高亮度LED在汽車照明應(yīng)用中的關(guān)鍵問題

1、高亮度led在汽車照明應(yīng)用中的關(guān)鍵問題毋庸置疑，采納高亮度照明將成為將來汽車的主要特征，這歸功于led相對于傳統(tǒng)的白熾光照明計劃所具有的許多基本優(yōu)勢。此外，采納led照明也可帶動汽車設(shè)計技術(shù)和設(shè)計風(fēng)格上的變幻。然而，正像任何創(chuàng)新技術(shù)一樣，led在被廣泛用于汽車照明之前，仍需要克服許多困難。關(guān)鍵特性1. 牢靠性與用法壽命led的預(yù)期用法壽命為5萬個小時，而鹵鎢燈為2萬個小時，鎢白熾燈為3千個小時。相對于白熾燈，led的結(jié)構(gòu)結(jié)實，不簡單受振動影響，用法過程中光輸出亮度也不會顯然下降?；诙鄠€led的照明計劃還具備“冗余度”益處，即使一個led浮現(xiàn)故障，仍可以繼續(xù)用法照明裝置。正確用法led (特殊

2、是正確控制led的溫度)，可有效延伸led的預(yù)期壽命。相反，假如溫度過高，led很簡單損壞。led應(yīng)用在汽車照明上還牽涉許多法律定義問題。大多數(shù)國家對剎車燈或頭燈故障燈亮或熄滅有明確定義。但對采納多個led的燈，很難精確定義照明燈是否已經(jīng)損壞。創(chuàng)造商與立法機構(gòu)正在定義led的用法辦法。2. 效率/每瓦流明與標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈相比，led消耗每單位電能可以產(chǎn)生更多的光輸出。但與鹵素?zé)粝啾葧r，led的實際光輸出的優(yōu)勢并不顯然。最新的led具備精彩的流明每瓦數(shù)值，但某些數(shù)值是在優(yōu)化條件下取得的，而通常不是在最高輸出條件下獲得的。普通而言，當(dāng)led的增強時，光輸出量并未呈線性增強。因此，即使led在0.5a

3、電流下輸出x流明，它在1.0a電流下也不會輸出2x流明。3. 響應(yīng)速度以剎車燈和方向指示燈管為例，假設(shè)車輛時速為125公里/小時，即35米/秒時，白熾燈的熱啟動時光約為250毫秒，而反應(yīng)快速的led可提早約8米距離發(fā)出剎車警告，從而有效避開汽車相撞。指示燈也是如此。4. 方向性另一個關(guān)鍵特性是led的發(fā)光方式。與白熾燈不同，led只透過一個表面發(fā)光，這對頭燈與航圖燈應(yīng)用有益處，但可能不適合車廂照明燈其它照明應(yīng)用(圖1)。圖1：與白熾燈不同，led發(fā)出光具有方向性?？刂苐ed的辦法1. 電流控制led的一個基本問題是，led是由電流控制的器件，其降相對較低。最容易的辦法是用法限制led的電流，但

4、該辦法并不適合采納額定電壓為12v或24v電池的系統(tǒng)，由于電池的實際電壓是從6v至18v或12v至36v。因此，假如需要保持亮度，就必需舉行恒流控制。2. 電流的線性控制線性控制指通過線性調(diào)整器保持通過led的電流為常數(shù)。線性控制在某些狀況下效率很低，例如，正向電壓為3.5v的單1a(3w)led，需要調(diào)整器在保持1a電流的同時將的額定12v電源降至8.5v，這樣用法3w led將鋪張8.5w的功率。線性電流控制是產(chǎn)生噪聲最少的技術(shù)，而且從角度看，線性電流控制最平安。3. 開關(guān)式調(diào)整器式開關(guān)恒流技術(shù)雖然產(chǎn)生的噪聲較多，但它的效率更高。按照led的用法數(shù)量，可以采納降壓或降/升壓調(diào)整器。4. e

5、mc問題必需盡量削減輻射與傳導(dǎo)噪聲，將噪聲控制在容許極限內(nèi)。雖然辦法的頻率固定，且相對較簡單舉行濾波，但因為led負(fù)載較為穩(wěn)定，假如實行適當(dāng)措施，磁滯控制器及pfm是合適的挑選。開關(guān)式調(diào)整器的進(jìn)展趨勢是頻率將更高，以削減電感/的體積。這對汽車應(yīng)用而言，這總是最佳的解決計劃。將頻率保持在較低的水平有助于避開干擾問題。基頻的“顫動”或“擴展”技術(shù)的確有助于符合類似峰值emc測試要求，但最佳的辦法是不產(chǎn)生任何輻射，而任何開關(guān)式調(diào)整器均難以實現(xiàn)這點。輻射熱、傳導(dǎo)熱與熱管理用法高亮度led的用戶(特殊是汽車創(chuàng)造業(yè))要瀕臨的關(guān)鍵問題與最大挑戰(zhàn)之一，是led的自熱問題。led的每瓦流明已取得了很大改進(jìn)，但實

6、際上led的多數(shù)電能均轉(zhuǎn)化成傳導(dǎo)熱。led能產(chǎn)生的適合車廂照明的輻射熱較少，但在嚴(yán)寒氣候中，頭燈的輻射熱卻能有效地溶化透鏡上的雪。因此，熱管理是牢靠控制led的關(guān)鍵。熱管理主要指溫度增強時削減電流。用法高亮度led的優(yōu)點是電流變幻較大時，眼睛無法察覺到亮度變幻。普通而言，電流下降25%，單個led的亮度變幻并不顯然。但是，led會隨溫度與電流的變幻而轉(zhuǎn)變色彩，這點是否會影響汽車照明應(yīng)用仍有待探討。led的頻譜是否適用于照明，在普通夜視效果下是否會影響駕駛者的距離感，這些問題可能越發(fā)重要。采納pwm辦法來減低亮度比，而非直流電控制，可得到更大的光暗比例，且色溫不會發(fā)生變幻，因此用pwm辦法減低亮

7、度是較好的辦法。但是，頻率的挑選也很重要。普通認(rèn)為頻率為200hz比較好，由于人眼不會感覺200hz光的閃耀，此外較低的頻率可確保處于低于開關(guān)式調(diào)整器的轉(zhuǎn)換頻率。但是，必需預(yù)見到頭燈存在頻閃效應(yīng)的潛在問題。一種較為合適的辦法是用法更高頻率來調(diào)整led的亮度，從而避開“偏擺”效應(yīng)。此外，必需謹(jǐn)慎挑選電感器，避開汽車內(nèi)產(chǎn)生可聽到的噪聲。led的溫度傳感也是需要解決的問題。熱敏電阻器是廣泛用法的辦法，但用法熱敏電阻器必需非常當(dāng)心，溫度控制響應(yīng)應(yīng)設(shè)定為led需要削減的電流所對應(yīng)的溫度上限。當(dāng)環(huán)境溫度降低時，容易的溫度控制可導(dǎo)致led的電流增強。圖2給出了led對環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求。圖2：led對環(huán)

8、境溫度的典型響應(yīng)要求。led的應(yīng)用范圍在汽車應(yīng)用中，led主要被用來外部與內(nèi)部照明。外部照明設(shè)備涉及熱極限與emc問題，同時還有卸載負(fù)載測試的許多復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)，例如，電壓是 40v、60v、80v，還是100v led的驅(qū)動必需符合汽車emc規(guī)格的嚴(yán)格要求。對于通過高效、電感開關(guān)式調(diào)整器驅(qū)動的led，符合上述要求有一定難度，全部預(yù)防措施將增強總體計劃的成本。在外部照明應(yīng)用領(lǐng)域，頭燈、霧燈及指示燈是目標(biāo)應(yīng)用。因為led所具備的優(yōu)點，可廣泛用法led來營造車內(nèi)舒服環(huán)境，比如儀表類照明燈、踏板照明燈、航圖燈、后霧燈、汽車后剎車與指示燈，而用于顯示汽車“消遣信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進(jìn)一步增強led的應(yīng)用。zetex的led產(chǎn)品用于容易開關(guān)led負(fù)載的bsp75器件，是具備esd庇護(hù)、過熱、負(fù)載驟降、過電流與過電壓庇護(hù)的牢靠的fet，適用于對電流高至1.2a的led舉行開關(guān)。假如需要同時監(jiān)控電流(如顯示剎車led燈簇的故障)，zetex的電流監(jiān)測器zxct1081能適應(yīng)60v電壓瞬變和125工作溫度。針對汽車led控制，zetex提供一系列開關(guān)式調(diào)