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(多图) 新型汽车LED应用为电源管理带来新的机遇与挑战

来源:电子产品世界/凌特公司电源产品市场工程师 Jeff Gruetter?? 2005年10月22日 ?? 收藏0

?????? 过去 10 年来,汽车中的电子系统在数量和电子控制、车载多媒体系统及娱乐系统的复杂性等方面都有了巨大的飞跃。展望未来,预计汽车电子系统还将以更快的速度发展。根据市场调研公司 Allied Business Intelligence 的预测,到 2007 年,全球汽车半导体市场将从 123 亿美元(2004年)增长到每年 170亿以上美元。Strategy Analytics公司也预测,到 2008 年,汽车电子系统在汽车总成本中所占份额将从目前的 20% 增长到 30%。这增长是由多种因素引发的。一方面,汽车中很多传统的机械系统 (如油门控制、制动和悬挂控制系统) 现在都采用了电子系统进行控制和优化。另一方面,LED 照明、娱乐和无线导航也正在迅速成为非豪华汽车的标准配置。所有这些系统通常都需要某种程度的电源管理。这些新型汽车应用给电子行业带来了很多挑战,而且维持解决方案的高可靠性也极其重要。

?????? 本文主要探讨汽车电子系统市场中一个重要的增

长领域,即在目前和未来几代汽车中大量涌现的 LED 照明。这一新的照明领域给汽车电子产品的设计师和制造商都带来了新挑战。理解这些挑战的本质并找到可行的解决方案非常重要,因为与这些照明系统有关的增长看来是无穷无尽的。

?????? LED 照明

?????? 小尺寸、低功耗和快速接通时间等优点使高亮度 LED 在今天的汽车中得到了广泛应用。LED 最初用于中央高位刹车灯(CHMSL),这种应用是用红光 LED 组成一个微小的照明阵列,此阵列易于安装且不需要更换。

?????? 根据 Strategies Unlimited 公司的统计,在 2003 年生产的所有高亮度 LED 中,大约有15% 用于汽车,这表明其市场规模已经超过 4 亿美元。

?????? 尽管如此,白炽灯还是最经济的光源,因此也仍然是最常用的标准产品。不过,照明设备可用空间的缩减、不断增强的工作寿命、灯光颜色和灯的设计等因素都导致了 LED 需求的增长。甚至传统的 CCFL TFT-LCD 背光照明应用也逐渐被白光 LED 阵列所取代。唯一的例外是前灯。在可预见的将来,前灯仍将采用包含卤素/氙灯丝的设计,但是很多其它照明系统,如内部/外部和背光照明应用都将转而采用 LED。采用 LED 的好处体现在以下几个方面。首先,可能也是最重要的一点,LED 灯从不需要更换,因为其长达 10万小时(11.5使用年限)的可靠寿命超过了汽车的寿命。这使汽车制造商可永久性地把 LED 嵌入到“舱内”照明设备中,无需为了方便更换而进行相应的设计。其款式也可以有很大的变化,因为 LED 照明系统所需的深度和面积不像白炽灯那么大。LED 的另一个优点是低功耗,这可以减少汽车的燃料消耗。图 1 显示了一辆现代汽车中的大量 LED 照明应用。在汽车内部,有几种采用各种类型 LED 的“标准内置”照明模块。有些是单个 LED,而像导航仪表板背光照明等另一些应用则需要 LED 阵列。在外部照明方面,LED 也得到了认可。现在超过 40% 的中央高位刹车灯已采用红色 LED 。此外,奥迪 2004 A8 采用大电流 LED 阵列(Luxeon)作为白天行车灯(DRL)。同时,我们都已经看到更多中档汽车 (甚至摩托车) 都用彩色 LED 阵列作为刹车灯/转向指示信号灯。

现代汽车中 LED照明系统的典型应用

?????? 图 1? 现代汽车中 LED照明系统的典型应用

?????? 汽车 LED 照明系统的设计参数

?????? 为确保最佳性能和更长的使用寿命,LED 需要一个有效的驱动电路。这些特殊的驱动电路必须能够适应条件相当苛刻的汽车电源总线,而且要既经济又节省空间。为了保证更长的使用寿命,首要的是不超过 LED 的电流和温度限制。表 1 给出了大电流 LED 的典型正向电压和驱动电流。在单个 LED 应用中,将需要如凌特公司 LT3474 那样的降压 LED 驱动器,把汽车总线电压(标称 12V)降低到更适合 LED 的电压,这个电压在 2.68V 至 4.88V 之间,具体值要根据 LED 的颜色和亮度应用的要求而定。相反,诸如刹车灯等应用则需要多达 8 个串联的 LED 串,并需要 21V 至 39V 的输出电压,这样就必须有凌特公司 LT3486 那样的升压 LED 驱动器。凌特公司所有的 LED 驱动器都采用提供恒定电流的电流模式架构。


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