LED驅(qū)動器是什么？如何汽車應(yīng)用中實現(xiàn)設(shè)計？

LED是一種高效環(huán)保的新型半導(dǎo)體光源，有其它光源無法比擬的優(yōu)勢。在未來汽車照明應(yīng)用中前景光明。LED 可以用串聯(lián)、并聯(lián)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(fā)光特性，重點討論了LED 驅(qū)動的設(shè)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(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)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(fā)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(fā)生在夜間。因此，車外照明燈及信號燈是汽車安全行駛的關(guān)鍵部件，必須滿足下列條件：

(1)汽車照明燈點亮無延遲，響應(yīng)時間更快，給駕駛員更多的反應(yīng)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(jié)能，能夠有效減少廢氣的排放量，保護環(huán)境。

(5)基于汽車銷售競爭日益激烈，車燈設(shè)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(jié)的半導(dǎo)體器件。當滿足二極管導(dǎo)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(fā)光強度主要依據(jù)通過的電流大小，正向?qū)〞r，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(zhuǎn)換為光能外，幾乎都是熱能，且只能以熱傳導(dǎo)的形式傳出，因此，LED 在工作時，結(jié)溫會逐漸升高。而LED 是具有負溫度系數(shù)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(jié)溫的進一步升高，如不加控制，就會燒毀LED。LED 的熱學(xué)參數(shù)與PN 結(jié)的結(jié)溫有很大關(guān)系，主波長與溫度的關(guān)系如下式：

mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C

由上式可知，每當LED 結(jié)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(dǎo)致LED 亮度下降，出現(xiàn)光衰。因此， 個別LED 過熱，就會造成LED 陣列發(fā)光的均勻性變差。

2.2 LED 顯著的照明優(yōu)勢

LED 被稱為新光源，原因在于LED 具備點光源與固態(tài)光源的特性，因此具有其它照明光源無法比擬的優(yōu)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(yōu)勢，在汽車使用壽命期間一般無須更換。

(2)點亮無延遲，響應(yīng)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(fā)生率;基本上無輻射，屬于“綠色光源”。

(4)LED 占用體積小， 結(jié)構(gòu)簡單，高耐震，設(shè)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(jié)能。

基于上述優(yōu)勢，LED 可以在汽車照明中廣泛應(yīng)用，但單個LED 無法滿足汽車照明強度的要求，必須多個串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)成LED 陣列使用，如圖1 所示。

圖1 LED 組合成的照明光源

2.3 LED 驅(qū)動的設(shè)計及特點

LED 驅(qū)動方式可采用電阻限流、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)型變換器3 類。電阻限流方案適用于效率低的應(yīng)用場合，所以對效率要求極高，輸入電壓范圍寬的汽車照明上不采用此方法;線性穩(wěn)壓器適應(yīng)于低電流或LED 正向壓降稍低于電源電壓的場合，但同樣存在效率和輸入電壓范圍小的問題;開關(guān)型變換器具有電路拓撲靈活、效率高和輸入電壓寬的特性。因此，綜合考慮工作效率、安裝尺寸、靜態(tài)電流、工作電壓、噪聲和輸出調(diào)節(jié)等因素后，驅(qū)動電路多采用開關(guān)型變換器。開關(guān)變換器拓撲結(jié)構(gòu)分為Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前來看，LED 應(yīng)用在汽車照明上，其驅(qū)動電源必然是鉛酸蓄電池。

因為蓄電池的輸入電壓范圍會與正常的范圍有很大的出入，因此驅(qū)動電路一般用Buck-Boost 拓撲結(jié)構(gòu)滿足LED陣列對電壓要求。此電路拓撲結(jié)構(gòu)直流增益 (輸出電壓與輸入電壓之比)與占空比D(一個開關(guān)周期內(nèi)，開通時間與周期的比值)有關(guān)。當電池電壓低于LED 所需電壓時，調(diào)節(jié)D > 0.5，使電路處于升壓狀態(tài);當電池電壓高于LED 所需電壓時，調(diào)節(jié)D < 0.5，使電路處于降壓狀態(tài)。LED 是電流控制的電流型元件，亮度與流過的電流成正比。如果LED 不是恒流驅(qū)動，通過的電流波動時，即使電壓恒定也會造成LED 的亮度變化。為保證亮度穩(wěn)定可靠，LED 需要恒定的電流來驅(qū)動，而且還需要在任何情況下都能將紋波電流控制在可接受的水平。所以，LED 驅(qū)動電路的輸出必須是恒流輸出而非恒壓輸出。

什么是LED驅(qū)動器

LED驅(qū)動器將電源更改為特定電壓電流以驅(qū)動LED電壓轉(zhuǎn)換器。一般來說，LED驅(qū)動器的輸入包括高壓工頻交流電(即城市用電)、低壓直流電、高壓直流電、低壓直流電和高頻交流電(如電子變壓器的輸出端)。LED驅(qū)動器電源的輸出大多是恒流源，可以隨著LED正向壓降的變化而改變電壓。LED電源的核心元件包括開關(guān)控制器、電感器、開關(guān)元件(MOSFET)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器等。根據(jù)不同場合的要求，必須有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路、LED開路保護、過流保護電路等。

LED驅(qū)動電源的特點

(1)高可靠性

特別是LED路燈的驅(qū)動功率安裝在高海拔地區(qū)，因此維護不方便，維護成本也很大。

(2)高效率

LED是一種節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源效率高。在燈具中安裝電源非常重要。電源的效率高，但功耗小，燈具中的熱量小，因此燈的溫升也降低了。因此，延緩LED衰減是有利的。

(3)高功率因數(shù)

功率因數(shù)是電網(wǎng)對負載的需求。一般來說，額定功率低于70瓦的電器沒有強制性指標。單個電器的功率因數(shù)雖然低，但對電網(wǎng)影響不大;但是，到了晚上，電網(wǎng)會受到大量照明和同種負載集中的嚴重污染。在不久的將來，30瓦-40瓦LED驅(qū)動器的功率因數(shù)可能會有一些指數(shù)要求。

(4)駕駛模式

現(xiàn)在有兩種流量：一種是多個恒流源的恒壓源，每個恒流源單獨提供給每個LED。這樣，組合靈活，所有LED故障不影響其他LED的工作，但成本會略高。另一種是直流恒流電源，即“科科匯寶”的驅(qū)動方式，由LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它具有成本低但靈活性差的優(yōu)點，并且在解決LED故障時也不會影響其他LED操作問題。這兩種形式在一段時間內(nèi)共存。多路恒流輸出功率的方式在成本和性能方面會更好。也許這是未來的主要方向。

(5)浪涌保護

LED抵抗浪涌的能力相對較差，尤其是抵抗反向電壓的能力。加強這方面的保護也很重要。一些LED燈在戶外，如LED路燈。由于減載和雷擊感應(yīng)，各種浪涌會從電網(wǎng)侵入，有些浪涌會造成LED損壞。因此，對“中科匯寶”驅(qū)動力的分析應(yīng)該在電涌保護方面存在不足。至于頻繁更換電源和燈具，LED驅(qū)動器應(yīng)具有抑制浪涌和保護LED免受損壞的能力。

(6)保護功能

為了滿足安全性和電磁兼容性的要求，除了常規(guī)的保護外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋。

LED驅(qū)動器的類型

2.1LED驅(qū)動器恒流

根據(jù)驅(qū)動方式，常見的市售led燈驅(qū)動器分為兩種。一種是恒流驅(qū)動。恒流驅(qū)動的特點是輸出電流恒定。輸出電壓在一個范圍內(nèi)變化。所以我們經(jīng)常在市場上看到驅(qū)動外殼被標出(輸出：DC**V-**V**mA+-5%)。這意味著輸出電壓處于其中一個輸出電壓中。范圍，電流是多少mA。

一個。恒流驅(qū)動電路的輸出電流是恒定的，但輸出直流電壓隨負載大小的不同在一定范圍內(nèi)變化。負載電阻小，輸出電壓低，負載電阻越大，輸出電壓越高。

B.恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載全開。

C.恒流驅(qū)動電路是驅(qū)動LED的理想選擇，但相對來說，價格較高。

D.應(yīng)注意使用的最大耐受電流和電壓，這限制了使用的LED數(shù)量。

2.2LED驅(qū)動器恒壓

另一種是恒壓驅(qū)動。恒壓驅(qū)動特性是輸出電壓固定，電流隨燈具的變化限制在最大值。在這種情況下，外殼通常指示(輸出：DC**V**A)輸出固定伏特的電壓，以及有多少最大輸出電流可用。LED市場上最常見的輸出電壓是5V、12V、24V等。

一個。當穩(wěn)壓電路中的參數(shù)確定后，輸出電壓是固定的，而輸出電流隨負載的增加或減少而變化。

B.穩(wěn)壓電路不怕負載開路，但嚴禁負載短路。

C.穩(wěn)壓驅(qū)動電路為LED供電。每個燈串都需要一個合適的電阻來平均每個燈串LED的亮度。

D.整流電壓的變化會影響亮度。

LED驅(qū)動器的應(yīng)用

LED驅(qū)動器的應(yīng)用取決于我們希望驅(qū)動的LED參數(shù)。輸入電壓和電流是兩個最重要的參數(shù)。傳播燈附帶了有關(guān)如何計算LED燈輸入電壓和電流的單獨說明。這只是對LED燈輸入的描述。人們將能夠看到原始的駕駛參數(shù)(一定要識別一些駕駛錯誤的目標!!)

我們根據(jù)燈板的輸入電壓和電流選擇相應(yīng)的LED驅(qū)動器。例如，如果燈板的輸入電壓為37-40V，輸入電流為300mA，則可以選擇LED驅(qū)動器輸出電壓將其包括在內(nèi)，并且電流幾乎相同。必須包括公式表面以及大于或小于全部的電壓。否則，會有閃爍。低電流是可以接受的。