汽车照明系统的驱动研究

　　1.目前市场上LED驱动器具备的特点包括：

　　1）宽输入输出电压范围：高达100V

　　2）高功率密度，高效率转换：高达95%

　　3）高LED电流匹配：在整个温度范围内达到2%

　　4）大电流驱动，能够驱动多串LED

　　5）低空载功耗和良好的待机功率性能

　　6）外围元件少，占板面积小，应用成本低，系统易于设计

　　7）可模拟和PWM调光，有的可支持TRAIC调光

　　8）低EMI、小封装、低热阻、集成度高、高可靠性

　　2.LED驱动器IC的发展趋势

　　目前LED光源驱动的阻容降压低成本方案是不安全的，CCR只能驱动0.5W以下的LED,LDO用稳压的方法驱动对LED光源的寿命不利，DC/DC恒流源和AC/DC恒流源是目前已知的最理想方案之一。纵观LED光源的驱动技术，有四类驱动IC将是发展趋势：

　　第一种是高压工艺生产的DC/DC Buck,Vin宽至DC60～100V，恒流精度达1%。将能满足所有直流LED灯具驱动的需要，可满足LED光源多串少并技术的需要。

　　第二种是AC/DC的LED灯具需要的应用电路简洁、应用成本低、能过EMI、CE、UL的高效率谐振半桥(LLC)+PFC拓扑结构驱IC。

　　第三种是功率因数校正((PFC)+脉宽调控(PWM)两种平均电流模式控制器组成新的AC/DC驱动IC。它们将在新一代LED灯具显现其强大生命力，以充分发挥零电压开关拓扑结构(ZVS)的优势，和满足LED灯具对PFC(功率因素较正)日益提高的要求，并要求在较低的功率等级(如<50W)时能提高效率>90%.

　　第四种是必须能够对LED进行调光。模拟调光、PWM调光或数字调光。这样可以根据环境光照变化，调整LED的亮度。达到节能环保的目的。

　　而宽电压输入、短路和过功率保护、热能保护、开路保护、较低的总谐波失真(THD)可靠性高是基本的要求。

　　使用LED做背光主要面临的挑战有：电流匹配在多颗LED串中的应用问题、功耗、保护电路、调光时的杂讯等。

　　当前，手机LED驱动电路正从电荷泵架构转向串联升压架构。后者不仅效率更高，而且能驱动更多LB03++D,从而支持更大显示屏幕。随着智能手机和较大LED显示屏不断普及，驱动七个或更多LED的需求日益普遍。而最好的方法是通过串联方式驱动的LED,使到每个LED的亮度相同;而由于电荷泵是以并联方式驱动LED,因而无论屏幕多小，并联通道的电流(即亮度)都会有某些差异。从七个以上LED的设计版图角度来看，如果采用电荷泵LED驱动器，PCB(印制电路板)的版图会比较复杂：而采用串联升压LED驱动器就简单得多。对于注重成本的手机来说，线性LED驱动器是一个发展方向，取其电路简单，而且易于纳入设计。不过，电荷泵方案在成本敏感的产品领域和低中端手机中仍将被广泛应用。

　　在TFT(薄膜晶体管)背光等先进应用方面，需要一些其他功能：PWM调光、DC调光、本地调光、PWM-DC调光和直接PWM调光。并且要求有很好的调光线性度和高精度的电流匹配度。

　　由于涉及到高功率、高效、高可靠性LED元件的研究、特殊的散热技术及光学设计，国内对LED前照灯的研发起步比较晚，只有少数的企业和高校在做这方面的研发。

　　2006年底由吉林东光瑞宝车灯有限公司承担的国家863计划“半导体照明工程”项目“LED轿车前照大灯系统集成技术开发”课题目前已取得阶段性成果，在国内率先研制出全LED汽车前照灯样品。该灯的研制成功，缩短了我国LED前照灯领域与国际先进水平的差距，意味着LED前照灯向产业化方向发展又迈进了关键的一步。2008年由中国计量学院承担的浙江省科技厅项目“LED汽车前照灯的研制’’也在紧锣密鼓的进行中。国内LED前照灯发展的劣势在于：首先，我国自主品牌的轿车较少，而且都是以中低档车型为主，对LED车灯的需求非常有限，而占据国内主要市场份额的国外品牌车型对LED供应商的选择和认证是十分苛刻的，国内的车灯供应商很难进入。但是随着我国民企轿车的崛起，每年要推出十几二十款新车型，采用LED车灯作为市场新卖点的趋势加大，这对国内LED车灯企业来说无疑是一个很好的发展机遇。

　　Automobile front shining lamp safe driving is the main part,to ensure traffic safety plays a vital role in.From the headlight of automobile development,appeared early or late incandescent lamps,halogen lamps,HID lights and LED lights,respectively corresponding to the first to the fourth generation lighting source.Incandescent lamp has basically been eliminated because life is too short,the path of the car headlights halogen lamp,LED lamp technology maturity,HID lights gradually replace the halogen lamp is becoming the development trend of automobile headlight,but from the point of long-term development,will eventually be replaced by LED lamp.

　　Drive power is LED automotive headlamp important component,its performance is directly related to the headlight lamp life,reliability,efficiency,heat and light quality and other properties.LED headlight driving power supply working conditions is bad:the larger the input voltage range and car temperature.The drive is required high:high precision constant current,with certain gray level adjusting PWM dimming and high reliability.The constant current source,LED headlight load to choose LED series,daytime running lamp power is about IOw,high beam and dipped beam headlights power in35W SOw,no matter which kind of LED headlight,the output voltage will be higher than the input voltage,so it is necessary to choose the boost type DC DC topology,but also has high step-up ratio is larger maximum duty cycle.General IC is generally applicable to the traditional constant voltage source,the output reference voltage is not detected,with light adjusting function,for the driving requirements of the LED constant current source has a certain degree of difficulty.So to develop high quality LED headlight drive power is not easy.In view of this,a lot of semiconductor company specifically for LED headlight design developed some special IC,strong performance,output detection reference voltage is smaller,has a higher than PWM dimming dimming function and perfect protection function,the customer need only outside of the IC add simple circuit can achieve higher performance LED headlamp the lamp driving power supply.

　　LED lamp with its advantages,is gradually replacing the traditional lighting source,widely applied to a plurality of lighting in the area.Automobile front shining lamp are increasingly beginning to use LED lights,the headlight daytime running lamp has been basically the popularity of LED,but also a breakthrough high beam and dipped beam headlights.Along with the LED luminous efficiency is higher and higher,more and more low-cost,corresponding technology becomes more mature,LED will eventually become the automobile headlamp market is the most important one of the light sources and replace halogen lamp and nitrogen.

　　[1]R.V.Steele.High一BrightnessLEDMarketOverview.In:Proe.SPIE，2001，Volume:4445，1一4.

　　[2]Greenland，Paul，wrner.PoweringNext一GenerationSolid一StateLighting.Power ElectronicsTeehnology，2004，(5):34一40.

　　汽车前照灯是汽车上最重要的安全部件之一，对保证交通安全起着至关重要的作用。从汽车前照灯的发展历程来看，先后出现了白炽灯、卤素灯、HID灯和LED灯，分别对应第一到第四代照明光源。白炽灯由于寿命太短已基本被淘汰，目前道路上的汽车前照灯以卤素灯为主，在LED灯技术成熟之前，HID灯逐步取代卤素灯正在成为汽车前照灯的发展趋势，但从长远发展来看，最终都将被LED灯所取代。

　　驱动电源是LED汽车前照灯的重要组成部分，其性能好坏直接关系到整个前照灯灯具的寿命、可靠性、效率、散热和灯光质量等多种性能。LED前照灯的驱动电源工作条件较恶劣:较大的输入电压变化范围和汽车级温度。其驱动要求也较高:高效高精度恒流，带一定灰度调节的PWM调光和高可靠性。对恒流源而言，LED前照灯的负载尽量选择LED串，日行灯的功率为IOw左右，远光灯和近光灯的功率在35W一SOw之间，无论哪一种LED前照灯，其输出电压都要高于输入电压，所以需要选择升压类型的DC一DC拓扑，而且要具备较高的升压比即较大的最大占空比。通用IC一般适用于传统恒压源，输出检测基准电压大，不具有调光功能，对于上述驱动要求的LED恒流源应用有一定难度。所以要开发出高品质的LED前照灯驱动电源并不容易。有鉴于此，很多半导体公司专门针对LED前照灯领域设计开发了一些专用IC，性能较强，输出检测基准电压较小，具有较高调光比的PWM调光功能和完善的保护功能，客户只需要在IC外部添加简单的电路即可实现较高性能的LED前照灯驱动电源。

　　LED灯凭借其优势，正在逐步取代传统照明光源，广泛应用于多个照明领域中。汽车前照灯开始越来越多地使用LED灯，目前前照灯中的日行灯已经基本普及LED，而远光灯和近光灯也有所突破。随着LED的光效越来越高，成本越来越低，相应技术越来越成熟，LED终将成为汽车前照灯市场的最重要光源之一而取代卤素灯甚至氮灯。