引 言

　　相对于传统的卤素低压照明模式，采用高亮度LED作为汽车照明系统的照明设备可带来诸多好处。高亮度LED能以相对较小的功率消耗来提供更高的亮度，并能通过简单的电流控制来获得很宽的调光范围，而其低成本、低功耗、快速接通时间、长寿命、结构坚固、外围电路简单、受振动影响小等特点更可带来绝对的经济优势。高亮度LED照明也给汽车电子产品设计师和制造商带来了全新的机遇和挑战。

　　为确保高亮度LED最佳的性能和长久的工作寿命，需要搭建有效的驱动电路。针对汽车照明系统中要求控制简单、节能环保、高效安全等特点，笔者采用凌力尔特公司的4通道LED驱动器LT3476来驱动多个LED发光，使用Microchip公司的8位单片机PIC16F873A输出不同占空比的PWM脉冲来动态控制其发光强度，并使用热敏电阻搭建反馈回路进行自热管理，同时采用光敏电阻进行亮度的自动调节。

　　1 硬件设计

　　1.1 汽车高亮度LED照明系统设计参数

　　在汽车照明系统中，LED驱动电路必须能够从相当苛刻的汽车电源总线中获取工作电源，同时兼顾应用成本和空间效益。在实际应用中，为获取所需亮度的照明光源，需采取多个LED串联、并联或串并联混合的结构。同时，为保证LED的使用寿命，需根据LED阵列结构及LED的正向电压降(VF)和驱动电流(IF)来设计合法的电路。表1列举了一个典型的高电流白光LED的正向电压降与驱动电流之间的关系。

　　汽车电源总线提供标称值为12 V的电源，由表1可以看出，根据不同应用而导致的LED颜色和亮度差异，其允许的电压范围为2.68～4.88 V。若采用单个至3个LED组成(串联)LED阵列，则需使用降压型LED驱动器将汽车总线电源电压降至一个比较合适的范围。同样，在诸如汽车头灯、转向灯等需多个(8个以上)LED串联组成阵列使用的应用场合，需采用升压型LED驱动器将输出电压调整至比较合适的范围。在汽车照明系统中，一般只需输出光通量范围为150～800 lm。本设计采用Cree公司的XLamp XR-E LED，其理论上可达到100 lm/W的发光效率，考虑到终端用户不同的照明亮度需求，使用单通道多LED串联、多通道并联的组合LED阵列结构。

　　汽车照明系统中要求进行设备的调光控制，需要所选LED驱动器提供方便的调节输出电流来控制LED亮度的方案。通常情况下，可采用外部SET电阻、线性调节和PWM调节等技术来控制LED的亮度，上述方法各有利弊。在LED驱动器外部使用SET电阻的方式缺乏灵活性，无法让用户进行动态调节。线性调节可动态控制LED的亮度，但会降低LED的效率，并引起白光LED朝向黄色光谱的色彩偏移。相比较而言，PWM调节技术的优势十分明显，当PWM脉冲为有效高电平或低电平时， LED输入电流分别为最大或0，其导通时间受控于PWM引脚输入脉冲的占空比。由于LED始终工作于相同的电流条件下，通过施加一个PWM信号来控制LED亮度的做法，可以在不改变彩色的情况下实现对LED亮度的动态调节。

　　在照明系统中使用高亮度LED的优势在于：输入电流变化较大(25%以内)时，人眼无法察觉到亮度变化，但均普遍存在LED的自热问题，需添加额外的热管理单元，主要用于在温度增加时反馈电压信号至MCU控制单元，改变MCU输出PWM脉冲信号的占空比来降低LED的亮度，从而减少LED的辐射热。实际应用中，汽车照明系统应能感应环境的光强，并据此自动改变LED阵列的输出光通量，达到节能减耗的目的。