到2015年, 高亮度(HB)LED的市场规模估量将到达202 亿美元( 数据来历:Strategies Unlimited)。驱动这种增加的要害运用领域之一是轿车规划中运用的LED,包含前灯、白日行车灯、刹车灯、外表显现板背光照明、各种车内梳妆照明等。这种令人惊叹的增加速度不只是由于LED具有高牢靠性、低功耗以及更紧凑的外形尺度,还由于LED可以用来完成立异规划,例如可转向前灯和防眩调光等。在轿车环境中,一切这些改善都有必要优化,一起还要接受相对苛刻的轿车电气及物理环境的检测。不用说,这些解决方案还有必要十分扁平、占板面积十分紧凑,一起可以进步整体性价比。
虽然LED用于白日行车灯、刹车灯、转向指示灯和内部照明现已多年,可是少量特定于前灯的运用仍是不久前才呈现的,例如运用于奥迪A8和R8以及雷克萨斯LS600h的前灯。不过,在曩昔一年间,多家轿车制作商现已在其最盛行的车型中引入了LED前灯。2014 年,丰田为其最热销的卡罗拉车型引入了LED前灯,此外,丰田的其他几款车型也选用了LED前灯。本田、日产、保时捷和奥迪也在大多数行将上市的车型中引入了LED前灯。许多人估量,2014年LED前灯市场规模将超越30亿美元。
轿车照明体系规划师面对的最大应战之一是怎样充分发挥最新一代HB LED的一切优势。HB LED一般需求一个精确和高功率的直流电流源和一种调光办法。LED驱动器IC规划有必要可以在多种条件下满意这些要求。因而,电源转化解决方案有必要功率十分高、功用十分牢靠,一起有必要十分紧凑,并具有很高的性价比。可以说,就驱动HB LED而言,要求最苛刻的运用之一便是轿车前灯运用,由于这类运用须接受苛刻的轿车电气环境的检测,有必要供给很大的功率(一般状况下为50W~75W),有必要可以放进热量和空间都受限的外罩中,与此一起还有必要坚持赋有吸引力的本钱结构。
轿车LED前灯
尺度小、寿数极长、低功耗、强壮的调光才能等优势是HB LED前灯得到广泛选用的催化剂。几年前,奥迪、戴姆勒、雷克萨斯等轿车制作商都开端选用LED,以规划十分异乎寻常的行车灯或前灯的“眉毛”,以此显示其品牌的异乎寻常。在歌颂的宝石眼规划、保时捷的4象限规划以及许多新呈现的规划中,LED前灯规划都表现了相似的趋势。
将LED用于轿车前灯有几种积极影响。首要,这种前灯不需求替换,由于其固态器材寿数超越10万小时(11.5年运用年限),这超越了车辆的运用寿数。因而轿车制作商可以永久性地将LED嵌入到前灯规划中,而无需考虑替换问题。这使前灯的样式可以有很大的改动,由于LED照明体系不需求氙气灯(HID)或卤素灯那样的深度或面积。在靠输入电功率供给光输出(以流明为单位)时,HB LED的功率也比卤素灯高(并且不久就将高于HID ) .这有两个方面的积极影响。首要,LED照明体系从轿车总线耗费的电功率较低,这在电动型轿车和混合动力轿车中特别重要,而平等重要的是,LED照明体系减少了需求从外壳散出的热量,然后无需任何粗笨、贵重的散热装置。最终,经过运用HB L E D阵列,并以电子办法改动其方向或对其进行调光,这样的解决方案可规划成在许多不同的行进条件下优化照明。
规划参数
为了保证最佳功用和较长的作业寿数,LED需求一种有用的驱动电路。这类驱动器IC有必要供给精确的直流电流源,并且不管输入电源的改动规模有多宽,都要供给严格操控的LED电压调理。轿车电池总线中见到的极点电压规模为冷发起/启停状况下的4.7V至负载突降状况下的60V.但更常见的是,电池总线电压在通常状况下作业在9V~16V.由于许多这类新式LED前灯运用运用4至8个串联HB LED,且电压降为12V~25V,而电池总线电压规模或许为4.7V~60V,所以需求升降压拓扑给LED供电,其原因是输入电压或许高于、低于或等于所需的LED串电压。其次,LED驱动器有必要供给一种调光办法,并供给多种维护功用,以防遭受LED开路或短路问题。除了可在电气环境十分苛刻的轿车电源总线牢靠作业,LED驱动器还有必要具有高性价比和占用空间小的特色。
一种新式同步升降压HB LED驱动器
凌力尔特公司的LT3791 LED驱动器可以应对上述窘境。LT3791是一款同步升降压DC/DC LED驱动器和电压操控器,可供给超越100W的LED功率。其4.7V~60V输入电压规模使该器材十分合适多种运用,包含轿车、货车,乃至航空电子设备的HB LED前灯。相同,其输出电压可以在0V~60V规模内设置,然后使其可以在单串中驱动多个LED。
图1所示为一个典型 50W前灯运用。该运用运用单个电感精确地调理25V/2ALED串,供给50W LED功率。这个电路供给50:1 PWM调光比,能很好地满意防眩光主动调光要求。输入和输出LED电流遭到监督,一起供给毛病维护,以接受并陈述开路或短路LED状况。
图1:具50:1调光比、功率达98%的50W(25V、2A)升降压LED驱动器。
其内部4开关升降压操控器可以在高于、低于或等于输出电压的输入电压下作业,十分合适轿车运用。降压、直通和升压作业形式之间的转化是无缝的,虽然电源电压改动规模很宽,也能供给杰出安稳的输出。LT3791的共同规划选用3个操控环路,监督输入电流、LED电流和输出电压,然后供给最佳的功用和牢靠性。
LT3791选用4个外部开关MOSFET,可以以高达98%的功率接连供给从5W直至超越100W的LED功率,参见图2.在以惯例办法供电的车辆中,高功率很重要,可最大极限下降对散热办法的需求,完成占板面积十分紧凑的扁平解决方案。而在电动轿车中,这种功率节约还延长了两次充电之间车辆可行进的路程。
图2:图1中的LED功率。
±6%的LED电流精确度保证了一个LED串中的每个LED都有稳定亮度,一起,±2%的输出电压精确度可用来供给几种LED维护功用,并且还使转化器可以作为稳定电压源作业。LT3791可按照运用要求,运用模仿或PWM调光。此外,其开关频率可在200kHz~700kHz设定,或同步至一个外部时钟。其他功用包含输出断开、输入和输出电流监督,以及集成的毛病维护。