高亮度LED在汽车照明应用中的若干关键问题

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图1：与白炽灯不同，LED发出光具有方向性。
　　控制LED的方法
　　1. 电流控制
　　LED的一个基本问题是，LED是由电流控制的器件，其电压降相对较低。最简单的方法是使用电阻限制LED的电流，但该方法并不适合采用额定电压为12V或24V电池的系统，因为电池的实际电压是从6V至18V或12V至36V。因此，如果需要保持亮度，就必须进行恒流控制。
　　2. 电流的线性控制
　　线性控制指通过辐射热、传导热与热管理
　　使用高亮度LED的用户(特别是汽车制造业)要面临的关键问题与最大挑战之一，是LED的自热问题。LED的每瓦流明已取得了很大改进，但事实上LED的多数电能均转化成传导热。LED能产生的适合车厢照明的辐射热较少，但在寒冷气候中，头灯的辐射热却能有效地融化透镜上的雪。因此，热管理是可靠控制LED的关键。

热管理主要指温度增加时减少电流。使用高亮度LED的优点是电流变化较大时，眼睛无法察觉到亮度变化。一般而言，电流下降25%，单个LED的亮度变化并不明显。
　　但是，LED会随温度与电流的变化而改变颜色，这点是否会影响汽车照明应用仍有待探讨。LED的频谱是否适用于照明，在一般夜视效果下是否会影响驾驶者的距离感，这些问题可能更加重要。
　　采用PWM方法来减低亮度比，而非直流电控制，可得到更大的光暗比例，且色温不会发生变化，因此用PWM方法减低亮度是较好的方法。但是，频率的选择也很重要。一般认为频率为200Hz比较好，因为人眼不会感觉200Hz光的闪烁，此外较低的频率可确保处于低于开关式调节器的转换频率。但是，必须预见到头灯存在频闪效应的潜在问题。一种较为合适的方法是使用更高频率来调节LED的亮度，从而避免“偏摆”效应。此外，必须谨慎选择电感器，避免汽车内产生可听到的噪声。
　　LED的温度传感也是需要解决的问题。热敏电阻器是广泛使用的方法，但使用热敏电阻器必须十分小心，温度控制响应应设定为LED需要减少的电流所对应的温度上限。当环境温度降低时，简单的温度控制可导致LED的电流增加。图2给出了LED对环境温度的典型响应要求。

图2：LED对环境温度的典型响应要求。
　　LED的应用范围
　　在汽车应用中，LED主要被用来外部与内部照明。外部照明设备涉及热极限与EMC问题，同时还有卸载负载测试的许多复杂标准，例如，电压是40V、60V、80V，还是100V LED的驱动电路必须符合汽车EMC规格的严格要求。对于通过高效、电感开关式调节器驱动的LED，符合上述要求有一定难度，所有预防措施将增加总体方案的成本。在外部照明应用领域，头灯、雾灯及指示灯是目标应用。
　　由于LED所具备的优点，可广泛使用LED来营造车内舒适环境，比如仪表类照明灯、踏板照明灯、航图灯、后雾灯、汽车后刹车与指示灯，而用于显示汽车“娱乐信息”的平板显示屏的混色背光照明及气氛照明将进一步增加LED的应用。
　　Zetex的LED产品
　　用于简单开关LED负载的BSP75器件，是具备ESD保护、过热、负载骤降、过电流与过电压保护的可靠的FET，适用于对电流高至1.2A的LED进行开关。
　　如果需要同时监控电流(如显示刹车LED灯簇的故障)，Zetex的电流监测器ZXCT1081能适应60V电压瞬变和125℃工作温度。针对汽车LED控制，Zetex提供一系列开关式调节器，驱动电流可达1A。ZXLD1350、ZXLD1360与ZXLD1362是磁滞降压型转换器，可以驱动1W LED串和3W LED串。这些器件可确保用很少的元器件可靠地控制LED，并可以通过单一引脚，实现关闭、软启动或PWM调光及温度控制等功能。