在汽車(chē)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高亮度LED控制的成本效益

高亮度LED（HBLED）在汽車(chē)、消費(fèi)電子和工業(yè)市場(chǎng)正在快速普及。 色彩絢麗、壽命長(zhǎng)、能源效率高，這些是高亮度LED成為照明應(yīng)用未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的部分原因。

　　在汽車(chē)行業(yè)，HBLED技術(shù)使車(chē)輛在造型、安全、燃油的經(jīng)濟(jì)性方面與眾不同，從簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)照明、LCD背光到亮度極高的頭燈應(yīng)用都包括在內(nèi)。但是，高效、可靠地控制HBLED的亮度，不是一件容易的事情；功率級(jí)效率，熱設(shè)計(jì)和EMC是涉及HBLED的應(yīng)用中最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)難題。 通常情況下，使用專(zhuān)用恒定電流驅(qū)動(dòng)器（CCD）來(lái)驅(qū)動(dòng)HBLED串來(lái)解決大部分重要設(shè)計(jì)問(wèn)題，并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。不過(guò)，CCD通常比基于微控制器的解決方案更貴。本文介紹使用8位微控制器（MCU）和低成本的分離解決方案來(lái)實(shí)施智能HBLED照明控制，從而避免使用高昂的模擬驅(qū)動(dòng)或CCD。

　　高亮度LED的重要特征

　　正如在低強(qiáng)度LED中的情況一樣，高亮度LED的發(fā)光強(qiáng)度與通過(guò)的電流程成正比。該電流通常被稱(chēng)作正向電流（IF），在HBLED中的范圍是100mA~1000mA。 同時(shí)，每當(dāng)HBLED進(jìn)行極化時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)壓降，稱(chēng)為正向電壓（VF）。在HBLED中，光度和色度與IF成正比，因此對(duì)通過(guò)HBLED的電流進(jìn)行精確控制顯得至關(guān)重要。

　　具有相同部件號(hào)和技術(shù)規(guī)范的HBLED，不一定擁有完全相同的VF值。當(dāng)通過(guò)兩個(gè)HBLED的電流IF相同時(shí)，它們的后向電壓VF可能不同。 因此，通過(guò)恒定電壓的方式控制LED強(qiáng)度，可能會(huì)導(dǎo)致HBLED和HBLED之間的密度不同，并且要確保所有HBLED具有相同亮度，則必須提供一個(gè)電流控制。

　　不僅發(fā)光強(qiáng)度與通過(guò)HBLED的電流有關(guān)，色度也與HBLED電流有關(guān)。 為了保持HBLED顏色，HBLED必須采用恒定電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本解決方案將使用PWM（脈寬調(diào)制），從而在HBLED（光照強(qiáng)度）中提供一個(gè)更低的平均電流，而同時(shí)還能保持相同的瞬時(shí)電流（LED顏色）。

　　隨著HBLED電流增加，功耗也將增加。電流為350mA。壓降為3V的HBLED大約會(huì)消耗1瓦的電，如果不進(jìn)行正確的熱管理，這種耗散可能會(huì)導(dǎo)致HBLED過(guò)熱和長(zhǎng)期性能下降。熱設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面是，HBLED發(fā)光強(qiáng)度與LED結(jié)溫成反比，隨著溫度增加，發(fā)射器的顏色會(huì)進(jìn)入更高的波長(zhǎng)。

　　驅(qū)動(dòng)高亮度LED所面臨的難題

　　在低強(qiáng)度LED中，使用電阻來(lái)限制IF電流非常普遍。 在HBLED中，電阻的額定功率必須更高，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下。 因此，在HBLED系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）被用來(lái)提高效率和降低功耗。由于SMPS需要能源存儲(chǔ)組件（電感器和電容器），因此價(jià)格通常更貴；同時(shí)，SMPS還可能造成噪音或EMI問(wèn)題。

　　一組HBLED可以同時(shí)通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)使每個(gè)HBLED有不同的光照強(qiáng)度，但如果需要一個(gè)控制回路，每個(gè)HBLED會(huì)要求一個(gè)專(zhuān)用控制，因此對(duì)于大量HBLED來(lái)說(shuō)費(fèi)用過(guò)高。