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,。

　　關(guān)鍵特性

　　1. 可靠性與使用壽命

　　LED的預(yù)期使用壽命為5萬個小時，而鹵鎢燈為2萬個小時,，鎢白熾燈為3千個小時,。相對于白熾燈，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?；诙鄠€LED的照明方案還具備“冗余度”好處,，即使一個LED出現(xiàn)故障，仍可以繼續(xù)使用照明裝置,。正確使用LED (特別是正確控制LED的溫度),，可有效延長LED的預(yù)期壽命。相反,，如果溫度過高,，LED很容易損壞。LED應(yīng)用在汽車照明上還牽涉許多法律定義問題,。大多數(shù)國家對剎車燈或頭燈故障——燈亮或熄滅有明確定義,。但對采用多個LED的燈，很難準(zhǔn)確定義照明燈是否已經(jīng)損壞,。制造商與立法機構(gòu)正在定義LED的使用方法,。

　　2. 效率/每瓦流明

　　與標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈相比，LED消耗每單位電能可以產(chǎn)生更多的光輸出,。但與鹵素?zé)粝啾葧r,，LED的實際光輸出的優(yōu)勢并不明顯,。最新的LED具備出色的流明每瓦數(shù)值，但某些數(shù)值是在優(yōu)化條件下取得的,，而通常不是在最高輸出條件下獲得的,。一般而言，當(dāng)LED的電流增加時,，光輸出量并未呈線性增加,。因此，即使LED在0.5A電流下輸出x流明,，它在1.0A電流下也不會輸出2x流明,。

　　3. 響應(yīng)速度

　　以剎車燈和方向指示燈管為例，假設(shè)車輛時速為125公里/小時,，即35米/秒時,，白熾燈的熱啟動時間約為250毫秒，而反應(yīng)迅速的LED可提早約8米距離發(fā)出剎車警告,，從而有效避免汽車相撞,。指示燈也是如此。

　　4. 方向性

　　另一個關(guān)鍵特性是LED的發(fā)光方式,。與白熾燈不同,，LED只透過一個表面發(fā)光，這對頭燈與航圖燈應(yīng)用有好處,，但可能不適合車廂照明燈其它照明應(yīng)用(圖1),。

圖1：與白熾燈不同，LED發(fā)出光具有方向性,。

　　控制LED的方法

　　1. 電流控制

　　LED的一個基本問題是,，LED是由電流控制的器件，其電壓降相對較低,。最簡單的方法是使用電阻限制LED的電流，但該方法并不適合采用額定電壓為12V或24V電池的系統(tǒng),，因為電池的實際電壓是從6V至18V或12V至36V,。因此，如果需要保持亮度,，就必須進(jìn)行恒流控制,。

　　2. 電流的線性控制

　　線性控制指通過線性調(diào)節(jié)器保持通過LED的電流為常數(shù)。線性控制在某些情況下效率很低,，例如,，正向電壓為3.5V的單1A(3W)LED，需要調(diào)節(jié)器在保持1A電流的同時將的額定12V電源降至8.5V,，這樣使用3W LED將浪費8.5W的功率,。線性電流控制是產(chǎn)生噪聲最少的技術(shù),，而且從EMC角度看，線性電流控制最安全,。

　　3. 開關(guān)式調(diào)節(jié)器

　　電感式開關(guān)恒流技術(shù)雖然產(chǎn)生的電子噪聲較多,，但它的效率更高。根據(jù)LED的使用數(shù)量,，可以采用降壓或降/升壓調(diào)節(jié)器,。

　　4. EMC問題

　　必須盡量減少輻射與傳導(dǎo)噪聲，將噪聲控制在容許極限內(nèi),。雖然PWM方法的頻率固定,，且相對較容易進(jìn)行濾波，但由于LED負(fù)載較為穩(wěn)定,，如果采取適當(dāng)措施,，磁滯控制器及PFM是合適的選擇。開關(guān)式調(diào)節(jié)器的發(fā)展趨勢是頻率將更高,，以減少電感/電容的體積,。這對汽車應(yīng)用而言，這總是最佳的解決方案,。將頻率保持在較低的水平有助于避免干擾問題,。

　　基頻的“抖動”或“擴展”技術(shù)確實有助于符合類似峰值EMC測試要求，但最佳的方法是不產(chǎn)生任何輻射,，而任何開關(guān)式調(diào)節(jié)器均難以實現(xiàn)這點,。

　　輻射熱、傳導(dǎo)熱與熱管理

　　使用高亮度LED的用戶(特別是汽車制造業(yè))要面臨的關(guān)鍵問題與最大挑戰(zhàn)之一,，是LED的自熱問題,。LED的每瓦流明已取得了很大改進(jìn)，但事實上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減少電流,。使用高亮度LED的優(yōu)點是電流變化較大時,，眼睛無法察覺到亮度變化。一般而言,，電流下降25%,，單個LED的亮度變化并不明顯。

 　　但是，LED會隨溫度與電流的變化而改變顏色,，這點是否會影響汽車照明應(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影響駕駛者的距離感,，這些問題可能更加重要,。

　　采用PWM方法來減低亮度比，而非直流電控制,，可得到更大的光暗比例,，且色溫不會發(fā)生變化，因此用PWM方法減低亮度是較好的方法,。但是,，頻率的選擇也很重要。一般認(rèn)為頻率為200Hz比較好,，因為人眼不會感覺200Hz光的閃爍,，此外較低的頻率可確保處于低于開關(guān)式調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換頻率。但是,，必須預(yù)見到頭燈存在頻閃效應(yīng)的潛在問題,。一種較為合適的方法是使用更高頻率來調(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，避免汽車內(nèi)產(chǎn)生可聽到的噪聲,。

　　LED的溫度傳感也是需要解決的問題,。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應(yīng)的溫度上限,。當(dāng)環(huán)境溫度降低時，簡單的溫度控制可導(dǎo)致LED的電流增加,。圖2給出了LED對環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求,。

圖2：LED對環(huán)境溫度的典型響應(yīng)要求。

　　LED的應(yīng)用范圍

　　在汽車應(yīng)用中,，LED主要被用來外部與內(nèi)部照明,。外部照明設(shè)備涉及熱極限與EMC問題，同時還有卸載負(fù)載測試的許多復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn),，例如，電壓是 40V,、60V,、80V，還是100V LED的驅(qū)動電路必須符合汽車EMC規(guī)格的嚴(yán)格要求。對于通過高效,、電感開關(guān)式調(diào)節(jié)器驅(qū)動的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,，可廣泛使用LED來營造車內(nèi)舒適環(huán)境，比如儀表類照明燈,、踏板照明燈,、航圖燈、后霧燈,、汽車后剎車與指示燈,，而用于顯示汽車“娛樂信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進(jìn)一步增加LED的應(yīng)用。

　　Zetex的LED產(chǎn)品

　　用于簡單開關(guān)LED負(fù)載的BSP75器件,，是具備ESD保護(hù),、過熱、負(fù)載驟降,、過電流與過電壓保護(hù)的可靠的FET,，適用于對電流高至1.2A的LED進(jìn)行開關(guān)。

　　如果需要同時監(jiān)控電流(如顯示剎車LED燈簇的故障),，Zetex的電流監(jiān)測器ZXCT1081能適應(yīng)60V電壓瞬變和125℃工作溫度,。針對汽車LED控制，Zetex提供一系列開關(guān)式調(diào)節(jié)器,，驅(qū)動電流可達(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，并可以通過單一引腳,，實現(xiàn)關(guān)閉,、軟啟動或PWM調(diào)光及溫度控制等功能。