LED汽车照明 汽车照明系统介绍

传统上，汽车刹车灯、转向灯信号灯、后照灯和尾部雾灯均采用21W至27W、亮度280至570流明的钨丝灯泡作为光源。尾灯、紫红色、侧显示灯及方向盘使用4W~10W、亮度40~130流明的钨丝灯泡、前灯使用高亮度氙气荧光管HID。但是，在汽车照明方面，光源LED越来越被采用。尾部中央高位刹车灯是最早采用的LED汽车灯。另外，在灯市场，刹车灯、转向灯信号灯、以及车内照明灯等其他车外照明及灯被变更为LED灯泡。近年来，车外照明灯、例如白天行驶灯DRL、以及头部近光灯被变更为LED灯泡。汽车的前灯也会马上变成高亮度LED灯。另外，在车体内部，作为仪表板和TFT显示器等光源，车内显示器的背光灯LED也开始被采用。

汽车LED照明系统的优点

白光LED的色温约为6000K，在视觉上与自然光大致相同。因为用人的眼睛来区分颜色的能力在自然背景条件下是最优秀的。晚上，人的眼睛只有在自然颜色的情况下，对景物或道路边缘才有很好的区别能力。

LED灯的平均寿命比钨丝灯和高亮度荧光灯管长，更稳定和更可靠。减少故障概率的同时，不需要频繁更换灯泡，可以省去很多麻烦。进一步采用LED的话，可以节省更多的能量。LED灯的外形小，容易安装在插座上，空间小，容易配合时尚的灯饰设计。更重要的是LED刹车灯的启动速度更快。LED刹车灯的点亮时间仅为50ms左右，比钨灯泡的启动时间快约250ms，降低了撞到追随车辆的危险性。另外，LED是固体光源，能够承受更大的振动。

驱动LED灯的技术要求

LED的亮度与流动电流成比例，因此驱动LED需要一定的电流源。在任一种情况下，只有在LED中流通的电流保持一定，才能确保LED亮度的一致性。此外，需要将纹理电流控制为在任何情况下可接受的电平。因此，LED驱动器的设计属于电源转换电路设计，其特征是恒定电流输出而不是恒定电压输出。

LED驱动器在设计中，为了提供防止电源的反向动作的保护，需要追加闭塞电路。我们面临的另一个课题是确保在汽车的冷却启动或负载断电的情况下LED能够正常工作。在通常的动作中，轿车的电池供电电压在9V和16V之间（例如12V系统总线），大卡车的电池供电电压在18V和32V之间（例如24V系统总线）。当发生负载断电或冷启动时，电池的输入电压范围与通常范围有很大差异。

发电机运行中，如果电池供电突然切断，发电机就会继续发电，使用发电机供电的容量等电力部分会突然发生电压升高的现象，如果不采取保护措施，电器就会损坏。如果LED的驱动不是恒定电流驱动，则LED的电流变化，LED的亮度变化。这是现在汽车灯有闪烁现象的原因。以下是用于模仿突然断开负载的一些情况的负载断开测试的定义。由于汽车制造商采用了不同的标准，负载断电测试的定义也各不相同，只不过是其中的一个例子。

负荷的急剧下降带来负荷电压的上升，不过，大部分的先进的交流发电机装载着中央控制式负荷断电箝位电路。12V总线系统的标准级别为35V？被限制为42V24V总线系统的基准等级被钳制在50V到60V。

寒冷时，启动装置大幅降低电池的供电电压，显示冷却启动试验的典型波形。LED驱动器的输入供电端子与电池的输入端子连接，因此与刹车灯等运转安全相关的汽车灯不受负载切断或冷启动的影响，此时也需要正常地继续工作。典型地，12V总线系统的输入范围为6V？42V，24V总线系统的输入电压范围为12V？60V。

LED驱动技术

电阻极限流是LED驱动方法之一，其优点是成本低，设计简单。缺点是电流根据驱动电压正向电压而变化，所以LED的发光亮度发生变化。当电池电压相对较高时，驱动效率非常差。这是因为在这种情况下，大部分的电力都被消耗在电阻上。另外，限流电阻产生大的热量，引起散热的问题。这虽然简单，但不是最有效的方法。

第二方法是线性恒流器，也称为恒流源。其优点是设计简单，电流恒定。缺点是，随着效率低、输入电压上升，线性芯片负载的压降也变大，所以线性芯片也会产生较大的热量。然而，电阻限制流方法中电流波动的缺点得到了改善。

除以上两种方法外，还有开关电源式的驱动方法。表1是三种不同方法的比较，将开关电源作为LED驱动的方法具有高效率，电流恒定。因为开光电源转换器的效率高，所以被越来越多的灯厂家使用。其最大的缺点是设计线路复杂，成本较高。

汽车照明为什么要升压？是否使用降压LED驱动器。这是因为电池电压发生了变动，电压变动时需要将流经LED的电流保持为恒定，升压后的脉冲63？无论输入电压是高还是低，降压LED驱动器都能够使电流保持恒定。由此，保证在负载断电或冷却启动时，与安全相关的照明灯保持一定的亮度。另外，多样化的LED汽车照明应用也需要不同的LED驱动器拓扑结构。一些汽车灯制造商希望能够应用于不同的灯光系统的不同LED配置LED驱动平台。升压/降压LED驱动器是大多数高亮度汽车灯系统的理想驱动解决方案。

LM3423（）NS公司不仅提供高速调光控制、可靠性高的保护、故障显示等功能，还配置升压、浮动降压、浮动降压的升压/降压LED驱动器，是能够满足不同LED车载驱动要求的升压/降压LED驱动器芯片。

LED背光系统用升压LED驱动器

在一般应用中，我们都可以使用升压恒定电流LED驱动器来驱动多个列数的多LED，并且可以使用这种配置的LED背光系统来向汽车仪表板和导航系统显示器提供背光。另外，汽车仪表板显示器必须附加LED用于控制背光的亮度的调光控制功能。在周围环境明亮的情况下高亮度，在周围环境暗的情况下，可以使亮度降低，以使驾驶员的眼睛不能适应急剧的亮度变化，不影响驾驶安全。此外，具有PWM调光功能的控制器必须具有良好的对比度，即良好的线性调整度。

PWM信号是串行脉冲信号，通过切换电流开关来控制脉冲的传输，使得LED发光超过100Hz的闪光灯，并且由于人的眼睛滤光/平均亮度，因此感觉亮度在视觉上减少。调光功能的好坏通过调光的占空比来实现，当元件的占空比小时调光的范围变大，具有更好的线性度。通常有两种方法。一个是模拟信号调光，另一个是PWM信号的调光。模拟调光是通过改变LED的电流来实现的，所以当LED的电流变化时LED的颜色也会变化，所以作为亮度控制方法一般使用PWM调光。如果采用该方法，LED是导通还是关断，LED的颜色不会变化。

LM3423支持高速调光控制及零降时电流功能，适合于汽车导航系统显示器及仪表板的LED背光系统（图4）。保证各灯上流通的电流一致，LED下作为调光控制的开关MOS管串联连接。这里，nDIM销负责输入欠压锁定以及PWM调光功能的执行。每次输入PWM信号时DDRV销驱动DIMN-FET，在串联连接的LED中进行高速开关，控制亮度，能够使调光控制频率为50kHz。

图5示出了调光效果的比较，并且在低占空比条件下可以保持相同的开关，并且可以看出流过LED的电流是恒定的。图所示的调光占空比为0.5%，输入电压为12V、LED的电流为100mA，驱动数为每串10个LED。这里的调光频率选择230Hz，当周围环境的明亮度变暗时，汽车显示器的LED背光使灯的明亮度降低。占空比小的话可以降低亮度，环境的亮度暗的时候，仪表板的亮度不会感到晃眼。

使用以往升压模式的驱动程序时，不管控制器有无驱动动作，输入与输出之间都有通道，此时，输入侧的电池负荷有直流通道，面临漏电的问题。用于车载照明的情况下，汽车长时间不使用的情况下，若有此通道则放电电池。车辆再启动的话，会发现电池没电了。另一个问题是，输出端短路时，电池会放电。即使主开关断开，也不会影响输出侧的漏电。此时，在输出端插入保险丝以防止短路。利用LM3423解决这个问题，可以有效延长电池的寿命。LED串联连接后短路时，FLT用引脚驱动的输入端p错误63？FET关闭，输入路径打开，避免漏电问题。