高亮度LED在汽车照明应用中的关键问题
中心议题：
- LED在汽车照明应用中的特点
- 汽车照明应用中的控制LED的方法
- 电流控制
- 电流的线性控制
- 开关式调节器
LED的预期使用寿命为5万个小时，而卤钨灯为2万个小时，钨白炽灯为3千个小时。相对于白炽灯，LED的结构坚固，不容易受振动影响，使用过程中光输出亮度也不会明显下降。基于多个LED的照明方案还具备“冗余度”好处，即使一个LED出现故障，仍可以继续使用照明装置。正确使用LED(特别是正确控制LED的温度)，可有效延长LED的预期寿命。相反，如果温度过高，LED很容易损坏。LED应用在汽车照明上还牵涉许多法律定义问题。大多数国家对刹车灯或头灯故障——灯亮或熄灭有明确定义。但对采用多个LED的灯，很难准确定义照明灯是否已经损坏。制造商与立法机构正在定义LED的使用方法。
2.效率/每瓦流明
与标准的白炽灯相比，LED消耗每单位电能可以产生更多的光输出。但与卤素灯相比时，LED的实际光输出的优势并不明显。最新的LED具备出色的流明每瓦数值，但某些数值是在优化条件下取得的，而通常不是在最高输出条件下获得的。一般而言，当LED的电流增加时，光输出量并未呈线性增加。因此，即使LED在0.5A电流下输出x流明，它在1.0A电流下也不会输出2x流明。
3.响应速度
以刹车灯和方向指示灯管为例，假设车辆时速为125公里/小时，即35米/秒时，白炽灯的热启动时间约为250毫秒，而反应迅速的LED可提早约8米距离发出刹车警告，从而有效避免汽车相撞。指示灯也是如此。
4.方向性
另一个关键特性是LED的发光方式。与白炽灯不同，LED只透过一个表面发光，这对头灯与航图灯应用有好处，但可能不适合车厢照明灯其它照明应用(图1)。
图1：与白炽灯不同，LED发出光具有方向性。
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控制LED的方法
1.电流控制
LED的一个基本问题是，LED是由电流控制的器件，其电压降相对较低。最简单的方法是使用电阻限制LED的电流，但该方法并不适合采用额定电压为12V或24V电池的系统，因为电池的实际电压是从6V至18V或12V至36V。因此，如果需要保持亮度，就必须进行恒流控制。
2.电流的线性控制
线性控制指通过线性调节器保持通过LED的电流为常数。线性控制在某些情况下效率很低，例如，正向电压为3.5V的单1A(3W)LED，需要调节器在保持1A电流的同时将的额定12V电源降至8.5V，这样使用3WLED将浪费8.5W的功率。线性电流控制是产生噪声最少的技术，而且从EMC角度看，线性电流控制最安全。
3.开关式调节器
电感式开关恒流技术虽然产生的电子噪声较多，但它的效率更高。根据LED的使用数量，可以采用降压或降/升压调节器。
4.EMC问题
必须尽量减少辐射与传导噪声，将噪声控制在容许极限内。虽然PWM方法的频率固定，且相对较容易进行滤波，但由于LED负载较为稳定，如果采取适当措施，磁滞控制器及PFM是合适的选择。开关式调节器的发展趋势是频率将更高，以减少电感/电容的体积。这对汽车应用而言，这总是最佳的解决方案。将频率保持在较低的水平有助于避免干扰问题。
基频的“抖动”或“扩展”技术确实有助于符合类似峰值EMC测试要求，但最佳的方法是不产生任何辐射，而任何开关式调节器均难以实现这点。
辐射热、传导热与热管理
使用高亮度LED的用户(特别是汽车制造业)要面临的关键问题与最大挑战之一，是LED的自热问题。LED的每瓦流明已取得了很大改进，但事实上LED的多数电能均转化成传导热。LED能产生的适合车厢照明的辐射热较少，但在寒冷气候中，头灯的辐射热却能有效地融化透镜上的雪。因此，热管理是可靠控制LED的关键。
热管理主要指温度增加时减少电流。使用高亮度LED的优点是电流变化较大时，眼睛无法察觉到亮度变化。一般而言，电流下降25%，单个LED的亮度变化并不明显。
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