《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高亮度LED在汽車照明應(yīng)用中的若干關(guān)鍵問(wèn)題
摘要:  LED的一個(gè)基本問(wèn)題是,LED是由電流控制的器件,其電壓降相對(duì)較低。最簡(jiǎn)單的方法是使用電阻限制LED的電流,但該方法并不適合采用額定電壓為12V或24V電池的系統(tǒng),因?yàn)殡姵氐膶?shí)際電壓是從6V至18V或12V至36V。因此,如果需要保持亮度,就必須進(jìn)行恒流控制。
Abstract:
Key words :


 

圖1:與白熾燈不同,LED發(fā)出光具有方向性。
 

  控制LED的方法
 

  1. 電流控制
 

  LED的一個(gè)基本問(wèn)題是,LED是由電流控制的器件,其電壓降相對(duì)較低。最簡(jiǎn)單的方法是使用電阻限制LED的電流,但該方法并不適合采用額定電壓為12V或24V電池的系統(tǒng),因?yàn)?font class="f14">電池的實(shí)際電壓是從6V至18V或12V至36V。因此,如果需要保持亮度,就必須進(jìn)行恒流控制。
 

  2. 電流的線性控制
 

  線性控制指通過(guò)
 


 

  輻射熱、傳導(dǎo)熱與熱管理
 

  使用高亮度LED的用戶(特別是汽車制造業(yè))要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題與最大挑戰(zhàn)之一,是LED的自熱問(wèn)題。LED的每瓦流明已取得了很大改進(jìn),但事實(shí)上LED的多數(shù)電能均轉(zhuǎn)化成傳導(dǎo)熱。LED能產(chǎn)生的適合車廂照明的輻射熱較少,但在寒冷氣候中,頭燈的輻射熱卻能有效地融化透鏡上的雪。因此,熱管理是可靠控制LED的關(guān)鍵。
 

  熱管理主要指溫度增加時(shí)減少電流。使用高亮度LED的優(yōu)點(diǎn)是電流變化較大時(shí),眼睛無(wú)法察覺(jué)到亮度變化。一般而言,電流下降25%,單個(gè)LED的亮度變化并不明顯。
 

  但是,LED會(huì)隨溫度與電流的變化而改變顏色,這點(diǎn)是否會(huì)影響汽車照明應(yīng)用仍有待探討。LED的頻譜是否適用于照明,在一般夜視效果下是否會(huì)影響駕駛者的距離感,這些問(wèn)題可能更加重要。
 

  采用PWM方法來(lái)減低亮度比,而非直流電控制,可得到更大的光暗比例,且色溫不會(huì)發(fā)生變化,因此用PWM方法減低亮度是較好的方法。但是,頻率的選擇也很重要。一般認(rèn)為頻率為200Hz比較好,因?yàn)槿搜鄄粫?huì)感覺(jué)200Hz光的閃爍,此外較低的頻率可確保處于低于開關(guān)式調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換頻率。但是,必須預(yù)見(jiàn)到頭燈存在頻閃效應(yīng)的潛在問(wèn)題。一種較為合適的方法是使用更高頻率來(lái)調(diào)節(jié)LED的亮度,從而避免“偏擺”效應(yīng)。此外,必須謹(jǐn)慎選擇電感器,避免汽車內(nèi)產(chǎn)生可聽到的噪聲。
 

  LED的溫度傳感也是需要解決的問(wèn)題。熱敏電阻器是廣泛使用的方法,但使用熱敏電阻器必須十分小心,溫度控制響應(yīng)應(yīng)設(shè)定為L(zhǎng)ED需要減少的電流所對(duì)應(yīng)的溫度上限。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),簡(jiǎn)單的溫度控制可導(dǎo)致LED的電流增加。圖2給出了LED對(duì)環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求。
 


 

圖2:LED對(duì)環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求。
 

  LED的應(yīng)用范圍
 

  在汽車應(yīng)用中,LED主要被用來(lái)外部與內(nèi)部照明。外部照明設(shè)備涉及熱極限與EMC問(wèn)題,同時(shí)還有卸載負(fù)載測(cè)試的許多復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn),例如,電壓是40V、60V、80V,還是100V LED的驅(qū)動(dòng)電路必須符合汽車EMC規(guī)格的嚴(yán)格要求。對(duì)于通過(guò)高效、電感開關(guān)式調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)的LED,符合上述要求有一定難度,所有預(yù)防措施將增加總體方案的成本。在外部照明應(yīng)用領(lǐng)域,頭燈、霧燈及指示燈是目標(biāo)應(yīng)用。
 

  由于LED所具備的優(yōu)點(diǎn),可廣泛使用LED來(lái)營(yíng)造車內(nèi)舒適環(huán)境,比如儀表類照明燈、踏板照明燈、航圖燈、后霧燈、汽車后剎車與指示燈,而用于顯示汽車“娛樂(lè)信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進(jìn)一步增加LED的應(yīng)用。
 

  Zetex的LED產(chǎn)品
 

  用于簡(jiǎn)單開關(guān)LED負(fù)載的BSP75器件,是具備ESD保護(hù)、過(guò)熱、負(fù)載驟降、過(guò)電流與過(guò)電壓保護(hù)的可靠的FET,適用于對(duì)電流高至1.2A的LED進(jìn)行開關(guān)。
 

  如果需要同時(shí)監(jiān)控電流(如顯示剎車LED燈簇的故障),Zetex的電流監(jiān)測(cè)器ZXCT1081能適應(yīng)60V電壓瞬變和125℃工作溫度。針對(duì)汽車LED控制,Zetex提供一系列開關(guān)式調(diào)節(jié)器,驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)1A。ZXLD1350、ZXLD1360與ZXLD1362是磁滯降壓型轉(zhuǎn)換器,可以驅(qū)動(dòng)1W LED串和3W LED串。這些器件可確保用很少的元器件可靠地控制LED,并可以通過(guò)單一引腳,實(shí)現(xiàn)關(guān)閉、軟啟動(dòng)或PWM調(diào)光及溫度控制等功能。
 

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