LED在汽車電子設計優缺點及解決方法

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-03-14

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 LED是一種高效環保的新型半導體光源，有其它光源無法比擬的優勢。在未來汽車照明應用中前景光明。LED 可以用串聯、并聯等不同的方式組合成LED 陣列，以滿足汽車照明強度的要求。針對LED 的發光特性，重點討論了LED 驅動的設計及特點，同時簡述了LED 目前存在的問題及解決方法。

　　1 汽車車燈作用及要求

　　目前，汽車日趨平民化，已成為主要交通工具，行車安全引起了社會廣泛的關注。據不完全統計，汽車在夜晚或自然光線不足的情況下行駛的里程占總行駛里程的25%，而在此間發生的交通事故占到總事故的40%，并且一半以上的傷亡事故發生在夜間。因此，車外照明燈及信號燈是汽車安全行駛的關鍵部件，必須滿足下列條件：

　　（1）汽車照明燈點亮無延遲，響應時間更快，給駕駛員更多的反應時間。

　　（2）照明亮度強，在夜間或自然光線不足的情況下提高駕駛員的視野，同時使車外信號燈的指示作用更強。

　　（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）節能，能夠有效減少廢氣的排放量，保護環境。

　　（5）基于汽車銷售競爭日益激烈，車燈設計要實用和美觀。

　　2 LED 成為汽車照明選材中的新星

　　2.1 LED 的工作原理

　　LED 是特殊的二極管，是一種通過摻雜等手段形成PN 結的半導體器件。當滿足二極管導通條件時，電流流過LED，以光和熱的形式釋放出能量。LED 是電流控制的電流型元件，其發光強度主要依據通過的電流大小，正向導通時，其壓降非常高，而且本身具有一定的波動范圍。

　　由于LED 沒有紅外線及紫外線的輻射，其消耗的能量除轉換為光能外，幾乎都是熱能，且只能以熱傳導的形式傳出，因此，LED 在工作時，結溫會逐漸升高。而LED 是具有負溫度系數的器件，流過LED 的電流會隨溫度升高而增大，這就形成了正反饋，造成結溫的進一步升高，如不加控制，就會燒毀LED。LED 的熱學參數與PN 結的結溫有很大關系，主波長與溫度的關系如下式：

　　mp（Tl） = m0（T0）+ 3Tg #0.1nm/°C

　　由上式可知，每當LED 結溫升高10℃時，主波長 （ 人眼能夠觀察到的） 就會向長波漂移1nm（1nm=10-9m），導致LED 亮度下降，出現光衰。因此， 個別LED 過熱，就會造成LED 陣列發光的均勻性變差。

2.2 LED 顯著的照明優勢

　　LED 被稱為新光源，原因在于LED 具備點光源與固態光源的特性，因此具有其它照明光源無法比擬的優點。

　　（1）LED 壽命理論上可達10 萬小時， 實際壽命也可達到2 萬小時以上，比一般白炙燈泡的1 000 小時、日光燈具的1 萬小時更具優勢，在汽車使用壽命期間一般無須更換。

　　（2）點亮無延遲，響應時間更快。LED 的啟動時間僅為幾十納秒，啟動時間較白熾燈泡大大縮短。

　　（3）在光線亮度高、自然光線可見度低的情況下，大大降低汽車事故發生率；基本上無輻射，屬于“綠色光源”。

　　（4）LED 占用體積小， 結構簡單，高耐震，設計者可以隨意變換燈具模式，令汽車造型多樣化，滿足不同消費者需求。

　　（5）LED 光源受電壓變化的影響遠遠小于白熾燈泡，顯示了卓越的安全性和可靠性，同時消耗的能量較同光效的白熾燈減少80%，非常節能。

　　基于上述優勢，LED 可以在汽車照明中廣泛應用，但單個LED 無法滿足汽車照明強度的要求，必須多個串聯、并聯或串并聯成LED 陣列使用。