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关于车载照明系统中LED技术及其驱动分析和应用
作者:admin      发布时间:2019-10-03

  作为新型照明光源具备优良性能,同时由于尺寸较小,便于自由组合,可以利用LED形成不同的形状和线条组合,以提升整体造型、增加舒适性。整车LED的应用正在迅猛增长,主要包括前照大灯,日行灯,转向灯,尾灯,内饰灯,阅读灯,氛围灯以及栅格灯等,LED正使用朝着普及化的方向发展。

  光效:光源所发出的总光通量(流明lm)与该光源所消耗的电功率(瓦W)的比值。

  寿命长:与卤素灯相比,LED具有较长的使用寿命,适合汽车高可靠性的要求。

  卤素灯:寿命约500-1200小时,在车灯系统中,3-5年需要更换一次。

  响应速度快:LED响应时间在纳秒级左右,与卤素尾灯0.2-0.5秒响应时间相比,当LED作为刹车灯使用时,当车速在100公里时,意味着可减少5米以上的刹车距离。

  体积小:造型设计多变灵活,增加各种应用的可能性,并适合电子模块小型化需求。

  基于LED上述特点和价格的日益亲民化,使得LED在汽车中的内外灯应用呈燎原之势。

  与二极管伏安特性有相似之处,但通常曲线较陡。例如LED灯珠的伏安特性如图1所示。LED上的正向压降和通过LED的电流大小正相关。

  由伏安特性图可以看出,如果以输出电压2.15伏,输出电流140mA为例,当施加在灯珠上的电压变化范围从1.9伏变化到2.2伏之间,即在-12%和+3%之间变化时,引起的电流变化是从40mA到160mA ,即-72%到+15%。这种特性就决定了,如果使用恒压方式供电时,即使电压的微小波动,也会造成输出电流的剧烈变化。

  LED 伏安特性是随温度变化,当LED在工作时,随着结温升高,正向电压会降低,随着结温下降,正向电压会升高。在汽车应用中环境温度变化从零下40度到零上85度。以25度,2.15伏正向电压为例,正向电压会在+9%至-6%之间变化,如图2所示。所以即使是确定的一串LED灯珠,其正向电压也是跟随温度变化的。

  以图3为例,当结温升至90度时,输出的光强已经下降到结温25度时的60%。

  由此可看出,当结温升高到90度时,与25度相比,LED灯珠上消耗功率降低了6%时,光强已经下降了40%。

  原因:LED消耗的电能中只有一小部分,大约20%左右转化为光能,其余部分都转化成热能,这些热能需要散热设计支持,保证LED可以持续正常工作。

  LED灯珠的光电特性,寿命等均与结温密切相关。以汽车级LED灯珠为例, LED最高持续工作结温一般在100度到150度,当超过这个温度时,就会造成对LED的损坏。

  在车灯较高功率应用中,PTC(正温度系数热敏电阻) 和NTC(负温度系数热敏电阻)会常被用来的方式来检测LED温度。温度超过限值时,采取相应措施限制输出电流,达到保护灯珠的目的。

  由于电流尖峰的存在,会影响LED寿命,为了延长LED寿命,需要降额使用LED。

  (2)线性电流源驱动:属于恒流驱动,支持模拟和数字调光,带诊断保护功能,支持N-1功能(相同功能组中如一路出错,功能组中其他路一起熄灭,也写作1 off all off)。这种方案一般适合尾灯等小电流应用场合。线性电流源只能支持降压,相对开关型器件效率低,适合功率较小的驱动场合。

  (3)开关电源恒流源驱动:恒流驱动,支持模拟和数字调光,带诊断保护功能。支持升压,降压,升降压多种拓扑。效率高,适合高功率场合。与线性电流源相比 ,需要更多外围器件,并且器件选型时需要考量EMC实验要求。

  (4)开关电源恒压+线性恒流源驱动:特点与(3)相似,但是适合较多通道,且总功率较高,模块小型化的场合。

  作为开关电源恒压和线性恒流源驱动组合的实际案例,以英飞凌TLD5097EL +Basic系列为例,(线EL等)来驱动LED+OLED组合尾灯。

  以上四种方式,是汽车中常用的LED驱动方式。需要根据不同的应用场景和OEM具体需求和相关测试标准去选择。

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