車用LED照明技術及現(xiàn)狀分析

　　摘要： 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對汽車節(jié)能減排及安全性能的要求越來越高，汽車照明系統(tǒng)的節(jié)能與安全問題已成為該領域研究的熱點。作為第四代車用光源，LED 有很多優(yōu)于其他傳統(tǒng)光源的特點。為此分析了車用LED 照明的可行性和先進性，介紹了其典型的驅動電路，并著重研究了LED 以及AFS 在汽車前照燈上應用現(xiàn)狀。介紹了車用LED 照明面臨的問題及應對措施，并對其未來發(fā)展進行了展望。

　　隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高， 汽車在日常生活中的使用越來越多， 因此汽車節(jié)能減排及行車安全的要求日益提高。汽車照明系統(tǒng)是保障汽車安全行駛的關鍵部件， 光源又是汽車照明系統(tǒng)的關鍵。發(fā)光二極管（LED）作為第四代車用光源具有壽命長、能耗低、體積小、響應快、單色性好等諸多優(yōu)點， 順應了未來汽車的安全、節(jié)能、緊湊、時尚的發(fā)展趨勢。相信隨著汽車工業(yè)的成熟以及LED 芯片、封裝、散熱等技術突飛猛進的發(fā)展，LED 在汽車照明系統(tǒng)中的應用會越來越廣， 規(guī)模會越來越大。

　　1 車用LED 照明的可行性和先進性

　　在汽車上使用照明光源大約開始于20 世紀初。最先使用的是煤油燈和乙炔燈，1910 年開始使用電光源，先后經(jīng)歷了白熾燈、鹵鎢燈及高強度放電式氣體燈HID（Intensity Discharge Lamp）， 自1985 年開始進入了LED車用燈時代。同時LED 燈應用于自適應前照系統(tǒng)AFS（Adaptive Front Lighting System）的技術隨之出現(xiàn)。

　　目前，LED 已被眾多汽車廠商加以利用制造出各種車燈款式。寶馬、福特、本田、豐田、奔馳、奧迪等著名品牌車為了提高各自的總體競爭力， 紛紛推出配有各式各樣LED 車燈的新款轎車以吸引顧客。LED 具有很多其他光源所不具備的優(yōu)點：（1） 壽命長、抗震性好。LED 的使用壽命理論上可達5 萬小時， 實際壽命也可達2 萬小時（ 普通的鹵素燈泡僅為150 ～500 小時左右） ， 一般都要超過汽車本身的壽命。另外，LED 的基本結構中沒有易損可動部件， 故抗震性能非常好。（2） 節(jié)能環(huán)保。LED在低電壓小電流的條件下就能夠獲得足夠亮度， 其耗電量僅為相同亮度白熾燈的10%～20%；LED 光源中不含危害人體健康的汞， 生產(chǎn)過程和廢棄物不會造成環(huán)境污染。（3） 響應速度快。與白熾燈相比，LED 燈的響應時間已經(jīng)達到了幾十納秒， 這樣， 當采用LED 作為汽車尾燈時， 可以使后續(xù)汽車司機更早反應， 以減少交通事故的發(fā)生。（4） 體積小。小巧的LED 可使汽車風格的設計更加自由、多樣化， 從而使車型更加時尚； 與傳統(tǒng)光源相比，LED 信號燈系統(tǒng)的安裝深度可以減少80 mm， 這一點對于汽車造型和內(nèi)部零件布置具有重要意義。

　　目前汽車產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟中仍然是支柱產(chǎn)業(yè)， 并處在飛速發(fā)展的關鍵時期， 其必定會帶動車用燈具的發(fā)展， 為LED 在汽車上的應用提供廣闊的市場空間。

　　2 車用LED 照明的驅動電路

　　LED 屬于電流控制型半導體器件， 圖1 是LED 的伏安特性曲線。由圖1 可知， 此曲線比較陡， 在正向導通之前LED 幾乎無電流流過； 當正向電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升， 發(fā)光亮度L 與正向電流IF近似成正比：L=KIF， 其中K 為比例系數(shù)， 故可以通過控制LED 的IF來控制其發(fā)光亮度。因此， 為了保證其亮度的一致性， 通常采用恒流源驅動電路。

　　汽車電池工作電壓范圍為9 V～16 V， 通常情況下為12 V ， 但是當汽車冷啟動時蓄電池的電壓可跌落到4 V， 而當蓄電池缺損由發(fā)電機直接供電時， 此電壓可達到36 V 的高壓。因此， 對于車用LED 燈具而言， 要可靠地恒流驅動LED 串， 驅動控制器必須具備精確的電壓和電流調(diào)節(jié)、保護電路和調(diào)光功能。因此， 設計一種穩(wěn)壓性能良好而又恒流輸出的驅動電路十分必要。