高亮度LED在汽車照明應用的（de）問題

毋庸置疑，采用高亮度LED照明將成為未來汽車的主要特征，這歸功於LED相對於傳統的（de）白熾光照明方案所具有（yǒu）的許多基本優勢。此外（wài），采用LED照（zhào）明也可帶動汽車設計技（jì）術和（hé）設計風格上的（de）變化。然而，正像任何創新技術一樣，LED在被廣泛用於汽車照明之前（qián），仍需要克服許多困難。
關鍵特性
1.可靠性與使用壽命
LED的預期使用壽命為（wéi）5萬個小時（shí），而鹵鎢燈為2萬個小時，鎢白熾燈為（wéi）3千個小時。相（xiàng）對於白熾燈，LED的結構堅固（gù），不容易受振（zhèn）動影響（xiǎng），使用過程中（zhōng）光輸出亮度也不會（huì）明顯下降。基於多個LED的照明方案還具備“冗餘（yú）度”好處，即使一個LED出（chū）現故障，仍（réng）可以（yǐ）繼續使用照明裝置。正（zhèng）確使用LED(特別（bié）是正確控製LED的溫度)，可有效延長LED的（de）預期壽命。相（xiàng）反，如果溫度過高，LED很（hěn）容易損壞。LED應用在汽車照明上還（hái）牽（qiān）涉許多法律定義問題。大多數國家對刹車燈或頭燈故（gù）障——燈亮或熄（xī）滅有明確定義。但對采用多個LED的燈，很難準確定義照明燈是否（fǒu）已經（jīng）損壞。製造商與立法機構正在（zài）定（dìng）義LED的使用方法。
2.效（xiào）率/每瓦流明
與標（biāo）準的（de）白熾燈相（xiàng）比，LED消耗每單位電能可以產生更多的光輸出。但與鹵素燈相比時，LED的實際光輸出的優勢並不明顯。全新的LED具備出色的流明每瓦數值，但某些（xiē）數值是在優化條件下取得的，而（ér）通常不是在高輸出條件（jiàn）下獲得的。一般（bān）而言，當LED的電流增加時，光輸出量並（bìng）未呈（chéng）線性增加。因（yīn）此，即使 LED在（zài）0.電流下輸出（chū）x流明，它在1.0A電流下也不會輸出（chū）2x流明。
3.響（xiǎng）應速度
以（yǐ）刹車燈和（hé）方向指示燈管為例（lì），假設車輛時速為125公裏/小時，即35米/秒時，白熾（chì）燈的熱啟動時間約為250毫秒，而反應迅速的LED可提早約8米（mǐ）距離發出刹車（chē）警告，從而（ér）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的發光方式。與白熾（chì）燈不同（tóng），LED隻透（tòu）過一（yī）個表麵發光，這對頭燈與航圖燈應用有好處，但可能不適合車廂照明燈其（qí）它照（zhào）明應用。
控製LED的方法（fǎ）
1.電流控製
LED的一個基本問題是，LED是由電流控製的器件（jiàn），其電壓降相對（duì）較低。簡（jiǎn）單的方法是使用電阻限製LED的電流，但該方（fāng）法並不適合采用額定電壓為 12V或24V電池的（de）係統，因為電池（chí）的實際電壓是從6V至18V或12V至（zhì）36V。因此，如果需要保持亮度，就必須進（jìn）行恒流控製（zhì）。
2.電流的線性控製
線（xiàn）性控製指（zhǐ）通過線性（xìng）調節器（qì）保持通過LED的電流為常數。線性控製在某（mǒu）些情（qíng）況下效率很低，例如，正向電（diàn）壓為3.5V的單1A(3W)LED，需要調節（jiē）器在保持1A電流的同時將（jiāng）的額定12V電源|穩壓器降至8.5V，這樣使用（yòng）3WLED將浪費8.5W的功率。線性電流控製是產（chǎn）生噪聲少的技術，而且從 EMC角度看，線性電流控製安全。
3.開關式（shì）調節器
電感（gǎn）式開關恒（héng）流技術雖然產生的電子（zǐ）噪聲較（jiào）多，但它的效（xiào）率更高。根據LED的使（shǐ）用數量，可以采用降壓或降/升壓調節器。
4.EMC問題
必須盡量減少輻射與傳導噪聲，將噪聲控製在容許極限內。雖然PWM方法的頻率固定（dìng），且相對較容易進行濾波，但由於LED負載較為穩（wěn）定，如果采取適當措施，磁滯控製（zhì）器及PFM是合適的選擇。開關式（shì）調節器的發展趨（qū）勢是頻率將更高，以減少電感/電容（róng）的體積。這對汽車應用而言，這（zhè）總是好（hǎo）的解決方案。將（jiāng）頻率保持在（zài）較低的水（shuǐ）平有（yǒu）助於避免幹（gàn）擾問題。
基頻的“抖（dǒu）動”或“擴展”技術確實有（yǒu）助於符合類似峰值EMC測試要求，但更好的方法是不（bú）產生任何輻射，而任何開關（guān）式調節器均難（nán）以實現這點。
輻射熱、傳導熱（rè）與熱管理
使用高亮度LED的用戶(特別是汽車（chē）製造業)要麵（miàn）臨的關鍵問題與大挑戰之一，是LED的自熱問題。LED的每瓦流明已取得（dé）了很大（dà）改進，但事實上 LED的多數電能均轉化成傳導（dǎo）熱。LED能產生的適合車廂照明的輻射熱較少，但（dàn）在寒冷氣（qì）候中，頭燈的輻射熱卻（què）能有效地融化透鏡上的雪。因此，熱管理是可靠控製（zhì）LED的關鍵。
熱管理主要指溫度增（zēng）加時減少電流。使用高亮度LED的優點是電流變化較大時，眼睛無法察覺（jiào）到亮度變化。一般而言，電流（liú）下（xià）降25%，單個LED的亮度（dù）變化並不明（míng）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用仍有待探討。LED的頻譜是否適（shì）用於照明（míng），在一般夜視效果下是否會影響駕駛（shǐ）者（zhě）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，而非直流電控製，可（kě）得到更大的光暗比例，且（qiě）色溫不會發生變化，因此用PWM方法減低亮度是（shì）較好的方法。但（dàn）是，頻率的選擇（zé）也很重要。一般認為頻率（lǜ）為200Hz比較好，因為人眼不會感覺（jiào）200Hz光的閃爍，此外較低的頻率可確保處於低於開關式（shì）調節器的轉換頻率。但是，必須預見到頭燈（dēng）存在頻閃效應（yīng）的潛在問題。一種較為（wéi）合適的方法是使用更高頻率來調節LED的亮度（dù），從而避免（miǎn）“偏（piān）擺”效應（yīng）。此外，必須謹慎選擇電感器，避免汽車內產（chǎn）生可聽到的噪聲。
LED的溫度（dù）傳感也是需要（yào）解決的問題。熱敏電阻器是廣泛使用的方（fāng）法，但使用熱敏電阻器必須十（shí）分小（xiǎo）心，溫度控（kòng）製響應應設定（dìng）為LED需要減少的電流所對應（yīng）的溫度上限。當環境溫度降低時，簡單（dān）的溫（wēn）度控製可導（dǎo）致LED的電流（liú）增加。給（gěi）出了LED對（duì）環境溫度的典型響應要求。
LED的應用（yòng）範圍
在（zài）汽車應用中，LED主要被用來外部與內部照明。外部照明設備涉（shè）及（jí）熱（rè）極限與EMC問題，同時還有卸載負載測試的許多複雜標準，例如，電壓是40V、 60V、80V，還是100VLED的驅動電路必須符合汽車EMC規格的（de）嚴格要求。對於通過、電感開關式調節器驅動（dòng）的LED，符合上述要求有一定難度（dù），所有預防措施將增加總體方案的成本。在外部照明應用領域，頭燈、霧燈及指示（shì）燈（dēng）是目標應（yīng）用。
由（yóu）於LED所具備的（de）優點，可廣泛使用LED來營造車內舒適環境，比如儀器|儀（yí）表（biǎo）類照明燈、踏（tà）板照明燈、航圖燈、後霧燈、汽車後刹車與指示（shì）燈，而用於顯示汽車“娛樂信息”的平板顯示屏/顯示器件的混色背光照明及氣氛照明將進一步增加LED的應用。深圳市草莓视频官网科技（jì）有限公司供應（yīng）日本NOISEKEN汽車EMC測試設備。