汽車(chē)電子中的LED電路應(yīng)用研究

鄭迎華

中圖分類(lèi)號(hào)：G637.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-8882（2015）05-111-01

一、汽車(chē)車(chē)電子產(chǎn)品的特點(diǎn)

汽車(chē)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與一般電子產(chǎn)品有所區(qū)別，其特點(diǎn)如下：

（一）產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境嚴(yán)苛

汽車(chē)電子與普通電子產(chǎn)品相比，其應(yīng)用環(huán)境非常嚴(yán)苛，對(duì)溫度、氣候等適應(yīng)能力要求甚高。汽車(chē)屬于全球性產(chǎn)品，需通過(guò)嚴(yán)格機(jī)械性能驗(yàn)證及物理驗(yàn)證，包括沙塵、濕度、鹽分、燃油添加刺、震動(dòng)與劇烈沖擊等。通常要求汽車(chē)電子產(chǎn)品能承受-40到120°C溫度變化范圍，且維持相當(dāng)高的精確性。

（二）分工仔細(xì)與產(chǎn)品模塊化

汽車(chē)電子產(chǎn)品朝向系統(tǒng)化、制造模塊化方向發(fā)展。例如，汽車(chē)的整合式車(chē)燈，近燈/遠(yuǎn)燈/小燈/停車(chē)燈都以模塊方式呈現(xiàn)，不但美觀，而且模塊制造與維修等也更具經(jīng)濟(jì)性與便利性。該車(chē)燈還使用了時(shí)下流行的具有美觀明亮、省能與耐久性等優(yōu)點(diǎn)的LED車(chē)燈，LED車(chē)燈產(chǎn)品與半導(dǎo)體、電子零組件、高度關(guān)聯(lián)，且分工仔細(xì)。

（三）產(chǎn)品多樣少量

汽車(chē)發(fā)展至今百佘年，汽車(chē)零組件一直具有少樣多量與規(guī)格化的特性，但隨著通訊、電子、光電等技術(shù)發(fā)展與整合，汽車(chē)電子組件與產(chǎn)品應(yīng)用在汽車(chē)的比重日益增加，產(chǎn)品需求大都沒(méi)有共同標(biāo)準(zhǔn)且呈現(xiàn)客制化特性，汽車(chē)電子產(chǎn)品多樣少量開(kāi)始成為進(jìn)行汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的原則。汽車(chē)電子產(chǎn)品成本高，兼容性低，初期多數(shù)應(yīng)用于特定高級(jí)車(chē)上。降低生產(chǎn)成本將是汽車(chē)電子產(chǎn)品能否大量導(dǎo)入市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。

（四）產(chǎn)品驗(yàn)證耗時(shí)

由于汽車(chē)與人的生命安全有很密切的關(guān)系，汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)汽車(chē)電子產(chǎn)品的工作溫度范圍、功率消耗、尺寸與抗電磁干擾雜音能力，都有要求的特殊規(guī)格，須符合車(chē)廠嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。汽車(chē)電子產(chǎn)品需在車(chē)上不斷地進(jìn)行測(cè)試、行駛幾萬(wàn)公里乃至更長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)車(chē)測(cè)試，才能在不斷測(cè)試過(guò)程中尋找問(wèn)題；一旦在測(cè)試過(guò)程中遇到問(wèn)題，需作適當(dāng)故障排除。功能反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證與耗時(shí)是汽車(chē)電子產(chǎn)品最大特征。

（五）進(jìn)入產(chǎn)業(yè)障礙高

目前汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大都由世界級(jí)廠商所主導(dǎo)，以美國(guó)、日本及德國(guó)為主要技術(shù)領(lǐng)先國(guó)，進(jìn)入汽車(chē)電子產(chǎn)品與系統(tǒng)障礙高。

（六）產(chǎn)品供應(yīng)鏈特殊

為減少直接物料與間接物料的釆購(gòu)成本，汽車(chē)生產(chǎn)商加快釆購(gòu)速度，汽車(chē)電子產(chǎn)品逐漸重視國(guó)際采購(gòu)甚至聯(lián)合采購(gòu)。

（七）產(chǎn)品壽命周期長(zhǎng)

汽車(chē)是耐久消耗產(chǎn)品，使用壽命長(zhǎng)。一般的3C （電腦Computer、通訊Communication和消費(fèi)性電子Consumer Electronic ）電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期為3個(gè)月，產(chǎn)品壽命周期短的才6個(gè)月，而汽車(chē)電子產(chǎn)品壽命周期長(zhǎng)，耐用性能?chē)?yán)苛，開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，產(chǎn)品壽命周期則可達(dá)10數(shù)年。

二、汽車(chē)電子中的LED

汽車(chē)車(chē)頭燈作為汽車(chē)的“眼睛”，需要采用具有靈活性的光源。這些光源不僅要求能在所有可視和駕駛條件下提供可靠合適的光量，而且還必須執(zhí)行各種功能，以應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境條件，包括車(chē)頭燈本身的高溫。發(fā)光二極管（LED ）的出現(xiàn)順應(yīng)了汽車(chē)產(chǎn)品的需求，在過(guò)去的十年里，LED主要應(yīng)用于高端汽車(chē)市場(chǎng)，但在未來(lái)幾年中，它卻意欲爭(zhēng)奪更大的汽車(chē)市場(chǎng)份額。汽車(chē)電子LED技術(shù)的支持者聲稱(chēng)，汽車(chē)上所有光源，包括車(chē)頭燈，最終都將被發(fā)光二極管所取代。LED照明對(duì)汽車(chē)的重要性可從兩方面來(lái)看：

（一）在內(nèi)部器件方面，對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品人們最為關(guān)心的問(wèn)題是如何降低能耗和保修成本。在很多應(yīng)用場(chǎng)合，LED耗能只有傳統(tǒng)燈泡的1/4，在汽車(chē)內(nèi)部電子硬件的支持下，照明系統(tǒng)每節(jié)省一個(gè)瓦特的能量，就能將該能量應(yīng)用于其他地方。在使用壽命方面，LED可達(dá)1萬(wàn)小時(shí)，而普通燈泡只有3百小時(shí)，這意味著前者在汽車(chē)壽命結(jié)束前幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)燒壞，而汽車(chē)制造商也就不必在經(jīng)銷(xiāo)商每次換汽車(chē)燈泡時(shí)不得不支付昂貴的保修費(fèi)用。

（二）在外部應(yīng)用方面，汽車(chē)制造商最為看重的是汽車(chē)外表的個(gè)性化和與眾不同，而LED的凈色和高科技前衛(wèi)感都能緊緊吸引消費(fèi)者的眼球。除了上述外觀因素外，LED還具有更多實(shí)際應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，其照明體積比傳統(tǒng)的照明器件要小很多，這就使得汽車(chē)設(shè)計(jì)人員在空間上有更大的設(shè)計(jì)自由性。例如，在LED供應(yīng)商引以為傲的車(chē)頭照明系統(tǒng)方面，研究人員已成功地研發(fā)出通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)獨(dú)立的發(fā)光二極管芯片的方法來(lái)控制調(diào)節(jié)車(chē)頭燈的光照模式，這帶來(lái)了更為理想的新功能，比如在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，側(cè)向燈將自動(dòng)變化亮光等級(jí)以防止迎面開(kāi)來(lái)的車(chē)輛因?yàn)闊艄獍茨慷l(fā)生事故。盡管仍然面對(duì)不少挑戰(zhàn)，但LED在汽車(chē)照明系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)卻是必然，最有可能的是漸進(jìn)式發(fā)展：第一步，在顯示信號(hào)和白天照明的內(nèi)部器件和車(chē)尾燈外部器件照明領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)燈泡，而車(chē)頭大燈仍然使用白識(shí)燈和氣燈；第二步，LED將完成車(chē)頭大燈的量產(chǎn)階段。曰常生活中的許多場(chǎng)合，如室內(nèi)照明、道路照明、建筑物照明等，常常需要用到發(fā)光器件。常見(jiàn)的發(fā)光器件有白熾燈、焚光燈、節(jié)能燈（自鎮(zhèn)流焚光燈）、LED燈等。從表中可見(jiàn)，LED燈相比于其他發(fā)光器件而言，具有使用壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、能耗少、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。并且，通常來(lái)說(shuō)LED工作電壓更低，響應(yīng)速度更快，性能更穩(wěn)定。LED燈的這些優(yōu)勢(shì)，使得人們?cè)絹?lái)越青睞于使用LED。而隨著LED照明技術(shù)的不斷進(jìn)步及成本的下降，LED照明終將取代白識(shí)燈、焚光燈等傳統(tǒng)照明，占據(jù)普通白光照明這一巨大市場(chǎng)。在LED大放異彩的同時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電源則是LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障，LED電源的品質(zhì)直接制約了 LED產(chǎn)品應(yīng)用的可靠性，因此在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日，LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展和成熟也至關(guān)重要。要理解LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)LED應(yīng)用的重要性，我們必須對(duì)LED基本結(jié)構(gòu)及性能特性作簡(jiǎn)單的了解。

LED屬于電流驅(qū)動(dòng)型器件，通過(guò)LED的電流直接影響了其光學(xué)特性，因此相比于LED兩端電壓，控制流過(guò)LED的電流能更好地控制LED的發(fā)光特性。顯然采用恒流源驅(qū)動(dòng)對(duì)LED再合適不過(guò)，那么恒壓源驅(qū)動(dòng)是否也能夠給LED提供一個(gè)恒定的電流呢？ LED主要構(gòu)成為PN結(jié)，其工作電流與兩端電壓成指數(shù)關(guān)系，也就是說(shuō)一個(gè)極小的電壓變化就能引起一個(gè)較大的電流改變。