汽车电子中的LED电路应用研究

郑迎华

中图分类号：G637.5 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2015）05-111-01

一、汽车车电子产品的特点

汽车电子产品的设计与一般电子产品有所区别，其特点如下：

（一）产品应用环境严苛

汽车电子与普通电子产品相比，其应用环境非常严苛，对温度、气候等适应能力要求甚高。汽车属于全球性产品，需通过严格机械性能验证及物理验证，包括沙尘、湿度、盐分、燃油添加刺、震动与剧烈冲击等。通常要求汽车电子产品能承受-40到120°C温度变化范围，且维持相当高的精确性。

（二）分工仔细与产品模块化

汽車电子产品朝向系统化、制造模块化方向发展。例如，汽车的整合式车灯，近灯/远灯/小灯/停车灯都以模块方式呈现，不但美观，而且模块制造与维修等也更具经济性与便利性。该车灯还使用了时下流行的具有美观明亮、省能与耐久性等优点的LED车灯，LED车灯产品与半导体、电子零组件、高度关联，且分工仔细。

（三）产品多样少量

汽车发展至今百佘年，汽车零组件一直具有少样多量与规格化的特性，但随着通讯、电子、光电等技术发展与整合，汽车电子组件与产品应用在汽车的比重日益增加，产品需求大都没有共同标准且呈现客制化特性，汽车电子产品多样少量开始成为进行汽车电子产品开发的原则。汽车电子产品成本高，兼容性低，初期多数应用于特定高级车上。降低生产成本将是汽车电子产品能否大量导入市场的关键因素。

（四）产品验证耗时

由于汽车与人的生命安全有很密切的关系，汽车生产商对汽车电子产品的工作温度范围、功率消耗、尺寸与抗电磁干扰杂音能力，都有要求的特殊规格，须符合车厂严苛标准。汽车电子产品需在车上不断地进行测试、行驶几万公里乃至更长时间的实车测试，才能在不断测试过程中寻找问题；一旦在测试过程中遇到问题，需作适当故障排除。功能反复测试验证与耗时是汽车电子产品最大特征。

（五）进入产业障碍高

目前汽车电子产业发展，大都由世界级厂商所主导，以美国、日本及德国为主要技术领先国，进入汽车电子产品与系统障碍高。

（六）产品供应链特殊

为减少直接物料与间接物料的釆购成本，汽车生产商加快釆购速度，汽车电子产品逐渐重视国际采购甚至联合采购。

（七）产品寿命周期长

汽车是耐久消耗产品，使用寿命长。一般的3C （电脑Computer、通讯Communication和消费性电子Consumer Electronic ）电子产品开发期为3个月，产品寿命周期短的才6个月，而汽车电子产品寿命周期长，耐用性能严苛，开发与验证时间长达数年，产品寿命周期则可达10数年。

二、汽车电子中的LED

汽车车头灯作为汽车的“眼睛”，需要采用具有灵活性的光源。这些光源不仅要求能在所有可视和驾驶条件下提供可靠合适的光量，而且还必须执行各种功能，以应对不断变化的环境条件，包括车头灯本身的高温。发光二极管（LED ）的出现顺应了汽车产品的需求，在过去的十年里，LED主要应用于高端汽车市场，但在未来几年中，它却意欲争夺更大的汽车市场份额。汽车电子LED技术的支持者声称，汽车上所有光源，包括车头灯，最终都将被发光二极管所取代。LED照明对汽车的重要性可从两方面来看：

（一）在内部器件方面，对汽车产品人们最为关心的问题是如何降低能耗和保修成本。在很多应用场合，LED耗能只有传统灯泡的1/4，在汽车内部电子硬件的支持下，照明系统每节省一个瓦特的能量，就能将该能量应用于其他地方。在使用寿命方面，LED可达1万小时，而普通灯泡只有3百小时，这意味着前者在汽车寿命结束前几乎永远不会烧坏，而汽车制造商也就不必在经销商每次换汽车灯泡时不得不支付昂贵的保修费用。

（二）在外部应用方面，汽车制造商最为看重的是汽车外表的个性化和与众不同，而LED的净色和高科技前卫感都能紧紧吸引消费者的眼球。除了上述外观因素外，LED还具有更多实际应用优点，其照明体积比传统的照明器件要小很多，这就使得汽车设计人员在空间上有更大的设计自由性。例如，在LED供应商引以为傲的车头照明系统方面，研究人员已成功地研发出通过自动开关独立的发光二极管芯片的方法来控制调节车头灯的光照模式，这带来了更为理想的新功能，比如在车辆转弯时，侧向灯将自动变化亮光等级以防止迎面开来的车辆因为灯光按目而发生事故。尽管仍然面对不少挑战，但LED在汽车照明系统中的应用发展趋势却是必然，最有可能的是渐进式发展：第一步，在显示信号和白天照明的内部器件和车尾灯外部器件照明领域逐渐取代传统灯泡，而车头大灯仍然使用白识灯和氣灯；第二步，LED将完成车头大灯的量产阶段。曰常生活中的许多场合，如室内照明、道路照明、建筑物照明等，常常需要用到发光器件。常见的发光器件有白炽灯、焚光灯、节能灯（自镇流焚光灯）、LED灯等。从表中可见，LED灯相比于其他发光器件而言，具有使用寿命长、发光效率高、能耗少、绿色环保等优点。并且，通常来说LED工作电压更低，响应速度更快，性能更稳定。LED灯的这些优势，使得人们越来越青睐于使用LED。而随着LED照明技术的不断进步及成本的下降，LED照明终将取代白识灯、焚光灯等传统照明，占据普通白光照明这一巨大市场。在LED大放异彩的同时，LED驱动电源则是LED产业链发展的保障，LED电源的品质直接制约了 LED产品应用的可靠性，因此在LED产业链逐步完善的今日，LED驱动电源的发展和成熟也至关重要。要理解LED驱动电源对LED应用的重要性，我们必须对LED基本结构及性能特性作简单的了解。

LED属于电流驱动型器件，通过LED的电流直接影响了其光学特性，因此相比于LED两端电压，控制流过LED的电流能更好地控制LED的发光特性。显然采用恒流源驱动对LED再合适不过，那么恒压源驱动是否也能够给LED提供一个恒定的电流呢？ LED主要构成为PN结，其工作电流与两端电压成指数关系，也就是说一个极小的电压变化就能引起一个较大的电流改变。