由于汽车前向照明的需要 高性能LED驱动器不断升级

　　OFweek半导体照明网讯 2012年，高亮度(HB)LED的市场规模预计将达到120亿美元，到2015年，该市场将增长至202亿美元，年复合增长率达到30.6%(数据来源：Strategies Unlimited公司)，促使LED这种显著增长的关键应用领域之一是LED在汽车设计中的使用。LED在汽车中的应用范围包括前灯、白天行车灯、刹车灯和转向信号灯，仪表板显示及背光照明，还有所有种类的车内照明灯。由于客户都有风格偏好和安全需求，几乎所有新车型都提供LED白天行车灯(DRL)。本田雅阁的大多数2013车型都采用了LED白天行车灯，并在旅行车型和混合动力车型中提供了LED前灯(参见图1)。为了保持这种令人惊叹的增长率，LED不仅必须提供更强的可靠性、更低的功耗和更紧凑的外形尺寸，而且还必须实现可转向前灯、防眩调光等创新设计。此外，在汽车环境中，LED所有这些改进都必须优化，同时还要承受条件相对苛刻的汽车电气和物理环境。不言而喻，这些解决方案还必须提供非常扁平、紧凑的占板面积，同时提高总体性价比。

　　尽管几年来，LED已经用在白天行车灯、刹车灯、转向信号灯和内部照明中，但是特定于前灯的应用还相对较新。目前，仅有少数量产车提供了LED前灯，其中包括本田雅阁、奥迪A8和R8、雷克萨斯LS600h和RX450h、丰田普瑞斯、凯迪拉克凯雷德以及保时捷卡宴。有些业界估计数据表明，2012年LED前灯市场大约为10亿美元，预计到2014年，该市场将超过20亿美元，并继续以指数级增长。

　　汽车照明系统设计师最大的挑战之一是：怎样优化最新一代高亮度LED的所有优势。高亮度LED需要一个准确、高效率的DC电流源，要有调光方法，而且必须提供各种保护功能。此外，这些LED的驱动器IC必须设计为能在多种多样的条件下满足上述要求。因此，电源解决方案必须效率非常高、提供坚固的功能和可靠性，同时又是非常紧凑和经济实惠的。可以说，就驱动高亮度LED而言，要求最苛刻的应用就是汽车前灯照明应用，包括白天行车灯和前灯，因为这类应用所处的是严酷的汽车电气环境，必须提供大功率，一般在15W至75W之间，还必须放入空间非常有限的外壳中，在达到所有这一切要求的同时，还要保持富有吸引力的成本结构。

　　图1 2013本田雅阁旅行/混合动力车型的LED白天行车灯和前灯

　　LED白天行车灯和前灯

　　尺寸小、寿命极长、低功耗、更强的调光能力等优势，是高亮度LED白天行车灯和前灯得到广泛采用的催化剂。几家汽车制造商(例如奥迪和梅塞德斯奔驰、以及雷克萨斯和丰田)都用LED设计了非常独特的白天行车灯，让这些白天行车灯成为前灯的“眉毛”或“底线”，以此彰显品牌的独有魅力。这些应用不仅从设计角度来看非常独特，而且在提供可靠、具成本效益的解决方案时也有一些设计挑战。随着高亮度LED逐步用在近光和远光前灯中，这些挑战也变得愈加显著了。

　　大家熟知的是，前灯的主要功能是在夜间或者在不太理想的天气情况下(例如雨天、雪天和雾天)提供前向照明。需要更高的照明度一直是前灯发展的主要驱动力。在上世纪80年代，卤素灯成为业界标准，凭借50W的电功率，这类灯能提供大约1500流明的光，这比其之前的钨丝灯发光量提高了50%。这样的发光量转换成功效(即大家熟知的每瓦光输出)或每瓦提供的光，就是每瓦30流明(30lm/W)。在上世纪90年代，高强度放电(HID)氙灯成为主流，因为这类灯能提供80lm/W，从而使制造商能提供更大的总体光输出。不过，氙灯也有缺点，例如：需要准确地调节，以避免使对面的车辆看不清道路;工作寿命相对短，仅为2000小时;使用有毒的水银气体和制造费用昂贵。随着高亮度LED灯的功效持续提高，这类灯已经变得更加理想地适用于前灯应用了。5年前，量产高亮度LED灯提供50lm/W的功效，这还不足以用于前灯应用，不过，目前的LED设计可提供100lm/W光输出，而且估计在接下来的几年内，光输出将超过150lm/W，这甚至超过了最好的高强度放电灯。LED能提供大致相同的每瓦光输出量，而且还有其他一些优点，包括长寿命、坚固性和环保设计，因此用LED构成新一代前灯变得尤其有吸引力了。

　　用LED构成汽车前灯和白天行车灯有很多优势，产生了几种积极影响。首先，LED灯从不需要更换，因为它们的可靠寿命长达10万小时以上(使用年限为11.5年)，超过了车辆的寿命。这就允许汽车制造商将LED灯永久性地嵌入到车身中，而无需为进行更换留出操作余地。LED灯还有助于极大地改变车辆款式，因为LED照明系统不需要高强度放电灯或卤素灯所需的深度或面积。从输入电功率提供光输出(以流明为单位)时，高亮度LED灯还比卤素灯的效率高(而且不久就将超过高强度放电灯)。这有两种积极影响。首先，可以耗费更少的汽车总线电功率，这在电动型汽车和混合动力型汽车中尤其重要，同样重要的是，效率高还可以减少需要在外壳中散出的热量，从而无需任何笨重、昂贵的散热器。最后，通过在前灯阵列中使用高亮度LED阵列，并以电子方式进行转向以及调光，可以很容易地设计LED阵列，并为很多不同的驱动情况而优化照明。