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LED灯与普通灯在汽车上的优势和区别

文章出处:未知责任编辑:admin人气: 发表时间:2016-09-13 13:52
[导读] LED是特殊的二极管,是一种通过掺杂等手段形成PN 结的半导体器件。
 LED大灯成为汽车照明选材中的新星

  LED灯的工作原理

  LED 是特殊的二极管,是一种通过掺杂等手段形成PN 结的半导体器件。当满足二极管导通条件时,电流流过LED,以光和热的形式释放出能量。LED 是电流控制的电流型元件,其发光强度主要依据通过的电流大小,正向导通时,其压降非常高,而且本身具有一定的波动范围。

  由于LED 没有红外线及紫外线的辐射,其消耗的能量除转换为光能外,几乎都是热能,且只能以热传导的形式传出,因此,LED在工作时,结温会逐渐升高。而LED 是具有负温度系数的器件,流过LED 的电流会随温度升高而增大,这就形成了正反馈,造成结温的进一步升高,如不加控制,就会烧毁LED。LED 的热学参数与PN 结的结温有很大关系,主波长与温度的关系如下式:
mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C

  由上式可知,每当LED 结温升高10℃时,主波长 ( 人眼能够观察到的) 就会向长波漂移1nm(1nm=10-9m),导致LED 亮度下降,出现光衰。因此, 个别LED 过热,就会造成LED 阵列发光的均匀性变差。

  LED显着的照明优势

  LED 被称为新光源,原因在于LED 具备点光源与固态光源的特性,因此具有其它照明光源无法比拟的优点。

  (1)LED大灯寿命理论上可达10 万小时, 实际寿命也可达到5万小时以上,比一般白炙灯泡的1 000 小时、日光灯具的1 万小时更具优势,在汽车使用寿命期间一般无须更换。

  (2)点亮无延迟,响应时间更快。LED大灯的启动时间仅为几十纳秒,启动时间较白炽灯泡大大缩短。

  (3)在光线亮度高、自然光线可见度低的情况下,大大降低汽车事故发生率;基本上无辐射,属于“绿色光源”。

  (4)LED大灯占用体积小, 结构简单,高耐震,设计者可以随意变换灯具模式,令汽车造型多样化,满足不同消费者需求。

  (5)LED大灯光源受电压变化的影响远远小于白炽灯泡,显示了卓越的安全性和可靠性,同时消耗的能量较同光效的白炽灯减少80%,非常节能。

  基于上述优势,LED大灯可以在汽车照明中广泛应用,但单个LED大灯无法满足汽车照明强度的要求,必须多个串联、并联或串并联成LED 阵列使用

  LED 驱动的设计及特点

  LED 驱动方式可采用电阻限流、线性稳压器和开关型变换器3 类。电阻限流方案适用于效率低的应用场合,所以对效率要求极高,输入电压范围宽的汽车照明上不采用此方法;线性稳压器适应于低电流或LED 正向压降稍低于电源电压的场合,但同样存在效率和输入电压范围小的问题;开关型变换器具有电路拓扑灵活、效率高和输入电压宽的特性。因此,综合考虑工作效 率、安装尺寸、静态电流、工作电压、噪声和输出调节等因素后,驱动电路多采用开关型变换器。开关变换器拓扑结构分为Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前来看,LED大灯应用在汽车照明上,其驱动电源必然是铅酸蓄电池。

  因为蓄电池的输入电压范围会与正常的范围有很大的出入,因此驱动电路一般用Buck-Boost 拓扑结构满足LED阵列对电压要求。此电路拓扑结构直流增益 (输出电压与输入电压之比)与占空比D(一个开关周期内,开通时间与周期的比值)有关。当电池电压低于LED 所需电压时,调节D > 0.5,使电路处于升压状态;当电池电压高于LED 所需电压时,调节D < 0.5,使电路处于降压状态。LED 是电流控制的电流型元件,亮度与流过的电流成正比。如果LED 不是恒流驱动,通过的电流波动时,即使电压恒定也会造成LED 的亮度变化。为保证亮度稳定可靠,LED 需要恒定的电流来驱动,而且还需要在任何情况下都能将纹波电流控制在可接受的水平。所以,LED 驱动电路的输出必须是恒流输出而非恒压输出。

  LED大灯的成本问题

  一部车若把照明全部换成LED大灯,和其他照明光源相比,成本显得相当高。尽管寿命长的优势能弥补其成本高昂的劣势,但是从总体上来看,其成本仍大大高于其他光源。这是目前LED大灯性能突出但没有占据大量市场份额的主要原因。

  但是各国政府对LED技术十分重视,每年投入大量资金进行研究,相信这个问题在不远的将来必会圆满解决。

  由于LED大灯成本较高,驱动技术比较复杂,现在还没有全面广泛地进入汽车市场。我国已经规定,凡是上高速公路的汽车必须装设LED 雾灯。未来,随着LED 价格逐渐下降,其车灯模块必将逐步使用高亮度LED 作为光源。自从奥迪第一款加装LED 前灯的车型R8 上市以来,国际上如凯迪拉克、宝马、丰田、奔驰和福特等知名汽车公司都纷纷推出配有五彩缤纷的LED 灯具的新款轿车以吸引顾客。随着汽车工业的不断发展,LED大灯必将在未来几年内广泛应用在汽车市场。整体看,汽车用灯LED化是车灯发展的一个大趋势,必将是汽车照明系统发展史上的一次飞跃。

 

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