LED 技術(shù)進步在車輛顯示與照明方面的應(yīng)用(08-100)
電氣設(shè)計:LED 是用電設(shè)備,亮度隨正向電流而增加。同時,結(jié)溫隨電流的增加而升高,除非系統(tǒng)內(nèi)有一個容量無限的散熱器。隨著溫度升高,LED 二極管的正向電壓下降(圖 11)。因此,重要的是 LED 驅(qū)動電路應(yīng)該能夠防止 LED 進入熱逸散狀態(tài)。常見的解決方法是采用有源恒流驅(qū)動?,F(xiàn)在市場中有很多 LED 驅(qū)動器,它們能給電路提供反饋來保持電流恒定,從而解決此類問題。簡單的電阻偏壓電路也廣泛用于小功率設(shè)備。
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圖11 隨結(jié)溫變化的負正向電壓的變化
圖12 隨正向電流變化的白光 LED 的色度偏移
InGaN LED 的半導體發(fā)光的波長將隨著正向電流增加而變短,造成白光 LED 的色度坐標向藍色偏移(圖 12)。如果需要燈具的調(diào)光功能,最好通過脈寬調(diào)制 (PWM) 并保持峰值電流恒定來改變亮度。通過改變負荷循環(huán),可在極大范圍內(nèi)調(diào)整 LED 的亮度,而不會出現(xiàn)顏色偏移(圖 13)。
PWM 與恒流驅(qū)動相結(jié)合可確保 LED 發(fā)光顏色的穩(wěn)定。
這對于使用兩種或多種顏色來生成組合色的多色 LED非常關(guān)鍵。組合色的波長和亮度視混合的顏色和亮度而定。
圖13 通過PWM線性控制亮度。
LED在汽車顯示器中的使用
液晶顯示器 (LCD)
與目前的冷陰極熒光燈 (CCFL) 相比,LED具有眾多優(yōu)勢,即:
* 不含汞鉛;
* 低壓直流(EMI低);
* 防震;
* 開關(guān)速度快(低于100ns)=瞬時開關(guān);連續(xù)幀顏色控制,降低未來成本;
* 工作溫度范圍廣,從-40℃至+85℃;
* 色域廣,RGB LED>100% NTSC;
* 通過脈沖控制實現(xiàn)無限的調(diào)光步幅;
* 亮度級別更高,適合高環(huán)境光下使用(CCFL很難實現(xiàn));
* 顯示器的整體剖面更薄。
正確設(shè)計的導光與適合的LED位置將帶來均勻和明亮的LCD。
圖14 LCD中的LED導光經(jīng)過優(yōu)化,可實現(xiàn)亮度均勻的顯示
在汽車 LCD 背光上使用 LED 的最大障礙就是成本。不過這個障礙在 2008 年已被克服,當前所有新的汽車 LCD 背光設(shè)計現(xiàn)在均采用 LED 技術(shù)。
投影顯示器(正投或背投)
投影顯示器可解決汽車中 LCD 的某些限制,諸如:
* 無玻璃;
* 與多種觸摸屏技術(shù)兼容;
* 完全的工作溫度范圍,無需加熱器;
* 可彎曲的屏幕,實現(xiàn)曲面顯示。
圖15 OSTENDO的曲面(CRVD)投影顯示器,由OSTAR LED驅(qū)動
CRVD 投影顯示器是第一款具有環(huán)繞曲面屏幕的大型寬幅顯示器 [圖15]。Ostendo 的創(chuàng)新使之成為可能,即將四個迷你投影儀采用機械與光學的方式組成一個無縫的曲面屏幕。Ostendo 技術(shù)支持縮放顯示器尺寸和調(diào)整分辨率來適合汽車中控臺或儀表盤[圖17]。
圖16 Ostendo CRVD顯示器的規(guī)格
圖17 CRVD顯示器的模塊化構(gòu)造可支持尺寸的縮放和分辨率的調(diào)整。本文所示的是帶有四個迷你投影儀的標準尺寸
前瞻
·應(yīng)用與用量的持續(xù)增長將拉低價格??梢灶A(yù)見到,在不遠的未來,LED 將 100% 占據(jù)汽車照明市場。
·納米技術(shù)等器件技術(shù)方面的突破將帶來新一級別的 LED,它們將更加明亮、更有效率、更加均勻且制造成本更低。
·互動觸摸屏將替代今天的許多分立開關(guān)。平視顯示器將替代今天的儀表和顯示器。
·曲面顯示器將提供環(huán)繞視野,減少駕駛者對多種情況的反應(yīng)時間。
·設(shè)計師將在使用光學、電氣和機械模擬工具方面獲得更多的經(jīng)驗,這將帶來更多高效、高性價比的設(shè)計。
·通過 LED 來選擇色彩主題,用以代表駕駛者當天的心情,搭配服裝。
·大型燈具設(shè)計公司和廠商已加入這一趨勢,在產(chǎn)品組合中推出了越來越多的 LED 解決方案。
·借助 LED、光導和反射概念所帶來的設(shè)計自由度,業(yè)界正在開啟汽車功能性顯示的新紀元。
結(jié)語
·LED 為汽車制造商提供眾多無法拒絕的理由,讓自己的產(chǎn)品具有創(chuàng)新的功能和造型特點。
·LED 通過降低能耗,可促進節(jié)能。
·若擁有適當?shù)纳?、光學、電學和機械設(shè)計,LED 燈和顯示系統(tǒng)將具有高可靠性、高效率和高性價比等優(yōu)點。
·LED 壽命更長,可靠性更高,將提高汽車的行駛安全性。
·LED 具有的眾多顏色給汽車制造商提供另一個吸引顧客的手段,讓他們有更多個性視覺的選擇。
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