汽車(chē)照明中高亮度LED應(yīng)用若干問(wèn)題分析

高亮度LED  EMC  PWM 輻射熱、傳導(dǎo)熱與熱管理

使用高亮度LED的用戶(hù)，如戶(hù)外廣告屏幕，節(jié)能環(huán)保工程，空間照明，特別是汽車(chē)制造業(yè)要面臨的zui大關(guān)鍵問(wèn)題與挑戰(zhàn)之一，是LED的自熱問(wèn)題。LED的每瓦流明已取得了很大改進(jìn)，但事實(shí)上LED的多數(shù)電能均轉(zhuǎn)化成傳導(dǎo)熱。LED能產(chǎn)生的適合車(chē)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(guān)鍵。

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

但是，LED會(huì)隨溫度與電流的變化而改變顏色，這種變化是否會(huì)影響汽車(chē)照明應(yīng)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(huì)影響駕駛者的距離感，這些問(wèn)題可能需要我們更加側(cè)重去分析解答。

采用PWM方法來(lái)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(huì)發(fā)生變化，因此用PWM方法減低亮度是較好的方法。同時(shí)，頻率的選擇也很重要。一般認(rèn)為頻率為200Hz比較好，因?yàn)槿搜鄄粫?huì)感覺(jué)200Hz光的閃爍，此外較低的頻率可確保處于低于開(kāi)關(guān)式調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換頻率。但是，必須預(yù)見(jiàn)到頭燈存在頻閃效應(yīng)的潛在問(wèn)題。一種較為合適的方法是使用更高頻率來(lái)調(diào)節(jié)LED的亮度，從而避免“偏擺”效應(yīng)。此外，必須謹(jǐn)慎選擇電感器，避免汽車(chē)內(nèi)產(chǎn)生可聽(tīng)到的噪聲。

LED的溫度傳感也是需要解決的問(wèn)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(yīng)應(yīng)設(shè)定為LED需要減少的電流所對(duì)應(yīng)的溫度上限。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，簡(jiǎn)單的溫度控制可導(dǎo)致LED的電流增加。圖2給出了LED對(duì)環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求。

LED的應(yīng)用范圍

在汽車(chē)應(yīng)用中，LED主要被用來(lái)外部與內(nèi)部照明。外部照明設(shè)備涉及熱極限與EMC問(wèn)題，同時(shí)還有卸載負(fù)載測(cè)試的許多復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)，例如，電壓是40V、60V、80V，還是100V LED的驅(qū)動(dòng)電路必須符合汽車(chē)EMC規(guī)格的嚴(yán)格要求。對(duì)于通過(guò)、電感開(kāi)關(guān)式調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)的LED，符合上述要求有一定難度，所有預(yù)防措施將增加總體方案的成本。在外部照明應(yīng)用領(lǐng)域，頭燈、霧燈及指示燈是目標(biāo)應(yīng)用。

由于LED所具備的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛使用LED來(lái)營(yíng)造車(chē)內(nèi)舒適環(huán)境，比如儀表類(lèi)照明燈、踏板照明燈、航圖燈、后霧燈、汽車(chē)后剎車(chē)與指示燈等。

Zetex的LED產(chǎn)品

用于簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)LED負(fù)載的BSP75器件，是具備ESD保護(hù)、過(guò)熱、負(fù)載驟降、過(guò)電流與過(guò)電壓保護(hù)的可靠的FET，適用于對(duì)電流高至1.2A的LED進(jìn)行開(kāi)關(guān)。

如果需要同時(shí)監(jiān)控電流(如顯示剎車(chē)LED燈簇的故障)，Zetex的電流監(jiān)測(cè)器ZXCT1081能適應(yīng)60V電壓瞬變和125℃工作溫度。針對(duì)汽車(chē)LED控制，Zetex提供一系列開(kāi)關(guān)式調(diào)節(jié)器，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)1A。ZXLD1350、ZXLD1360與ZXLD1362是磁滯降壓型轉(zhuǎn)換器，可以驅(qū)動(dòng)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(guò)單一引腳，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉、軟啟動(dòng)或PWM調(diào)光及溫度控制等功能。