LED汽車燈優(yōu)缺點(diǎn)-性能前景分析等總結(jié)

結(jié)業(yè)論文班級(jí)：電氣1426姓名：王師豪學(xué)號(hào)：1404313221老師：陳少雄時(shí)間：2016年4月21日

LED在汽車照明領(lǐng)域的應(yīng)用分析隨著照明技術(shù)的不斷發(fā)展，以及政府政策的不斷支持，LED光效的不斷提高，產(chǎn)品已經(jīng)漸漸解決了價(jià)格高、局面單一等問(wèn)題。LED的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越普及，在現(xiàn)在汽車普及率極高的狀況下，LED照明技術(shù)和汽車照明產(chǎn)生越來(lái)越緊密的聯(lián)系LED汽車燈的優(yōu)點(diǎn)一、節(jié)能：是由發(fā)光二極管干脆由電能轉(zhuǎn)化為光能，較一般汽車燈泡耗電僅相當(dāng)于傳統(tǒng)燈的1/10，能更好的節(jié)約油耗，愛(ài)護(hù)汽車電路不被過(guò)高的負(fù)載電流燒壞。二、環(huán)保：光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，既沒(méi)有熱量，也沒(méi)有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒(méi)有污染不含汞元素，可以平安觸摸，屬于典型的綠色照明光led源。三、壽命長(zhǎng)：燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢\(yùn)用壽命可達(dá)8-10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。（具有一次更換，終身運(yùn)用的特點(diǎn)）四、高亮度，耐高溫。（電能干脆轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)熱小，完全可用手觸摸，平安放心）五、體積小。計(jì)者可以隨意變換燈具模式，令汽車造型多樣化。汽車廠商青睞LED，完全是LED本身的優(yōu)點(diǎn)所確定的。六、穩(wěn)定性能好，led抗震性能強(qiáng)：樹脂封裝，不易碎裂，簡(jiǎn)單貯存和運(yùn)輸。七、發(fā)光純度高，色調(diào)清楚艷麗，無(wú)需燈罩濾光，光波誤差在10納米以內(nèi)。八、反應(yīng)速度快，無(wú)須熱啟動(dòng)時(shí)間，微秒內(nèi)即可發(fā)光，傳統(tǒng)玻殼燈泡則有0.3秒延遲，可防止追尾，保證行車平安。LED汽車燈的缺點(diǎn)一：LED車燈比一般車燈成本高。（目前隨著LED應(yīng)用的不斷普及，價(jià)格將進(jìn)一步降低）二：汽車大燈普及困難，散熱性不好，散熱處理不好簡(jiǎn)單光衰，影響車燈運(yùn)用壽命。三：現(xiàn)無(wú)出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，同款產(chǎn)品用不同LED生產(chǎn)價(jià)格相差1-2倍現(xiàn)象都有。LED汽車照明技術(shù)及現(xiàn)狀分析作為第四代車用光源，LED有許多優(yōu)于其他傳統(tǒng)光源的特點(diǎn)。為此分析了車用LED照明的可行性和先進(jìn)性，介紹了其典型的驅(qū)動(dòng)電路，并著重探討了LED以及AFS在汽車前照燈上應(yīng)用現(xiàn)狀。介紹了車用LED照明面臨的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)其將來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

1車用LED照明的可行性和先進(jìn)性

在汽車上運(yùn)用照明光源大約起先于20世紀(jì)初。最先運(yùn)用的是煤油燈和乙炔燈，1910年起先運(yùn)用電光源，先后經(jīng)驗(yàn)了白熾燈、鹵鎢燈及高強(qiáng)度放電式氣體燈HID(IntensityDischargeLamp)，自1985年起先進(jìn)入了LED車用燈時(shí)代。同時(shí)LED燈應(yīng)用于自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS(AdaptiveFrontLightingSystem)的技術(shù)隨之出現(xiàn)。

目前，LED已被眾多汽車廠商加以利用制造出各種車燈款式。寶馬、福特、本田、豐田、奔馳、奧迪等著名品牌車為了提高各自的總體競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛推出配有各種各樣LED車燈的新款轎車以吸引顧客。LED具有許多其他光源所不具備的優(yōu)點(diǎn)：(1)壽命長(zhǎng)、抗震性好。LED的運(yùn)用壽命理論上可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)，實(shí)際壽命也可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)(一般的鹵素?zé)襞輧H為150～500小時(shí)左右)，一般都要超過(guò)汽車本身的壽命。另外，LED的基本結(jié)構(gòu)中沒(méi)有易損可動(dòng)部件，故抗震性能特別好。(2)節(jié)能環(huán)保。LED在低電壓小電流的條件下就能夠獲得足夠亮度，其耗電量?jī)H為相同亮度白熾燈的10%～20%;LED光源中不含危害人體健康的汞，生產(chǎn)過(guò)程和廢棄物不會(huì)造成環(huán)境污染。(3)響應(yīng)速度快。與白熾燈相比，LED燈的響應(yīng)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了幾十納秒，這樣，當(dāng)采納LED作為汽車尾燈時(shí)，可以使后續(xù)汽車司機(jī)更早反應(yīng)，以削減交通事故的發(fā)生。(4)體積小。小巧的LED可使汽車風(fēng)格的設(shè)計(jì)更加自由、多樣化，從而使車型更加時(shí)尚;與傳統(tǒng)光源相比，LED信號(hào)燈系統(tǒng)的安裝深度可以削減80mm，這一點(diǎn)對(duì)于汽車造型和內(nèi)部零件布置具有重要意義。

目前汽車產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)中仍舊是支柱產(chǎn)業(yè)，并處在飛速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，其必定會(huì)帶動(dòng)車用燈具的發(fā)展，為L(zhǎng)ED在汽車上的應(yīng)用供應(yīng)廣袤的市場(chǎng)空間。2車用LED照明的驅(qū)動(dòng)電路

LED屬于電流限制型半導(dǎo)體器件，圖1是LED的伏安特性曲線。由圖1可知，此曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ癓ED幾乎無(wú)電流流過(guò);當(dāng)正向電壓超過(guò)開啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，發(fā)光亮度L與正向電流IF近似成正比：L=KIF，其中K為比例系數(shù)，故可以通過(guò)限制LED的IF來(lái)限制其發(fā)光亮度。因此，為了保證其亮度的一樣性，通常采納恒流源驅(qū)動(dòng)電路。

汽車電池工作電壓范圍為9V～16V，通常狀況下為12V，但是當(dāng)汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)蓄電池的電壓可跌落到4V，而當(dāng)蓄電池缺損由發(fā)電機(jī)干脆供電時(shí)，此電壓可達(dá)到36V的高壓。因此，對(duì)于車用LED燈具而言，要牢靠地恒流驅(qū)動(dòng)LED串，驅(qū)動(dòng)限制器必需具備精確的電壓和電流調(diào)整、愛(ài)護(hù)電路和調(diào)光功能。因此，設(shè)計(jì)一種穩(wěn)壓性能良好而又恒流輸出的驅(qū)動(dòng)電路特別必要。

目前車用LED驅(qū)動(dòng)器一般采納兩種方法限制正向電流。(1)采納LED的V-I曲線確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所須要向LED施加的電壓。其缺點(diǎn)為：LED正向電壓的任何變更都會(huì)導(dǎo)致LED電流的變更，其中的鎮(zhèn)流電阻的壓降和功耗會(huì)奢侈功率和降低電池運(yùn)用壽命。(2)利用恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。因?yàn)榇朔椒氁獙ED并聯(lián)在電路中，而驅(qū)動(dòng)并聯(lián)LED須要在每個(gè)LED串中放置一個(gè)鎮(zhèn)流電阻，這會(huì)導(dǎo)致效率降低和電流失配。因此，這兩種方法都不能充分體現(xiàn)LED應(yīng)有的優(yōu)越性。為了克服現(xiàn)有車用LED驅(qū)動(dòng)器的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了車用LED陣列的高效智能驅(qū)動(dòng)方法。該方法采納了半橋式DC-DC變換技術(shù)、全波整流技術(shù)、光電耦合技術(shù)等，確保了整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的工作效率;提出了基于嵌入式系統(tǒng)的智能限制方案，此方案采納智能PWM穩(wěn)流限制和調(diào)光限制，具有負(fù)載開路/短路愛(ài)護(hù)和過(guò)流過(guò)壓愛(ài)護(hù)功能。圖2為L(zhǎng)ED陣列智能驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)電路。

如圖2所示，CPU輸出兩路完全倒相對(duì)稱的PWM信號(hào)A、B，分別作用在開關(guān)器件上，使其輪番導(dǎo)通;通過(guò)高頻變壓器T將能量耦合到次級(jí)，再經(jīng)快復(fù)原二極管D1、D2進(jìn)行全波整流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED陣列的驅(qū)動(dòng)。LED陣列驅(qū)動(dòng)回路的光電耦合器，完成對(duì)LED陣列驅(qū)動(dòng)電流的監(jiān)測(cè)，并反饋到CPU，形成一種智能電流負(fù)反饋的閉環(huán)限制系統(tǒng)，以確保驅(qū)動(dòng)電流的穩(wěn)定的牢靠性。

車用LED驅(qū)動(dòng)電路的集成化和智能化程度越來(lái)越高。類似PMU(電源管理單元)的芯片及封裝的小型化將漸漸取代多個(gè)單一功能電路進(jìn)行組合的方法，以適應(yīng)板級(jí)空間特別有限的車載應(yīng)用。同時(shí)，由于單片機(jī)、DSP等限制芯片以及嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，可通過(guò)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)車用照明系統(tǒng)的自動(dòng)化，這樣LED的恒流驅(qū)動(dòng)精度以及亮度的自動(dòng)調(diào)整會(huì)更加精確。智能化限制已經(jīng)成為新一代車用LED驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)理念。

3汽車LED前照燈

由于汽車前照燈在行車平安中具有重要的作用，因此LED前照燈是最難也是最終投入運(yùn)用的。以前，LED前照燈只應(yīng)用在概念車上，隨著LED照明技術(shù)以及汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，LED前照燈的應(yīng)用范圍已從概念車、豪華車向中檔車甚至一般車型過(guò)渡，并且照明發(fā)光強(qiáng)度已達(dá)到白熾燈的水平。

汽車前照燈包括遠(yuǎn)光燈和近光燈。在夜間行駛時(shí)，遠(yuǎn)光燈應(yīng)保證照亮車前100m、高2m處范圍內(nèi)的物體，且亮度勻稱;近光燈不但要保證車前40m司機(jī)能看清障礙物，而且不能讓迎面而來(lái)的駕駛員或行人產(chǎn)生眩光，以確保汽車在夜間交會(huì)車行駛時(shí)的平安。

傳統(tǒng)汽車前照燈輸出近光和遠(yuǎn)光兩種功能的光束，且每種光束分布模式均呈靜態(tài)分布，詳細(xì)的光照分布也都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，此系統(tǒng)射出的光束分布于有限的角度范圍，在一些較為困難的路況下(如轉(zhuǎn)彎)極易產(chǎn)生視覺(jué)盲區(qū)。另外，傳統(tǒng)汽車前照明系統(tǒng)不具備自動(dòng)調(diào)整光束分布的功能，近光光束和遠(yuǎn)光光束之間的變換需駕駛員手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)，這樣在來(lái)往車輛常見(jiàn)的行車環(huán)境下，車輛之間簡(jiǎn)單產(chǎn)生眩目光。為了克服傳統(tǒng)汽車前照燈的上述缺點(diǎn)，自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS應(yīng)運(yùn)而生。

AFS是一種能使駕駛員更好地適應(yīng)各種速度、道路類型和天氣條件的變更，提高駕駛平安性的前照燈系統(tǒng)。其工作原理如下：當(dāng)汽車進(jìn)入特別的道路狀況(如彎道)時(shí)，由于方向盤和速度發(fā)生變更，角度傳感器和速度傳感器傳輸?shù)诫娍貑卧?ECU)的信號(hào)就相應(yīng)發(fā)生了變更。ECU捕獲到這些信號(hào)變更，同時(shí)推斷車輛進(jìn)入了哪種彎道，并發(fā)出相應(yīng)的指令給前照燈的限制單元，