LED在汽車照明應(yīng)用中的普及率持續(xù)攀升，這得益于其長久的使用壽命以及可用于汽車車身造型和內(nèi)部設(shè)計的靈活性。盡管LED的實現(xiàn)成本高于傳統(tǒng)白熾燈泡是不爭的事實，但是這種發(fā)展勢頭卻并未因此而受到遏制，也許會有人對此感到意外。那么，究竟是什么原因造成了目前LED大行其道的局面呢？答案之簡單令人驚訝；所有車輛的正面就如同一個人的面孔一樣，其美觀與否對于潛在買主的影響是極為深刻的。不管與氙氣燈泡還是白熾燈泡相比，用于車前燈、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號指示燈的LED照明在設(shè)計靈活性方面都要遠(yuǎn)勝一籌。這使得汽車前端的車身設(shè)計師能夠完成一些此前絕無可能實現(xiàn)的設(shè)計方案。Audi公司的A系列汽車就很好地表現(xiàn)出了LED照明的這種設(shè)計靈活性：這些車輛的晝間行駛燈被安放在位于車前燈和轉(zhuǎn)向信號燈下面的線型陣列中。如果您曾在后視鏡中看到過上述的某款汽車，您就能夠確切地了解我所描述的情況。

但是，車前燈本身恰恰曾經(jīng)是LED在汽車環(huán)境中難以實現(xiàn)的應(yīng)用目標(biāo)。其主要原因在于LED及其關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器電路的熱設(shè)計。傳統(tǒng)的燈泡本質(zhì)上就是一個“加熱器”，并且在高溫下工作，與之不同的是，LED及其驅(qū)動器電路需要把散熱器作為其外殼的一部分加以整合，以便將熱量從LED上移開。顯然，LED驅(qū)動器的轉(zhuǎn)換效率及其相關(guān)功率損失會對汽車前照燈配置中所使用的LED外殼的熱設(shè)計產(chǎn)生重大的影響。由于高溫運(yùn)作環(huán)境對LED的光輸出和工作壽命具有負(fù)面影響，因此上述的所有預(yù)防措施都是必不可少的。

LED和性能

高功率或高亮度LED的光輸出已經(jīng)超越了具有重要里程碑意義的100流明/瓦(lm/W)。事實上，有的制造商已聲稱在實驗室里獲得了200lm/W的LED光輸出。因此很明顯，就發(fā)光效能而言，LED已超過了白熾燈泡(標(biāo)準(zhǔn)60W燈泡的光輸出為15lm/W)?；蛘?，換句話說：就是用來自某個光源的光輸出量(單位：流明)與產(chǎn)生該光輸出量所消耗的功率量(單位：W)之比來表示光輸出。即使如此，據(jù)預(yù)測，到2012年，光輸出達(dá)150lm/W的LED在市面上將隨處可見。另一個附加的好處是LED的壽命。視計算方式的不同，白光LED燈泡的壽命至少可以達(dá)到10,000小時，有的甚至聲稱高達(dá)50,000小時，而白熾燈泡的壽命則僅為1,200至1,500小時左右。此外，LED是“綠色”產(chǎn)品，原因是其不含任何危險材料。

LED照明的成本下降得非常快。在過去的12個月里，專用白光LED(某些已被LED燈泡所采用并占據(jù)了其大部分成本)的價格已經(jīng)從幾年前的約5美元降至1.00美元以下。LED行業(yè)的許多分析人士預(yù)測：在未來的12個月時間里，用LED燈泡替換白熾燈泡的價位將為消費(fèi)者所接受。有些LED制造商聲稱他們已經(jīng)設(shè)計出了可為LED燈泡供電的發(fā)光芯片，所產(chǎn)生的光線亮度與大多數(shù)私人住宅廣泛使用的75W白熾燈泡相當(dāng)。為了具備輸出該光量的能力，此類LED芯片通常需要12W至15W的功率。

特別是就汽車而言，車前燈必需具有至少800流明的光輸出量。Cree公司是一家LED制造商，它推出了其XLamp XP-G系列LED，據(jù)稱其流明密度是目前市面上照明類LED當(dāng)中最高的。這些LED采用該公司的XP系列封裝，可提供高達(dá)400流明的光輸出量(在1A)和超過130lm/W的光輸出(在350mA)。于是，鑒于LED車前燈將在節(jié)能方面為車主帶來好處(與標(biāo)準(zhǔn)版本的車前燈相比，其效率通常要高出75%)，因此它的使用將降低汽車每年的油耗水平。LED實際上能夠節(jié)約多少燃油成本呢？美國密歇根大學(xué)交通運(yùn)輸研究所(Michigan’s Transportation Research Institute-UMTRI)。在2008年進(jìn)行的一項研究中對此做了評估。在那次研究中，他們通過比較100%采用白熾燈和鹵素?zé)粽彰鞴庠吹膫鹘y(tǒng)系統(tǒng)與照明效果相當(dāng)、100%使用LED照明光源的新型系統(tǒng)，對客車外部照明的功耗情況進(jìn)行了調(diào)查分析。結(jié)果表明：全LED系統(tǒng)的光能節(jié)省幅度達(dá)50%以上。這不僅節(jié)約了汽油動力車的燃油成本，而且還將使汽車的總體碳排放量每年降低1%至2%。

驅(qū)動一個25W的車前燈

如今，一個25W白光LED車前燈可以采用由18個串聯(lián)LED組成的陣列來配置，使350mA的電流流過這些LED以產(chǎn)生所需的光輸出。不過，如何高效和簡單地驅(qū)動這樣一種配置，這是設(shè)計師所面臨的一個重大障礙。由凌力爾特公司近期推出的LT3956單片式LED驅(qū)動器是一種可行的解決方案。LT3956是一款DC/DC轉(zhuǎn)換器，專為充當(dāng)一個恒定電流和恒定電壓調(diào)節(jié)器而設(shè)計。它非常適合于驅(qū)動大電流、高亮度LED(見圖1)。

圖1：效率達(dá)94%的25W白光LED車前燈驅(qū)動器

該器件具有一個內(nèi)部低端N溝道功率MOSFET，此MOSFET的額定規(guī)格針對84V/3.3A而擬訂，并從一個內(nèi)部已調(diào)7.15V電源來驅(qū)動。固定頻率、電流模式架構(gòu)在一個很寬的電源和輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)了穩(wěn)定的操作。一個參考于地的電壓反饋(FB)引腳用作多個LED保護(hù)功能電路的輸入，而且還使轉(zhuǎn)換器能夠起一個恒定電壓源的作用。一個頻率調(diào)節(jié)引腳允許用戶在100kHz至1MHz的范圍內(nèi)設(shè)置頻率，旨在優(yōu)化效率、性能或外部組件尺寸。

LT3956在LED串的高端檢測輸出電流。高端電流檢測是用于驅(qū)動LED的最靈活方案，允許采用升壓、降壓模式或降壓-升壓模式配置。PWM輸入提供了高達(dá)3000:1的LE

D調(diào)光比，而CTRL輸入則提供了額外的模擬調(diào)光能力。

LT3956的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到約94%(取決于輸入電壓和工作頻率)。這一點(diǎn)示于圖2中給出的效率曲線。

這種高轉(zhuǎn)換效率可為LED車前燈外殼實現(xiàn)一種更加簡單明了的熱設(shè)計方案，因為這款LED驅(qū)動器并不會對LED本身所產(chǎn)生的熱量有顯著的影響。在上面的例子中，LED驅(qū)動器的功率損失為1.5W，這些功率被作為熱量[25W×(1-0.94)]而耗散掉。這具有額外的好處，就是同時還降低對空間和重量的要求。

本文小結(jié)

對于即將在汽車環(huán)境中使用的高功率LED驅(qū)動器來說，某些特性是其必須具備的。顯然，它必須要能夠運(yùn)用一種同時滿足輸入電壓范圍以及所需的輸出電壓和電流要求的轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給不同類型的LED配置提供足夠的電流和電壓。不過，它們還應(yīng)該擁有以下特點(diǎn)：寬輸入電壓范圍、寬輸出電壓范圍、高效轉(zhuǎn)換、嚴(yán)格調(diào)節(jié)的LED電流匹配、低噪聲、恒定頻率操作、獨(dú)立的電流和調(diào)光控制、寬調(diào)光比范圍、小巧緊湊的占板面積和極少的外部組件。

即使在具備以上性能特征的情況下，由LED驅(qū)動器驅(qū)動的LED還必須能夠從盡可能低的功率等級來提供所需的光輸出量(流明)，且不會導(dǎo)致熱設(shè)計遭受重大的限制。幸運(yùn)的是，對于車前燈設(shè)計師而言，他們已經(jīng)同時擁有了高效能LED和高性能LED驅(qū)動器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以往一直被認(rèn)為是互斥的(即：從低輸入功率等級來提供高的光輸出量)。(end)