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选车前必读!汽车LED照明系统的设计与突破

2015-07-29 作者: 来源:中照网 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 一直以来,汽车的刹车灯、转向信号灯、倒车灯以及车尾雾灯都采用21W到27W、亮度为280至570流明的钨丝灯泡作为光源。车尾灯、泊车灯、车侧显示灯以及转向信号闪灯采用4W至10W、亮度为40至130流明的钨丝灯泡,汽车头灯则采用高亮度的氙气荧光管(HID)。


  在天气寒冷的时候,启动装置会令电池供电电压大幅下跌,图2显示“冷启动”测试的典型波形。

  “冷启动”测试的典型波形

  由于LED驱动器的输入供电端连接电池的输入端,因此像刹车灯这类涉及驾驶安全的汽车灯必须不受负载断电及冷启动的影响,甚至必须能够在这种情况下继续正常运行。在典型的情况下,12V总线系统的输入范围为6V到42V,24V总线系统的输入电压范围为12V到60V。

  LED驱动技术

  电阻限流是LED驱动方法之一,其优点是成本较低、设计简单;缺点是电流会随着正向电压和驱动电压的不同而改变,所以LED发出的亮度会改变。当电池电压比较高时,驱动的效率很差,因为此时大部分的功率会消耗在电阻上。此外,限流电阻会产生很大的热量,导致散热的问题。所以这是一个简单、但并不是一个最高效的方法。

  第二种方法是线性稳流器,也叫恒流源。它的优点是设计简单、电流恒定;缺点是效率很低,而且随着输入电压的升高,线性芯片承载的压降也就越大,所以线性芯片也会产生很大的热量。但它改善了电阻限流方法中电流波动的缺点。

  除了以上两种方法,还有一种开关电源式的驱动方法。表1是三种不同方法的比较,用开关电源作为LED驱动的方法具有很高的效率,而且电流恒定。由于开光电源转换器的效率较高,因此被越来越多的车灯生产商使用。其最大的缺点是设计线路要复杂些,而且成本相对较高。

三种LED驱动方法比较

  汽车照明中为什么要用到升压/降压LED驱动器呢?这是因为电池电压是波动的,在电压波动时,我们需要保持流过LED的电流恒定,升压/降压LED驱动器可以确保无论输入电压高于还是低于输出电压,电流都能保持恒定。这保证了在负载断电和冷启动的时候,和安全有关的照明灯可以保持恒定的亮度。另外,多样化的 LED汽车照明应用也需要不同的LED驱动器拓扑结构。部分汽车灯生产商希望能够有一个LED驱动平台可以适用于不同灯光系统的不同LED配置。升压/降压LED驱动器是大部分高亮度汽车灯光系统的理想驱动器解决方案。

  LM3423(图3)是NS公司一款升压/降压LED驱动器芯片,它不仅可以提供快速的调光控制、可靠的保护和故障显示等功能,还可以配置升压、浮动降压及浮动的升压/降压LED驱动器,满足不同的LED车载驱动的要求。

  LM3423升压/降压应用原理图

  用于LED背光系统的升压LED驱动器

  在一般的应用情况下,我们都会采用升压恒流LED驱动器驱动多串数量较多的LED,采用这种配置的LED背光系统可为汽车仪表板及导航系统显示器提供背光。另外,汽车仪表板显示器必须加设调光控制功能,以便控制LED背光灯的亮度。如在周围环境较光亮时可以调高亮度,而在周围环境较暗时,可以调低亮度,以防驾驶者的眼睛无法适应急剧的亮度转变,影响驾驶安全。此外,具有PWM调光功能的控制器必须具有很好的对比度,即具有很好的线性调整度。

  PWM信号是串脉冲信号,我们可以通过切换电流开关来控制脉冲的发射,令LED发出超过100Hz的闪光,这样在视觉上我们就会觉得亮度已减,因为人眼会将亮度过滤/平均化。调光功能的好坏是通过调光的占空比来实现的,如果器件的占空比很小,那么调光的范围就会较大,具有更好的线性度。通常有两种方法:一种是模拟的信号调光,另一种是PWM信号的调光。由于模拟调光是通过改变LED的电流实现的,当 LED的电流改变的时候,LED的颜色也会发生变化,所以我们通常会选用PWM调光作为亮度控制方法。采用这种方法时,LED要么导通,要么关断,不会使 LED的颜色发生变化。

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