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汽车LED应用及其驱动电路的设计

导读: LED是一种高效环保的新型半导体光源,有其它光源无法比拟的优势。在未来汽车照明应用中前景光明。LED 可以用串联、并联等不同的方式组合成LED 阵列,以满足汽车照明强度的要求。

  LED是一种高效环保的新型半导体光源,有其它光源无法比拟的优势。在未来汽车照明应用中前景光明。LED 可以用串联、并联等不同的方式组合成LED 阵列,以满足汽车照明强度的要求。针对LED 的发光特性,重点讨论了LED 驱动的设计及特点,同时简述了LED 目前存在的问题及解决方法。

  1 汽车车灯作用及要求

  目前,汽车日趋平民化,已成为主要交通工具,行车安全引起了社会广泛的关注。据不完全统计,汽车在夜晚或自然光线不足的情况下行驶的里程占总行驶里程的25%,而在此间发生的交通事故占到总事故的40%,并且一半以上的伤亡事故发生在夜间。因此,车外照明灯及信号灯是汽车安全行驶的关键部件,必须满足下列条件:

  (1)汽车照明灯点亮无延迟,响应时间更快,给驾驶员更多的反应时间。

  (2)照明亮度强,在夜间或自然光线不足的情况下提高驾驶员的视野,同时使车外信号灯的指示作用更强。

  (3)高耐震,工作可靠性高,避免因照明故障引起的意外事故。

  (4)节能,能够有效减少废气的排放量,保护环境。

  (5)基于汽车销售竞争日益激烈,车灯设计要实用和美观。

  2 LED 成为汽车照明选材中的新星

  2.1 LED 的工作原理

  LED 是特殊的二极管,是一种通过掺杂等手段形成PN 结的半导体器件。当满足二极管导通条件时,电流流过LED,以光和热的形式释放出能量。LED 是电流控制的电流型元件,其发光强度主要依据通过的电流大小,正向导通时,其压降非常高,而且本身具有一定的波动范围。

  由于LED 没有红外线及紫外线的辐射,其消耗的能量除转换为光能外,几乎都是热能,且只能以热传导的形式传出,因此,LED 在工作时,结温会逐渐升高。而LED 是具有负温度系数的器件,流过LED 的电流会随温度升高而增大,这就形成了正反馈,造成结温的进一步升高,如不加控制,就会烧毁LED。LED 的热学参数与PN 结的结温有很大关系,主波长与温度的关系如下式:

  mp(Tl)=m0(T0)+3Tg#0.1nm/°C

  由上式可知,每当LED 结温升高10℃时,主波长 ( 人眼能够观察到的) 就会向长波漂移1nm(1nm=10-9m),导致LED 亮度下降,出现光衰。因此, 个别LED 过热,就会造成LED 阵列发光的均匀性变差。

  2.2 LED 显着的照明优势

  LED 被称为新光源,原因在于LED 具备点光源与固态光源的特性,因此具有其它照明光源无法比拟的优点。

  (1)LED 寿命理论上可达10 万小时, 实际寿命也可达到2 万小时以上,比一般白炙灯泡的1 000 小时、日光灯具的1 万小时更具优势,在汽车使用寿命期间一般无须更换。

  (2)点亮无延迟,响应时间更快。LED 的启动时间仅为几十纳秒,启动时间较白炽灯泡大大缩短。

  (3)在光线亮度高、自然光线可见度低的情况下,大大降低汽车事故发生率;基本上无辐射,属于“绿色光源”。

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