毋庸置疑,采用高亮度LED照明將成為未來汽車的主要特征,這歸功于LED相對于傳統(tǒng)的白熾光照明方案所具有的許多基本優(yōu)勢。此外,采用LED照明也可帶動汽車設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)風(fēng)格上的變化。然而,正像任何創(chuàng)新技術(shù)一樣,LED在被廣泛用于汽車照明之前,仍需要克服許多困難。
關(guān)鍵特性
1. 可靠性與使用壽命
LED的預(yù)期使用壽命為5萬個(gè)小時(shí),而鹵鎢燈為2萬個(gè)小時(shí),鎢白熾燈為3千個(gè)小時(shí)。相對于白熾燈,LED的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,不容易受振動影響,使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。基于多個(gè)LED的照明方案還具備“冗余度”好處,即使一個(gè)LED出現(xiàn)故障,仍可以繼續(xù)使用照明裝置。正確使用LED (特別是正確控制LED的溫度),可有效延長LED的預(yù)期壽命。相反,如果溫度過高,LED很容易損壞。LED應(yīng)用在汽車照明上還牽涉許多法律定義問題。大多數(shù)國家對剎車燈或頭燈故障——燈亮或熄滅有明確定義。但對采用多個(gè)LED的燈,很難準(zhǔn)確定義照明燈是否已經(jīng)損壞。制造商與立法機(jī)構(gòu)正在定義LED的使用方法。
2. 效率/每瓦流明
與標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈相比,LED消耗每單位電能可以產(chǎn)生更多的光輸出。但與鹵素?zé)粝啾葧r(shí),LED的實(shí)際光輸出的優(yōu)勢并不明顯。最新的LED具備出色的流明每瓦數(shù)值,但某些數(shù)值是在優(yōu)化條件下取得的,而通常不是在最高輸出條件下獲得的。一般而言,當(dāng)LED的電流增加時(shí),光輸出量并未呈線性增加。因此,即使LED在0.5A電流下輸出x流明,它在1.0A電流下也不會輸出2x流明。
3. 響應(yīng)速度
以剎車燈和方向指示燈管為例,假設(shè)車輛時(shí)速為125公里/小時(shí),即35米/秒時(shí),白熾燈的熱啟動時(shí)間約為250毫秒,而反應(yīng)迅速的LED可提早約8米距離發(fā)出剎車警告,從而有效避免汽車相撞。指示燈也是如此。
4. 方向性
另一個(gè)關(guān)鍵特性是LED的發(fā)光方式。與白熾燈不同,LED只透過一個(gè)表面發(fā)光,這對頭燈與航圖燈應(yīng)用有好處,但可能不適合車廂照明燈其它照明應(yīng)用(圖1)。
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圖1:與白熾燈不同,LED發(fā)出光具有方向性
控制LED的方法
1. 電流控制
LED的一個(gè)基本問題是,LED是由電流控制的器件,其電壓降相對較低。最簡單的方法是使用電阻限制LED的電流,但該方法并不適合采用額定電壓為12V或24V電池的系統(tǒng),因?yàn)殡姵氐膶?shí)際電壓是從6V至18V或12V至36V。因此,如果需要保持亮度,就必須進(jìn)行恒流控制。
2. 電流的線性控制
線性控制指通過線性調(diào)節(jié)器保持通過LED的電流為常數(shù)。線性控制在某些情況下效率很低,例如,正向電壓為3.5V的單1A(3W)LED,需要調(diào)節(jié)器在保持1A電流的同時(shí)將的額定12V電源降至8.5V,這樣使用3W LED將浪費(fèi)8.5W的功率。線性電流控制是產(chǎn)生噪聲最少的技術(shù),而且從EMC角度看,線性電流控制最安全。
3. 開關(guān)式調(diào)節(jié)器
電感式開關(guān)恒流技術(shù)雖然產(chǎn)生的電子噪聲較多,但它的效率更高。根據(jù)LED的使用數(shù)量,可以采用降壓或降/升壓調(diào)節(jié)器。