车用LED照明技术及现状分析

　　摘要： 随着汽车工业的快速发展，对汽车节能减排及安全性能的要求越来越高，汽车照明系统的节能与安全问题已成为该领域研究的热点。作为第四代车用光源，LED有很多优于其他传统光源的特点。为此分析了车用LED照明的可行性和先进性，介绍了其典型的驱动电路，并着重研究了LED以及AFS 在汽车前照灯上应用现状。介绍了车用LED 照明面临的问题及应对措施，并对其未来发展进行了展望。

　　随着全球经济的发展和人民生活水平的提高， 汽车在日常生活中的使用越来越多， 因此汽车节能减排及行车安全的要求日益提高。汽车照明系统是保障汽车安全行驶的关键部件， 光源又是汽车照明系统的关键。发光二极管（LED）作为第四代车用光源具有寿命长、能耗低、体积小、响应快、单色性好等诸多优点， 顺应了未来汽车的安全、节能、紧凑、时尚的发展趋势。相信随着汽车工业的成熟以及LED 芯片、封装、散热等技术突飞猛进的发展，LED 在汽车照明系统中的应用会越来越广， 规模会越来越大。

　　1 车用LED 照明的可行性和先进性

　　在汽车上使用照明光源大约开始于20 世纪初。最先使用的是煤油灯和乙炔灯，1910 年开始使用电光源，先后经历了白炽灯、卤钨灯及高强度放电式气体灯HID（Intensity Discharge Lamp）， 自1985 年开始进入了LED车用灯时代。同时LED 灯应用于自适应前照系统AFS（Adaptive Front Lighting System）的技术随之出现。

　　目前，LED 已被众多汽车厂商加以利用制造出各种车灯款式。宝马、福特、本田、丰田、奔驰、奥迪等着名品牌车为了提高各自的总体竞争力， 纷纷推出配有各式各样LED 车灯的新款轿车以吸引顾客。LED 具有很多其他光源所不具备的优点：（1） 寿命长、抗震性好。LED 的使用寿命理论上可达5 万小时， 实际寿命也可达2 万小时（ 普通的卤素灯泡仅为150 ～500 小时左右） ， 一般都要超过汽车本身的寿命。另外，LED 的基本结构中没有易损可动部件， 故抗震性能非常好。（2） 节能环保。LED在低电压小电流的条件下就能够获得足够亮度， 其耗电量仅为相同亮度白炽灯的10%～20%；LED 光源中不含危害人体健康的汞， 生产过程和废弃物不会造成环境污染。（3） 响应速度快。与白炽灯相比，LED 灯的响应时间已经达到了几十纳秒， 这样， 当采用LED 作为汽车尾灯时， 可以使后续汽车司机更早反应， 以减少交通事故的发生。（4） 体积小。小巧的LED 可使汽车风格的设计更加自由、多样化， 从而使车型更加时尚； 与传统光源相比，LED 信号灯系统的安装深度可以减少80 mm， 这一点对于汽车造型和内部零件布置具有重要意义。

　　目前汽车产业在全球经济中仍然是支柱产业， 并处在飞速发展的关键时期， 其必定会带动车用灯具的发展， 为LED 在汽车上的应用提供广阔的市场空间。

　　2 车用LED 照明的驱动电路

　　LED 属于电流控制型半导体器件， 图1 是LED 的伏安特性曲线。由图1 可知， 此曲线比较陡， 在正向导通之前LED 几乎无电流流过； 当正向电压超过开启电压时，电流就急剧上升， 发光亮度L 与正向电流IF近似成正比：L=KIF， 其中K 为比例系数， 故可以通过控制LED 的IF来控制其发光亮度。因此， 为了保证其亮度的一致性， 通常采用恒流源驱动电路。

　　汽车电池工作电压范围为9 V～16 V， 通常情况下为12 V ， 但是当汽车冷启动时蓄电池的电压可跌落到4 V， 而当蓄电池缺损由发电机直接供电时， 此电压可达到36 V 的高压。因此， 对于车用LED 灯具而言， 要可靠地恒流驱动LED 串， 驱动控制器必须具备精确的电压和电流调节、保护电路和调光功能。因此， 设计一种稳压性能良好而又恒流输出的驱动电路十分必要。