在有這么多人,會LED燈替換升級?
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。
當然,LED燈本身也有很多優(yōu)勢!
例如,LED車燈比起原裝的鹵素燈,它沒有汞,要更加環(huán)保。它的消耗也只有鹵素燈的1/10,使用壽命非常長,有的甚至可以達到10w小時。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,我們主要從型號、亮度、色溫、光的形狀、壽命等幾個方面入手。
①型號
并非所有的燈都能隨意被更換,請一定要先確認好車燈型號!確定是否匹配汽車的內部系統(tǒng)結構!
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。
鹵素燈和LED燈,其型號規(guī)格是一樣的,所以在更換時,直接對照即可。
②亮度
車燈的亮度,關鍵在于燈珠的亮度,它主要是根據流明值來判斷。
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,功率就會越大,產生的溫度就越高,對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;
遠光燈是3400-5900lm。
③色溫
不同的色溫值,燈光的穿透力,會有比較明顯的不同!色溫值越大,光的穿透能力就相對更弱一些。比如白光的穿透力比較弱,而黃光的穿透力比較強。
對于糟糕的天氣環(huán)境,穿透力更強的光線,更容易輔助我們看清道路狀況。
仔細觀察,你會發(fā)現,霧燈必須是黃光,就是因為霧天必須要有強穿透力的光線輔助。
而大燈的可選顏色,就相對多一點,白光、黃光或者黃白光都可以。
這幾種顏色對應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度需求。本文從LED發(fā)光特性出發(fā),著重論述LED驅動設計及其特點,并在此基礎上簡要闡述當前LED所面臨的問題和解決辦法。
1.汽車車燈作用及要求
當前,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的普遍重視。據不完全統(tǒng)計,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,車外照明燈及信號燈是汽車安全行駛的關鍵部件,必須滿足下列條件:
(1)汽車照明燈點亮無延遲,響應時間更快,給駕駛員更多的反應時間。
(2)照明亮度強,在夜間或自然光線不足的情況下提高駕駛員的視野,同時使車外信號燈的指示作用更強。
(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,保護環(huán)境。
(5)基于汽車銷售競爭日益激烈,車燈設計要實用和美觀。
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成PN結的半導體器件。在滿足二極管導通條件的情況下,電流通過LED并以光、熱兩種方式釋放能量。LED作為電流型元件進行電流控制,發(fā)光強度基本上根據所流過電流的大小而定,在正向導通過程中,它的壓降很大,自身也有一定波動幅度。
由于LED 沒有紅外線及紫外線的輻射,其消耗的能量除轉換為光能外,幾乎都是熱能,且只能以熱傳導的形式傳出,因此,LED 在工作時,結溫會逐漸升高。而LED 是具有負溫度系數的器件,流過LED 的電流會隨溫度升高而增大,這就形成了正反饋,造成結溫的進一步升高,如不加控制,就會燒毀LED。LED 的熱學參數與PN 結的結溫有很大關系,主波長與溫度的關系如下式:
mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C
由上式可知,每當LED 結溫升高10℃時,主波長 ( 人眼能夠觀察到的) 就會向長波漂移1nm(1nm=10-9m),導致LED 亮度下降,出現光衰。因此, 個別LED 過熱,就會造成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。
(1)LED壽命理論上可達10 萬小時,實際壽命也可達到2 萬小時以上,比一般白炙燈泡的1 000小時、日光燈具1 萬小時更有優(yōu)勢,汽車使用壽命期內一般不需要更換。
(2)點亮無延遲,響應時間更快。LED 的啟動時間僅為幾十納秒,啟動時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, 結構簡單,高耐震,設計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,LED可廣泛地應用于汽車照明,但是單個LED并不能滿足汽車照明的強度需求,需要若干個串聯(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 驅動的設計及特點
LED的驅動方式主要可以有電阻限流,線性穩(wěn)壓器,開關型變換器三類。電阻限流方案是針對效率不高的應用情況而設計的,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)壓器對低電流或者LED正向壓降略低于電源電壓有很好的適應性,但其效率與輸入電壓區(qū)間較小也是相同的;開關型變換器在電路拓撲上靈活高效,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、噪聲和輸出調節(jié)等因素后,驅動電路多采用開關型變換器。開關變換器拓撲結構分為Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前來看,LED 應用在汽車照明上,其驅動電源必然是鉛酸蓄電池。
因為蓄電池的輸入電壓范圍會與正常的范圍有很大的出入,因此驅動電路一般用Buck-Boost 拓撲結構滿足LED陣列對電壓要求。此電路拓撲結構直流增益 (輸出電壓與輸入電壓之比)與占空比D(一個開關周期內,開通時間與周期的比值)有關。當電池電壓低于LED 所需電壓時,調節(jié)D > 0.5,使電路處于升壓狀態(tài);當電池電壓高于LED 所需電壓時,調節(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不采用恒流驅動方式,則流過的電流發(fā)生波動,甚至電壓不變都可能導致LED亮度改變。為了確保亮度的穩(wěn)定性和可靠性,要求LED以恒定電流進行驅動,同時要求紋波電流無論如何必須被限制在一個可以接受的范圍內。因此LED驅動電路輸出一定要恒流,不能恒壓。