LED汽车灯的驱动技术

    【建材网】在过去的车灯十年里，汽车电子产品有了突飞猛进的驱动技发展，车载电子控制、车灯车载信息服务以及娱乐系统不管是驱动技在数量上还是在精细程度上都有了显著的提高。本文将重点探讨这种成长的车灯主要组成部分之一，即：目前以及下一代汽车中LED照明使用率的驱动技飞速提高。这种新型照明领域给汽车电子产品的车灯设计师和制造商均带来了新的挑战。了解这些挑战并找到可行的驱动技解决方案是较为重要的，因为与这些照明系统相关联的车灯发展似乎是没有止境的。
　　
　　LED照明
　　
　　诸如小外形尺寸、驱动技低功耗和快速接通时间等优势开创了高亮度LED被当今汽车所广泛采用的车灯局面。LED在汽车中的驱动技初始应用是中央高架停车灯(CHMSL)；这些应用使用红光LED来提供一个非常扁薄的照明阵列，该照明阵列易于安装，车灯而且永远不需要更换。驱动技
　　
　　传统上，车灯白炽灯泡是较为经济的光源，而且仍然被许多汽车所采用。然而，随着可用照明空间的日益缩小以及对照明光源使用寿命要求的不断提高，由LED所提供的灯光色彩和设计方案正在迅速取代白炽灯泡应用。即使是传统的CCFLTFT-LCD背光源应用，目前也在逐渐地被白光LED阵列所取代。
　　
　　更有甚者，人们还在利用一种电“可操纵”型高电流LED阵列来开发车前灯，而该领域一直是被卤素/氙灯丝设计所把持的。几乎所有的汽车照明应用(包括车身内部/外部照明和背光照明应用)都将逐步过渡为采用LED。采用LED的好处具有诸多积极的含意。首先(也许是较重要的一点)，它永远不需要更换，因为其长达100,000小时的固态寿命(服役年限：11年半)比汽车的使用寿命还要长。这使得汽车制造商能够把它们较久性地嵌入车舱内的照明系统中，而无需像以往那样留有用于更换灯丝灯泡的入口。由于LED照明系统不需要白炽灯泡所要求的安装深度或面积，因此还可使汽车的造型发生显著的变化。LED的另一项优势是其具有低功耗，因而能够使得耗油量有所减少。
　　
　　汽车LED照明的设计参数
　　
　　为了确保较佳的性能和长久的工作寿命，LED需要一个有效的驱动电路。这些特殊的驱动电路必须能够从一根相当苛刻的汽车电源总线获取工作电源，而且还应兼具成本和空间“效益性”。为了维持其长久的工作寿命，一定不得超过LED的电流和温度限值。表1罗列了针对一个高电流白光LED的典型正向电压与驱动电流的相互关系。
　　
　　在单个LED至三个(串联)LED的应用中，将需要一个降压型LED驱动器(比如：凌力尔特的LT3475)，用于把汽车总线电压(标称值为12V)降至一个更加合适的LED电压，根据应用的LED彩色和亮度要求的不同，该LED电压的变化范围可在2.68V至4.88V(每个LED)之间。与此相反，在诸如刹车灯等需要多个由多达8个串联LED组成的LED串的应用中，所需的输出电压为21V至39V，所以必需采用一个升压型LED驱动器(例如：凌力尔特的LT3496)。凌力尔特公司提供的所有LED驱动器均采用了电流模式架构，旨在输送恒定的电流。
　　
　　如欲在输入电压不规则的情况下产生恒定的LED亮度，就必须从这些驱动器IC获得一个恒定的电流源。一个内部检测电阻器用于监视输出电流，以实现准确的电流调节。在一个很宽的电流范围内(35mA至1A)保持了高输出电流准确度，从而实现了宽调光范围。由于凌力尔特的高电流LED驱动器是电流模式稳压器，因此它们并不直接调整电源开关的占空比，而是由反馈环路来控制每个周期中流经开关的峰值电流。与电压模式控制相比，电流模式控制改善了环路的动态性能，并提供了逐周期电流限制功能。
　　
　　在许多应用(特别是背面照明和车内照明)中，都有可能需要进行调光控制，因而要求驱动器IC提供一种用于调节输出电流/LED亮度的简单方法。利用合适的驱动器IC，即可通过一个PWM信号、DC电压或外部NMOS晶体管来完成调光操作，调光范围可高达3000:1。
　　
　　较后，车载电子产品可能对噪声很敏感，尤其是导航系统、无线电路和AM无线电波段接收机。为了较大限度地降低发生噪声干扰的可能性，凌力尔特在其LED驱动器IC中采用了恒定频率开关拓扑结构。此外，用户还可在200kHz至2MHz的范围内设置开关频率，以使开关噪声远离关键频段(比如：AM无线电波段)。高开关频率还允许使用小的电感器和陶瓷电容器，从而较大限度地缩减了解决方案的尺寸和成本。

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