《電子技術應用》
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高亮度LED在汽車照明應用中的若干關鍵問題
摘要:  LED的一個基本問題是,LED是由電流控制的器件,其電壓降相對較低。最簡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),因為電池的實際電壓是從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的一個基本問題是,LED是由電流控制的器件,其電壓降相對較低。最簡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),因為電池的實際電壓是從6V至18V或12V至36V。因此,如果需要保持亮度,就必須進行恒流控制。
 

  2. 電流的線性控制
 

  線性控制指通過
 


 

  輻射熱、傳導熱與熱管理
 

  使用高亮度LED的用戶(特別是汽車制造業(yè))要面臨的關鍵問題與最大挑戰(zhàn)之一,是LED的自熱問題。LED的每瓦流明已取得了很大改進,但事實上LED的多數(shù)電能均轉化成傳導熱。LED能產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的關鍵。
 

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

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

  采用PWM方法來減低亮度比,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。一般認為頻率為200Hz比較好,因為人眼不會感覺200Hz光的閃爍,此外較低的頻率可確保處于低于開關式調節(jié)器的轉換頻率。但是,必須預見到頭燈存在頻閃效應的潛在問題。一種較為合適的方法是使用更高頻率來調節(jié)LED的亮度,從而避免“偏擺”效應。此外,必須謹慎選擇電感器,避免汽車內產生可聽到的噪聲。
 

  LED的溫度傳感也是需要解決的問題。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,溫度控制響應應設定為LED需要減少的電流所對應的溫度上限。當環(huán)境溫度降低時,簡單的溫度控制可導致LED的電流增加。圖2給出了LED對環(huán)境溫度的典型響應要求。
 


 

圖2:LED對環(huán)境溫度的典型響應要求。
 

  LED的應用范圍
 

  在汽車應用中,LED主要被用來外部與內部照明。外部照明設備涉及熱極限與EMC問題,同時還有卸載負載測試的許多復雜標準,例如,電壓是40V、60V、80V,還是100V LED的驅動電路必須符合汽車EMC規(guī)格的嚴格要求。對于通過高效、電感開關式調節(jié)器驅動的LED,符合上述要求有一定難度,所有預防措施將增加總體方案的成本。在外部照明應用領域,頭燈、霧燈及指示燈是目標應用。
 

  由于LED所具備的優(yōu)點,可廣泛使用LED來營造車內舒適環(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“娛樂信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進一步增加LED的應用。
 

  Zetex的LED產品
 

  用于簡單開關LED負載的BSP75器件,是具備ESD保護、過熱、負載驟降、過電流與過電壓保護的可靠的FET,適用于對電流高至1.2A的LED進行開關。
 

  如果需要同時監(jiān)控電流(如顯示剎車LED燈簇的故障),Zetex的電流監(jiān)測器ZXCT1081能適應60V電壓瞬變和125℃工作溫度。針對汽車LED控制,Zetex提供一系列開關式調節(jié)器,驅動電流可達1A。ZXLD1350、ZXLD1360與ZXLD1362是磁滯降壓型轉換器,可以驅動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,并可以通過單一引腳,實現(xiàn)關閉、軟啟動或PWM調光及溫度控制等功能。
 

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