汽車照明系統——飛速普及的LED
電子發燒友網報道（文/李寧遠）汽車的照明燈在過去常常選擇鹵素燈，而近幾年來，整車LED的應用開始快速增長。傳統鹵素燈的壽命僅500小時左右，而目前主流LED前照燈的壽命高達25000小時左右。壽命長這一優點幾乎讓LED車燈可以覆蓋車輛的整個生命周期。
汽車前照明大燈、轉向燈、尾燈、內飾燈等等外部、內部車燈應用，都開始使用LED光源進行設計組合。不只是汽車照明系統，從消費電子產品到工廠自動化設備的照明系統，這些照明系統里的LED設計越來越多樣化，而且高度集成，這一特點在汽車照明系統里體現得尤為突出。
LED在汽車照明系統里的迅猛增長
LED作為照明光源不僅壽命更長，其光效也大大超過了普通鹵素燈，鹵素燈的光效在10-20Im/W，LED的光效在70-150Im/W，比起傳統燈的雜亂散熱體系，光效的提升在照明中會更加節能且高效。LED納秒級的響應時間比鹵素燈秒級的響應時間也更為安全，這一點在剎車距離上體現得尤為明顯。 隨著LED設計和組合水平的不斷提高以及成本的逐步下探， LED光源在汽車電子上經過近年來的驗證開始在汽車照明系統里迅速提高占有率。根據TrendForce數據，2021年LED頭燈滲透率在全球乘用車中份額已經達到60%，其中電動車的LED頭燈滲透率更高，達到90%，預計2022年滲透率會分別提升至72%與92%。 此外，智能頭燈、標識燈、智能氛圍燈、MiniLED/HDR車用顯示等先進技術也加速了LED在汽車照明中的滲透，在車用照明朝著個性化、溝通顯示、駕駛輔助發展的今天，傳統車廠和電動車廠都開始在LED上想盡辦法做出差異化。LED驅動拓撲取舍LED作為一種發光器件，自然是需要驅動電路去控制的。一般當發光二極管的數量很多或者二極管耗電量比較大，這時候就需要驅動了（往往是幾級的驅動）。考慮到LED組合的多樣化，對于設計人員來說，設計出合適的LED驅動并沒有那么簡單。不過有一點可以明確的是，由于LED自身特性，發熱量大，需要限制電流進行保護，因此恒流源驅動是最好的LED驅動方式。 傳統的驅動原則以系統中LED的總功率水平為指標來衡量選擇不同的LED驅動，如果總正向電壓高于輸入電壓，那么就需要選擇升壓拓撲來滿足電壓要求，如果低于輸入電壓，則需要使用降壓拓撲來提高整體效率。不過隨著LED調光能力需求的提高以及其他需求的出現，在選擇LED驅動時不僅要考慮到功率水平，還要充分考慮拓撲結構、效率、調光和混色方法。 拓撲結構的取舍在汽車LED系統中需要看LED使用的具體位置。比如在汽車照明的進遠光燈、前照燈上，大部分都采用降壓式拓撲結構的驅動，這種降壓驅動在帶寬表現上十分出色，還能通過設計擴頻調頻以獲得很好的EMI性能，是一種LED驅動里非常安全的拓撲選擇。升壓式LED驅動的EMI性能同樣很優秀，相比其他類型拓撲來說是最小的驅動方案，在汽車近遠光燈、背光上應用更多。
LED驅動與調光目前在汽車LED里，常見的驅動設計有三種，電阻限流、線性穩壓器以及開關型轉換器。使用串聯電阻直接進行驅動的方式比較直接粗暴，基本只有在小功率的LED場景里才有可能用到，而且這種驅動方式因為有尖峰電流的存在，很容易影響LED的使用壽命。 線性穩壓器方案和開關型轉換器方案都是恒流驅動，都可以支持模擬與數字調光。不同的是線性穩壓器驅動方案受限于電壓偏小、效率偏低，更適合尾燈這種小電流LED應用場合。開關型轉換器支持的拓撲很多，驅動效率更優，適合非常多高功率的場合。汽車照明系統里多數選擇此類驅動以平衡效率、電流、電壓。不管是哪一種驅動方式，在汽車電子系統的復雜EMC環境里，都必須考量驅動設計里的EMC要求。 在調光上，模擬調光和PWM數字調光仍是驅動里主流的兩種方法。模擬調光突出一個電流可連續的優點，能夠最大程度減少LED的閃爍。選擇模擬調光基本上很多都是因為LED應用場景需求光源減少閃爍，畢竟模擬調光可以調節的范圍受到硬件限制并不算靈活。不過模擬調光不用擔心噪聲問題，這在汽車照明系統中是一個很大的優勢。 PWM數字調光的電流是不連續的，但是不同的PWM調光方式能實現的效果不一，主FET方式、串聯FET式、并聯FET式能實現的調光比、調光速度各不相同，以不同的占空比來調制平均電流可以輕松獲得高達16位的分辨率，可以適配很多的LED場景。但是PWM數字調光必須對噪聲干擾做防護，否則極容易受到電噪聲、聲噪聲、光噪聲的干擾。現在也有不少驅動結合了兩種調光方式的方案，可以綜合各自的優點。
寫在最后得益于驅動器件技術的不斷提升，LED驅動的集成度越來越高，可以滿足更高的功率密度、更高的效率和更小的封裝，給LED在各類車燈應用里飛速普及提供了有力的支持，也為汽車照明系統的升級提供了澎湃的動力。
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