作为第四代车用光源,LED 有许多优于其他传统光源的特色。为此剖析了车用LED 照明的可行性和先进性,介绍了其典型的驱动电路,并侧重研讨了LED 以及AFS 在轿车前照灯上运用现状。介绍了车用LED 照明面对的问题及应对办法,并对其未来开展进行了展望。
1 车用LED 照明的可行性和先进性
在轿车上运用照明光源大约开端于20 世纪初。最早运用的是煤油灯和乙炔灯,1910 年开端运用电光源,先后阅历了白炽灯、卤钨灯及高强度放电式气体灯HID(Intensity Discharge Lamp), 自1985 年开端进入了LED车用灯年代。一起LED 灯运用于自习惯前照体系AFS(AdapTIve Front LighTIng System)的技能随之呈现。
现在,LED 已被许多轿车厂商加以使用制造出各种车灯样式。宝马、福特、本田、丰田、奔跑、奥迪等着名品牌车为了进步各自的整体竞争力, 纷繁推出配有林林总总LED 车灯的新款轿车以招引顾客。LED 具有许多其他光源所不具有的长处:(1) 寿数长、抗震性好。LED 的运用寿数理论上可达5 万小时, 实践寿数也可达2 万小时( 一般的卤素灯泡仅为150 ~500 小时左右) , 一般都要超越轿车自身的寿数。别的,LED 的根本结构中没有易损可动部件, 故抗震功用十分好。(2) 节能环保。LED在低电压小电流的条件下就能够取得满足亮度, 其耗电量仅为相同亮度白炽灯的10%~20%;LED 光源中不含损害人体健康的汞, 生产过程和废弃物不会构成环境污染。(3) 呼应速度快。与白炽灯比较,LED 灯的呼应时刻现已到达了几十纳秒, 这样, 当选用LED 作为轿车尾灯时, 能够使后续轿车司机更早反响, 以削减交通事故的发作。(4) 体积小。细巧的LED 可使轿车风格的规划愈加自在、多样化, 从而使车型愈加时髦; 与传统光源比较,LED 信号灯体系的装置深度能够削减80 mm, 这一点关于轿车造型和内部零件安置具有重要意义。
现在轿车产业在全球经济中仍然是支柱产业, 并处在飞速开展的关键时期, 其必定会带动车用灯具的开展, 为LED 在轿车上的运用供给宽广的商场空间。
2 车用LED 照明的驱动电路
LED 归于电流操控型半导体器材, 图1 是LED 的伏安特性曲线。由图1 可知, 此曲线比较陡, 在正导游通之前LED 简直无电流流过; 当正向电压超越敞开电压时,电流就急剧上升, 发光亮度L 与正向电流IF近似成正比:L=KIF, 其间K 为份额系数, 故能够经过操控LED 的IF来操控其发光亮度。因而, 为了保证其亮度的一致性, 一般选用恒流源驱动电路。
轿车电池作业电压规模为9 V~16 V, 一般情况下为12 V , 可是当轿车冷启动时蓄电池的电压可跌落到4 V, 而当蓄电池残缺由发电机直接供电时, 此电压可到达36 V 的高压。因而, 关于车用LED 灯具而言, 要可靠地恒流驱动LED 串, 驱动操控器有必要具有精确的电压和电流调理、维护电路和调光功用。因而, 规划一种稳压功用杰出而又恒流输出的驱动电路十分必要。
现在车用LED 驱动器一般选用两种办法操控正向电流。(1) 选用LED 的V-I 曲线确认发生预期正向电流所需要向LED 施加的电压。其缺陷为:LED 正向电压的任何改变都会导致LED 电流的改变, 其间的镇流电阻的压降和功耗会糟蹋功率和下降电池运用寿数。(2) 使用恒流源来驱动LED。因为此办法需要将LED 并联在电路中, 而驱动并联LED 需要在每个LED 串中放置一个镇流电阻, 这会导致功率下降和电流失配。因而, 这两种办法都不能充分体现LED 应有的优越性。为了战胜现有车用LED 驱动器的缺陷, 呈现了车用LED 阵列的高效智能驱动办法。该办法选用了半桥式DC-DC 改换技能、全波整流技能、光电耦合技能等, 保证了整个驱动电路的作业功率; 提出了根据嵌入式体系的智能操控计划, 此计划选用智能PWM 稳流操控和调光操控, 具有负载开路/短路维护和过流过压维护功用。图2 为LED阵列智能驱动试验电路。
如图2 所示,CPU 输出两路完全倒相对称的PWM信号A、B, 别离作用在开关器材上, 使其轮番导通; 经过高频变压器T 将能量耦合到次级, 再经快康复二极管D1、D2 进行全波整流, 以完成对LED 阵列的驱动。LED阵列驱动回路的光电耦合器, 完成对LED 阵列驱动电流的监测, 并反应到CPU, 构成一种智能电流负反应的闭环操控体系, 以保证驱动电流的安稳的可靠性。
车用LED 驱动电路的集成化和智能化程度越来越高。相似PMU( 电源办理单元)的芯片及封装的小型化将逐步替代多个单一功用电路进行组合的办法, 以习惯板级空间十分有限的车载运用。一起, 因为单片机、DSP 等操控芯片以及嵌入式技能的不断开展, 可经过软件技能完成车用照明体系的主动化, 这样LED 的恒流驱动精度以及亮度的主动调理会愈加精确。智能化操控现已成为新一代车用LED 驱动器的规划理念。