高亮度LED在汽车照明应用中的关键问题

1、高亮度led在汽车照明应用中的关键问题毋庸置疑，采纳高亮度照明将成为将来汽车的主要特征，这归功于led相对于传统的白炽光照明计划所具有的许多基本优势。此外，采纳led照明也可带动汽车设计技术和设计风格上的变幻。然而，正像任何创新技术一样，led在被广泛用于汽车照明之前，仍需要克服许多困难。关键特性1. 牢靠性与用法寿命led的预期用法寿命为5万个小时，而卤钨灯为2万个小时，钨白炽灯为3千个小时。相对于白炽灯，led的结构结实，不简单受振动影响，用法过程中光输出亮度也不会显然下降。基于多个led的照明计划还具备“冗余度”益处，即使一个led浮现故障，仍可以继续用法照明装置。正确用法led (特殊

2、是正确控制led的温度)，可有效延伸led的预期寿命。相反，假如温度过高，led很简单损坏。led应用在汽车照明上还牵涉许多法律定义问题。大多数国家对刹车灯或头灯故障灯亮或熄灭有明确定义。但对采纳多个led的灯，很难精确定义照明灯是否已经损坏。创造商与立法机构正在定义led的用法办法。2. 效率/每瓦流明与标准的白炽灯相比，led消耗每单位电能可以产生更多的光输出。但与卤素灯相比时，led的实际光输出的优势并不显然。最新的led具备精彩的流明每瓦数值，但某些数值是在优化条件下取得的，而通常不是在最高输出条件下获得的。普通而言，当led的增强时，光输出量并未呈线性增强。因此，即使led在0.5a

3、电流下输出x流明，它在1.0a电流下也不会输出2x流明。3. 响应速度以刹车灯和方向指示灯管为例，假设车辆时速为125公里/小时，即35米/秒时，白炽灯的热启动时光约为250毫秒，而反应快速的led可提早约8米距离发出刹车警告，从而有效避开汽车相撞。指示灯也是如此。4. 方向性另一个关键特性是led的发光方式。与白炽灯不同，led只透过一个表面发光，这对头灯与航图灯应用有益处，但可能不适合车厢照明灯其它照明应用(图1)。图1：与白炽灯不同，led发出光具有方向性。控制led的办法1. 电流控制led的一个基本问题是，led是由电流控制的器件，其降相对较低。最容易的办法是用法限制led的电流，但

4、该办法并不适合采纳额定电压为12v或24v电池的系统，由于电池的实际电压是从6v至18v或12v至36v。因此，假如需要保持亮度，就必需举行恒流控制。2. 电流的线性控制线性控制指通过线性调整器保持通过led的电流为常数。线性控制在某些状况下效率很低，例如，正向电压为3.5v的单1a(3w)led，需要调整器在保持1a电流的同时将的额定12v电源降至8.5v，这样用法3w led将铺张8.5w的功率。线性电流控制是产生噪声最少的技术，而且从角度看，线性电流控制最平安。3. 开关式调整器式开关恒流技术虽然产生的噪声较多，但它的效率更高。按照led的用法数量，可以采纳降压或降/升压调整器。4. e

5、mc问题必需尽量削减辐射与传导噪声，将噪声控制在容许极限内。虽然办法的频率固定，且相对较简单举行滤波，但因为led负载较为稳定，假如实行适当措施，磁滞控制器及pfm是合适的挑选。开关式调整器的进展趋势是频率将更高，以削减电感/的体积。这对汽车应用而言，这总是最佳的解决计划。将频率保持在较低的水平有助于避开干扰问题。基频的“颤动”或“扩展”技术的确有助于符合类似峰值emc测试要求，但最佳的办法是不产生任何辐射，而任何开关式调整器均难以实现这点。辐射热、传导热与热管理用法高亮度led的用户(特殊是汽车创造业)要濒临的关键问题与最大挑战之一，是led的自热问题。led的每瓦流明已取得了很大改进，但实

6、际上led的多数电能均转化成传导热。led能产生的适合车厢照明的辐射热较少，但在严寒气候中，头灯的辐射热却能有效地溶化透镜上的雪。因此，热管理是牢靠控制led的关键。热管理主要指温度增强时削减电流。用法高亮度led的优点是电流变幻较大时，眼睛无法察觉到亮度变幻。普通而言，电流下降25%，单个led的亮度变幻并不显然。但是，led会随温度与电流的变幻而转变色彩，这点是否会影响汽车照明应用仍有待探讨。led的频谱是否适用于照明，在普通夜视效果下是否会影响驾驶者的距离感，这些问题可能越发重要。采纳pwm办法来减低亮度比，而非直流电控制，可得到更大的光暗比例，且色温不会发生变幻，因此用pwm办法减低亮

7、度是较好的办法。但是，频率的挑选也很重要。普通认为频率为200hz比较好，由于人眼不会感觉200hz光的闪耀，此外较低的频率可确保处于低于开关式调整器的转换频率。但是，必需预见到头灯存在频闪效应的潜在问题。一种较为合适的办法是用法更高频率来调整led的亮度，从而避开“偏摆”效应。此外，必需谨慎挑选电感器，避开汽车内产生可听到的噪声。led的温度传感也是需要解决的问题。热敏电阻器是广泛用法的办法，但用法热敏电阻器必需非常当心，温度控制响应应设定为led需要削减的电流所对应的温度上限。当环境温度降低时，容易的温度控制可导致led的电流增强。图2给出了led对环境温度的典型响应要求。图2：led对环

8、境温度的典型响应要求。led的应用范围在汽车应用中，led主要被用来外部与内部照明。外部照明设备涉及热极限与emc问题，同时还有卸载负载测试的许多复杂标准，例如，电压是 40v、60v、80v，还是100v led的驱动必需符合汽车emc规格的严格要求。对于通过高效、电感开关式调整器驱动的led，符合上述要求有一定难度，全部预防措施将增强总体计划的成本。在外部照明应用领域，头灯、雾灯及指示灯是目标应用。因为led所具备的优点，可广泛用法led来营造车内舒服环境，比如仪表类照明灯、踏板照明灯、航图灯、后雾灯、汽车后刹车与指示灯，而用于显示汽车“消遣信息”的平板显示屏的混色背光照明及气氛照明将进一步增强led的应用。zetex的led产品用于容易开关led负载的bsp75器件，是具备esd庇护、过热、负载骤降、过电流与过电压庇护的牢靠的fet，适用于对电流高至1.2a的led举行开关。假如需要同时监控电流(如显示刹车led灯簇的故障)，zetex的电流监测器zxct1081能适应60v电压瞬变和125工作温度。针对汽车led控制，zetex提供一系列开关式调