汽车LED照明方案设计

meteor

LED照明为标新立异、舒适和用户定制开启了一片新天地。这些设计机遇在迅速提升LED在车内的应用程度和速度。当把LED用在车内、车前和车尾照明时，有几种方法和设计技术可供选择。 对车用LED来说，其相对抗振、寿命长、高能效及可以对光源进行精妙控制等特性是关键因素。与白炽灯泡相比，LED对机械震动不敏感，但需要驱动电路。一般来说，电气供电系统以铅酸电池为电源，该电池由引擎通过机械方式驱动的交流发电机/稳压器充电。这样一个系统适合老式白炽灯泡，但不适合LED。为使LED达到最佳性能，需一个精准恒流的电流源。 为正确驱动LED，需控制电流，而与电压无关。光输出基本取决于电流而不是电压。理论上，每个电子都转换为光子，而逃逸出LED的固定比例的光子就成为我们看见的光。 若电压恒定，则只需一电阻就可实现一个质量不高的方案。应该指出的是，当LED与电阻简单串接在一起时，LED本身在一定程度上是自调节的。若温度升高，LED的效率和亮度都降低，且前向压降同时减小。减小的前向压降又导致电流增加，从而些许弥补了因温升造成的亮度下降。只要电池电压恒定，串联电阻方案足以满足计算机和仪器仪表应用的要求。但汽车行业强制规定设备要能满足电池在8V至18V间的变化，且还要能容忍80V的峰值。另外，高亮LED会在电阻上产生大量热。因而使得热设计更困难。 一个好些但并非最佳的替代方案是采用一个dc-dc电压转换器来生成一个合适的稳定电压然后将此与一个电阻结合起来。若你已有一个为计算机或其它电子设备供电的dc-dc转换器，则该方案可行；另外，这种方法可能是驱动LED最常用的方法。 但采用一个工作时与电压无关的恒流器驱动LED是个更好方案。能量消耗和能量转换分别是两种基本的恒流器类型。 线性降压恒流器是能量消耗型恒流器的一个例子。对一个给定电流来说，恒流器两端压降所代表的能耗被消耗掉。另一种情况则是能量转换恒流器，它试图把不同电平间的能量差储存起来。 描述这种能量转换所用的方程是热力学基本定律之一： 输入功率=输出功率 用W=V·I给定(给定)，替换式中的W： Vin·Iin=Vout·Iout+(100-X%效率)W发热(发热) 若将LED的前向电压作为Vout，将所需的电流作为Iout，就将得到描述LED驱动器的一般方程。 耗能的LED驱动器 用分立器件搭建一个线性恒流器相对简单。图1就是一款用分立器件搭建的恒流器。D1应是支齐纳二极管或电压参考。电流则由方程ILED=VD1/RSET确定。D2提供对晶体管基极二极管的简单温度补偿。 虽然该电路简单，但与所有耗能LED驱动器一样，都存在能量消耗和由电阻产生的发热问题。随着LED亮度的增加，发热会越来越严重。LED点的越亮，浪费的能量越多。 在电流较小、且串在一起的LED前向电压的总和略低于电源电压时，这种类型的稳流方式可以用。有几家LED驱动器IC厂商采用的就是这种恒流方法。但在驱动高亮度LED时，不建议采用该方法。 省量的LED驱动器 在许多情况，开关恒流器能提供一个更好的电子方案。开关恒流器控制一个串接负载的通/断，它也因此得名。在一个周期内，RLC(槽电路)电路被充电。在下一个周期，该储存的能量被用于驱动负载或用于加高驱动负载的能量中枢的电压水平。这种能量安排一般可实现高于80%的效率，在大多情况还可达到90%以上。所以，开关恒流器可被用于升高电压、降低电压甚或反转电压。而线性恒流器就不具备这些能力。 工作描述：输入电压和LED电压之间的压差，给线圈L充电。当在线圈中积聚起能量后，高于其的电压将下降而电流随之增加。当电流达到一个规定值时，控制电路将顺序关断晶体管。然后在一定的关断时间内，线圈内的部分能量将给LED供电。这样就在LED上有交迭电流流过。开关恒流器电路控制电流的峰值。可通过编程恒流器IC或外部器件设定该值。电流还取决于位于NFET开关漏极端感应电阻的选择。 在降压恒流器应用中，流过LED的电流是连续的，但却是交迭的。而整个电路的能耗却是不连续的(图2)。它可在电源输入侧引发问题并通过电源线轻易地引发噪声。

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