汽車LED大燈驅(qū)動技術(shù)及廠商盤點

　　現(xiàn)在大多數(shù)車型仍然在使用普通的鹵素大燈，好一點的車型會使用氙氣大燈。最多是在燈組的構(gòu)造上做一些創(chuàng)新，利用透鏡、反射燈光學(xué)原理來提高燈光的效率，但是燈組本身技術(shù)創(chuàng)新不足。LED汽車燈，是指車內(nèi)外光源均采用LED技術(shù)，用來外部與內(nèi)部照明?？蓮V泛使用LED汽車燈來營造車內(nèi)環(huán)境，用壽命為5萬個小時，LED的結(jié)構(gòu)堅固，不容易受振動影響，使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。

　　LED在汽車外部照明應(yīng)用中的不斷滲透日益取代傳統(tǒng)照明解決方案，需要一種更加高效、更加穩(wěn)健、更具成本優(yōu)勢的電子器件和驅(qū)動器IC，以使LED的優(yōu)勢在此類應(yīng)用中得到充分發(fā)揮。LED照明系統(tǒng)中的這一重要元件，指出在開發(fā)LED外燈驅(qū)動電子架構(gòu)時需要考慮的因素。LED汽車燈適合于汽車電子的各種照明應(yīng)用，包括大燈（遠(yuǎn)光燈和近光燈），霧燈，尾燈，剎車燈，轉(zhuǎn)向信號燈，白天行車燈，踏板照明燈，儀表燈，牌照燈，車門燈，車內(nèi)照明燈，示寬燈，導(dǎo)航，娛樂系統(tǒng)，背光燈及指示燈等。這些特性包括LED散熱管理、靈活地驅(qū)動不同LED配置以及具有成本優(yōu)勢的系統(tǒng)設(shè)計等。發(fā)光二極管（LED）在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用已超過15年。過去，可提供的色彩和功率水平將LED的應(yīng)用限制在儀表板、內(nèi)部燈飾和一些低功耗的尾燈混合照明功能。

　　LED燈在這些汽車前部照明應(yīng)用中得到日益廣泛的使用，其主要原因在于：相對于常規(guī)白熾燈或高亮度放電（HID）燈，LED燈在款式和設(shè)計方面具有獨到的優(yōu)勢，近期則更是得益于低功耗這一特性。但是，同樣重要的是隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)可以提供更高的功率水平和更寬的色域。目前，在汽車前部照明應(yīng)用中，LED燈的性能已不亞于白熾燈。

　　汽車照明中的LED

　　對于汽車制造商來說，款式上的優(yōu)勢仍然是使用LED燈的主要原因之一。顯然，汽車制造商看到了進(jìn)一步鞏固其汽車品牌的機(jī)會。已有多種照明設(shè)計從LED燈提供的更大設(shè)計自由度中受益。較為著名的早期案例包括奧迪A8/A6。不過，關(guān)注點正在向LED燈對汽車照明應(yīng)用帶來的其他優(yōu)勢上轉(zhuǎn)移。其中包括更低的功耗、更長的使用壽命和更快的啟動時間。

　　密歇根大學(xué)運輸研究學(xué)院（UMTRI）評估了常規(guī)白熾燈和LED解決方案在白天行駛照明功能的能耗水平。他們發(fā)現(xiàn)，對于等效功能，LED解決方案的能耗水平要低50%（23W對46W）。這種節(jié)省可以直接轉(zhuǎn)換成燃油效率，同時還能使客車的二氧化碳排放量減少50%。

　　對于準(zhǔn)備開發(fā)全電動汽車的汽車制造商來說，這種燃油效率十分重要。而對于消費者來說，一個重要的購買標(biāo)準(zhǔn)是電動汽車在充滿電的情況下能行駛的距離。為此，汽車制造商們正在尋找適當(dāng)?shù)姆绞剑愿纳聘鞣N功能的能耗水平，從而提高汽車的續(xù)航能力。LED燈顯然具有極大的節(jié)能優(yōu)勢，因而日益成為照明設(shè)計工程師們的自然選擇。

　　另一個對LED效率的提升以及LED在汽車照明應(yīng)用領(lǐng)域的滲透做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)的重要因素是LED的照明效率，即每瓦特的流明 （lm/W）。該指標(biāo)衡量的是LED燈每消耗一瓦特能量所產(chǎn)生的光輸出量。該值越高，LED將輸入功率轉(zhuǎn)換為光輸出的效率就越高。如今的高亮度LED燈能實現(xiàn)100-150lm/W的照明效率，而一只60W白熾燈僅為10-18lm/W。這項指標(biāo)的改進(jìn)極大地擴(kuò)大了LED燈的應(yīng)用范圍，并拓展到完全以LED燈為基礎(chǔ)的汽車前部照明系統(tǒng)之中。尤其是完全以LED為基礎(chǔ)的大燈，其中包括遠(yuǎn)光和近光調(diào)整等功能。下一節(jié)將介紹在汽車應(yīng)用中使用LED燈所面臨的部分挑戰(zhàn)。

　　LED在汽車電子應(yīng)用

　　汽車環(huán)境為LED帶來了巨大的挑戰(zhàn)，LED必須能提供穩(wěn)定的光輸出，即使大燈周圍的電氣條件和散熱條件不斷變化，燈光的通量和色點也必須保持恒定。由于LED的光輸出與應(yīng)用于LED的電流成比例，同時，LED采用的是擴(kuò)散式生產(chǎn)工藝，因此即使是同一批次的產(chǎn)品，也可能在驅(qū)動電流相同的情況下，其光輸出存在差異。為了避免這種不利差異，往往根據(jù)某些參數(shù)來選擇LED。通過篩選，可以確保同一批次的LED在光輸出和色點方面更加一致。

　　LED還必須保證在-40℃至+125℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，光輸出達(dá)到具體應(yīng)用的最低法定光通量要求。頭燈的光通量需要達(dá)到1，000流明左右，并能在工作溫度范圍內(nèi)提供要求的最低光輸出。為了達(dá)到這種光通量要求，可能要將數(shù)個LED串聯(lián)或并聯(lián)起來。將多個高亮度LED燈集合到一起同時對散熱管理提出了很高的要求，因為隨著LED溫度的升高，LED的光輸出會大幅下降，色點會發(fā)生偏移。因此，LED在產(chǎn)生這種量級的光的過程中散發(fā)的熱量必須通過散熱器傳導(dǎo)出去。在一些極端情況下，可能需要降低LED的驅(qū)動電流，以避免LED過熱和損毀。汽車工業(yè)對LED的可靠性同樣提出了嚴(yán)格的要求。LED解決方案必須能夠達(dá)到AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求。這就意味著，LED及驅(qū)動器電子器件必須通過該標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。

　　LED7大優(yōu)勢

　　對于汽車而言，LED光源（不僅限于前大燈）有以下7大優(yōu)勢：1、節(jié)能、成本低：LED的發(fā)光效率達(dá)80%~90%，如果用我們?nèi)粘５墓?jié)能燈來打比方，節(jié)能燈比白熾燈節(jié)能4/5，而LED比節(jié)能燈還節(jié)能1/4。在汽車上，同樣的日間行車燈，LED元件的能耗僅為鹵素?zé)舻?/20。LED元件的成本也逐年大幅降低，并且目前成本和價格仍然在以每年20%以上的幅度下降;

　　2、壽命超長：用在汽車上的LED元件基本都能達(dá)到50000小時的水平，而知名的汽車燈光供應(yīng)商已經(jīng)能夠提供壽命達(dá)100000小時的LED元件，換算一下，相當(dāng)于11年。在考慮到燈光的使用頻率，基本上在整車的設(shè)計壽命里，LED元件都不需要更換。相比之下，氙燈的壽命僅為3000小時左右。而且LED讓大燈的形狀和線條變得更加豐富，夜晚的識別度也更高;

　　3、耐用性好：LED元件結(jié)構(gòu)簡單，抗沖擊性、抗震性非常好，不易破碎，能夠很好地適應(yīng)各種環(huán)境;

　　4、LED元件體積小，緊湊便于布置和造型設(shè)計：這是LED的一個巨大優(yōu)勢，這一優(yōu)勢充分迎合了汽車廠商在設(shè)計上的進(jìn)化需求，打破過去燈光系統(tǒng)對造型創(chuàng)新的束縛，讓我們擁有更具創(chuàng)意的汽車產(chǎn)品;

　　5、響應(yīng)速度快：LED的點亮僅需微秒級別，用在尾燈和轉(zhuǎn)向燈上能夠迅速點亮達(dá)到更好的警示效果，用在前大燈上，相比氙燈和鹵素大燈擁有更高的響應(yīng)速度，對于行車安全性有更好的保障;

　　6、亮度衰減低：LED亮度高，光線亮度衰減遠(yuǎn)低于鹵素?zé)?，適合用作照明及剎車燈、轉(zhuǎn)向燈等警示燈光;

　　7、低壓直流電即可驅(qū)動，負(fù)載小，干擾弱，對使用環(huán)境要求低，適應(yīng)性好。不像氙燈那樣還需要升壓裝置。

　　隨著車用LED市場規(guī)模越來越大，新加入的供貨商勢必越來越多，競爭加劇，而供貨商的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，勢必會影響市場聲譽，從而影響最終消費需求。只要LED成本降至與白熾燈同一水平，除經(jīng)濟(jì)型轎車以外的轎車都將會大規(guī)模地應(yīng)用LED.毋庸置疑，采用高亮度LED照明將成為未來汽車的主要特征，這歸功于LED相對于傳統(tǒng)的白熾光照明方案所具有的許多基本優(yōu)勢。此外，采用LED照明也可帶動汽車設(shè)計技術(shù)和設(shè)計風(fēng)格上的變化。然而，正像任何創(chuàng)新技術(shù)一樣，LED在被廣泛用于汽車照明之前，仍需要克服許多困難。

　　汽車LED大頭燈方案

　　如NXP、安森美、英飛凌、飛兆等都有針對汽車LED大頭燈方案，這為汽車廠商提供更節(jié)能的選擇以滿足消費者對燃油經(jīng)濟(jì)性的要求、提升能見度安全性以降低或避免交通事故發(fā)生率、打造個性化的車輛氛圍達(dá)至消費者對汽車獨特的造型期望，未來車照明系統(tǒng)整體年復(fù)合增長率幾達(dá)10%，市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>