LED汽車燈優(yōu)缺點-性能前景分析等總結(jié)

結(jié)業(yè)論文班級：電氣1426姓名：王師豪學(xué)號：1404313221老師：陳少雄時間：2016年4月21日

LED在汽車照明領(lǐng)域的應(yīng)用分析隨著照明技術(shù)的不斷發(fā)展，以及政府政策的不斷支持，LED光效的不斷提高，產(chǎn)品已經(jīng)漸漸解決了價格高、局面單一等問題。LED的應(yīng)用越來越廣泛，應(yīng)用技術(shù)越來越普及，在現(xiàn)在汽車普及率極高的狀況下，LED照明技術(shù)和汽車照明產(chǎn)生越來越緊密的聯(lián)系LED汽車燈的優(yōu)點一、節(jié)能：是由發(fā)光二極管干脆由電能轉(zhuǎn)化為光能，較一般汽車燈泡耗電僅相當(dāng)于傳統(tǒng)燈的1/10，能更好的節(jié)約油耗，愛護汽車電路不被過高的負載電流燒壞。二、環(huán)保：光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，可以平安觸摸，屬于典型的綠色照明光led源。三、壽命長：燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，運用壽命可達8-10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。（具有一次更換，終身運用的特點）四、高亮度，耐高溫。（電能干脆轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)熱小，完全可用手觸摸，平安放心）五、體積小。計者可以隨意變換燈具模式，令汽車造型多樣化。汽車廠商青睞LED，完全是LED本身的優(yōu)點所確定的。六、穩(wěn)定性能好，led抗震性能強：樹脂封裝，不易碎裂，簡單貯存和運輸。七、發(fā)光純度高，色調(diào)清楚艷麗，無需燈罩濾光，光波誤差在10納米以內(nèi)。八、反應(yīng)速度快，無須熱啟動時間，微秒內(nèi)即可發(fā)光，傳統(tǒng)玻殼燈泡則有0.3秒延遲，可防止追尾，保證行車平安。LED汽車燈的缺點一：LED車燈比一般車燈成本高。（目前隨著LED應(yīng)用的不斷普及，價格將進一步降低）二：汽車大燈普及困難，散熱性不好，散熱處理不好簡單光衰，影響車燈運用壽命。三：現(xiàn)無出臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，同款產(chǎn)品用不同LED生產(chǎn)價格相差1-2倍現(xiàn)象都有。LED汽車照明技術(shù)及現(xiàn)狀分析作為第四代車用光源，LED有許多優(yōu)于其他傳統(tǒng)光源的特點。為此分析了車用LED照明的可行性和先進性，介紹了其典型的驅(qū)動電路，并著重探討了LED以及AFS在汽車前照燈上應(yīng)用現(xiàn)狀。介紹了車用LED照明面臨的問題及應(yīng)對措施，并對其將來發(fā)展進行了展望。

1車用LED照明的可行性和先進性

在汽車上運用照明光源大約起先于20世紀初。最先運用的是煤油燈和乙炔燈，1910年起先運用電光源，先后經(jīng)驗了白熾燈、鹵鎢燈及高強度放電式氣體燈HID(IntensityDischargeLamp)，自1985年起先進入了LED車用燈時代。同時LED燈應(yīng)用于自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS(AdaptiveFrontLightingSystem)的技術(shù)隨之出現(xiàn)。

目前，LED已被眾多汽車廠商加以利用制造出各種車燈款式。寶馬、福特、本田、豐田、奔馳、奧迪等著名品牌車為了提高各自的總體競爭力，紛紛推出配有各種各樣LED車燈的新款轎車以吸引顧客。LED具有許多其他光源所不具備的優(yōu)點：(1)壽命長、抗震性好。LED的運用壽命理論上可達5萬小時，實際壽命也可達2萬小時(一般的鹵素?zé)襞輧H為150～500小時左右)，一般都要超過汽車本身的壽命。另外，LED的基本結(jié)構(gòu)中沒有易損可動部件，故抗震性能特別好。(2)節(jié)能環(huán)保。LED在低電壓小電流的條件下就能夠獲得足夠亮度，其耗電量僅為相同亮度白熾燈的10%～20%;LED光源中不含危害人體健康的汞，生產(chǎn)過程和廢棄物不會造成環(huán)境污染。(3)響應(yīng)速度快。與白熾燈相比，LED燈的響應(yīng)時間已經(jīng)達到了幾十納秒，這樣，當(dāng)采納LED作為汽車尾燈時，可以使后續(xù)汽車司機更早反應(yīng)，以削減交通事故的發(fā)生。(4)體積小。小巧的LED可使汽車風(fēng)格的設(shè)計更加自由、多樣化，從而使車型更加時尚;與傳統(tǒng)光源相比，LED信號燈系統(tǒng)的安裝深度可以削減80mm，這一點對于汽車造型和內(nèi)部零件布置具有重要意義。

目前汽車產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng)濟中仍舊是支柱產(chǎn)業(yè)，并處在飛速發(fā)展的關(guān)鍵時期，其必定會帶動車用燈具的發(fā)展，為LED在汽車上的應(yīng)用供應(yīng)廣袤的市場空間。2車用LED照明的驅(qū)動電路

LED屬于電流限制型半導(dǎo)體器件，圖1是LED的伏安特性曲線。由圖1可知，此曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ癓ED幾乎無電流流過;當(dāng)正向電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，發(fā)光亮度L與正向電流IF近似成正比：L=KIF，其中K為比例系數(shù)，故可以通過限制LED的IF來限制其發(fā)光亮度。因此，為了保證其亮度的一樣性，通常采納恒流源驅(qū)動電路。

汽車電池工作電壓范圍為9V～16V，通常狀況下為12V，但是當(dāng)汽車冷啟動時蓄電池的電壓可跌落到4V，而當(dāng)蓄電池缺損由發(fā)電機干脆供電時，此電壓可達到36V的高壓。因此，對于車用LED燈具而言，要牢靠地恒流驅(qū)動LED串，驅(qū)動限制器必需具備精確的電壓和電流調(diào)整、愛護電路和調(diào)光功能。因此，設(shè)計一種穩(wěn)壓性能良好而又恒流輸出的驅(qū)動電路特別必要。

目前車用LED驅(qū)動器一般采納兩種方法限制正向電流。(1)采納LED的V-I曲線確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所須要向LED施加的電壓。其缺點為：LED正向電壓的任何變更都會導(dǎo)致LED電流的變更，其中的鎮(zhèn)流電阻的壓降和功耗會奢侈功率和降低電池運用壽命。(2)利用恒流源來驅(qū)動LED。因為此方法須要將LED并聯(lián)在電路中，而驅(qū)動并聯(lián)LED須要在每個LED串中放置一個鎮(zhèn)流電阻，這會導(dǎo)致效率降低和電流失配。因此，這兩種方法都不能充分體現(xiàn)LED應(yīng)有的優(yōu)越性。為了克服現(xiàn)有車用LED驅(qū)動器的缺點，出現(xiàn)了車用LED陣列的高效智能驅(qū)動方法。該方法采納了半橋式DC-DC變換技術(shù)、全波整流技術(shù)、光電耦合技術(shù)等，確保了整個驅(qū)動電路的工作效率;提出了基于嵌入式系統(tǒng)的智能限制方案，此方案采納智能PWM穩(wěn)流限制和調(diào)光限制，具有負載開路/短路愛護和過流過壓愛護功能。圖2為LED陣列智能驅(qū)動試驗電路。

如圖2所示，CPU輸出兩路完全倒相對稱的PWM信號A、B，分別作用在開關(guān)器件上，使其輪番導(dǎo)通;通過高頻變壓器T將能量耦合到次級，再經(jīng)快復(fù)原二極管D1、D2進行全波整流，以實現(xiàn)對LED陣列的驅(qū)動。LED陣列驅(qū)動回路的光電耦合器，完成對LED陣列驅(qū)動電流的監(jiān)測，并反饋到CPU，形成一種智能電流負反饋的閉環(huán)限制系統(tǒng)，以確保驅(qū)動電流的穩(wěn)定的牢靠性。

車用LED驅(qū)動電路的集成化和智能化程度越來越高。類似PMU(電源管理單元)的芯片及封裝的小型化將漸漸取代多個單一功能電路進行組合的方法，以適應(yīng)板級空間特別有限的車載應(yīng)用。同時，由于單片機、DSP等限制芯片以及嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，可通過軟件技術(shù)實現(xiàn)車用照明系統(tǒng)的自動化，這樣LED的恒流驅(qū)動精度以及亮度的自動調(diào)整會更加精確。智能化限制已經(jīng)成為新一代車用LED驅(qū)動器的設(shè)計理念。

3汽車LED前照燈

由于汽車前照燈在行車平安中具有重要的作用，因此LED前照燈是最難也是最終投入運用的。以前，LED前照燈只應(yīng)用在概念車上，隨著LED照明技術(shù)以及汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，LED前照燈的應(yīng)用范圍已從概念車、豪華車向中檔車甚至一般車型過渡，并且照明發(fā)光強度已達到白熾燈的水平。

汽車前照燈包括遠光燈和近光燈。在夜間行駛時，遠光燈應(yīng)保證照亮車前100m、高2m處范圍內(nèi)的物體，且亮度勻稱;近光燈不但要保證車前40m司機能看清障礙物，而且不能讓迎面而來的駕駛員或行人產(chǎn)生眩光，以確保汽車在夜間交會車行駛時的平安。

傳統(tǒng)汽車前照燈輸出近光和遠光兩種功能的光束，且每種光束分布模式均呈靜態(tài)分布，詳細的光照分布也都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。但在實際應(yīng)用中，此系統(tǒng)射出的光束分布于有限的角度范圍，在一些較為困難的路況下(如轉(zhuǎn)彎)極易產(chǎn)生視覺盲區(qū)。另外，傳統(tǒng)汽車前照明系統(tǒng)不具備自動調(diào)整光束分布的功能，近光光束和遠光光束之間的變換需駕駛員手動操作實現(xiàn)，這樣在來往車輛常見的行車環(huán)境下，車輛之間簡單產(chǎn)生眩目光。為了克服傳統(tǒng)汽車前照燈的上述缺點，自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS應(yīng)運而生。

AFS是一種能使駕駛員更好地適應(yīng)各種速度、道路類型和天氣條件的變更，提高駕駛平安性的前照燈系統(tǒng)。其工作原理如下：當(dāng)汽車進入特別的道路狀況(如彎道)時，由于方向盤和速度發(fā)生變更，角度傳感器和速度傳感器傳輸?shù)诫娍貑卧?ECU)的信號就相應(yīng)發(fā)生了變更。ECU捕獲到這些信號變更，同時推斷車輛進入了哪種彎道，并發(fā)出相應(yīng)的指令給前照燈的限制單元，