架子管厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
架子管厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

LED车灯驱动电路设计

发布时间:2020-06-30 19:17:18 阅读: 来源:架子管厂家

中心议题:

本文引用地址:的工作原理及应用于汽车照明的优势

汽车照明应用中LED驱动器的设计及特点

LED应用于汽车照明的缺陷及解决办法

解决方案:

汽车照明应用中LED驱动器设计

LED是一种高效环保的新型半导体光源,有其它光源无法比拟的优势。在未来汽车照明应用中前景光明。LED 可以用串联、并联等不同的方式组合成LED 阵列,以满足汽车照明强度的要求。针对LED 的发光特性,重点讨论了LED 驱动的设计及特点,同时简述了LED 目前存在的问题及解决方法。

1 汽车车灯作用及要求

目前,汽车日趋平民化,已成为主要交通工具,行车安全引起了社会广泛的关注。据不完全统计,汽车在夜晚或自然光线不足的情况下行驶的里程占总行驶里程的25%,而在此间发生的交通事故占到总事故的40%,并且一半以上的伤亡事故发生在夜间。因此,车外照明灯及信号灯是汽车安全行驶的关键部件,必须满足下列条件:

(1)汽车照明灯点亮无延迟,响应时间更快,给驾驶员更多的反应时间。

(2)照明亮度强,在夜间或自然光线不足的情况下提高驾驶员的视野,同时使车外信号灯的指示作用更强。

(3)高耐震,工作可靠性高,避免因照明故障引起的意外事故。

(4)节能,能够有效减少废气的排放量,保护环境。

(5)基于汽车销售竞争日益激烈,车灯设计要实用和美观。

2 LED 成为汽车照明选材中的新星

2.1 LED 的工作原理

LED 是特殊的二极管,是一种通过掺杂等手段形成PN 结的半导体器件。当满足二极管导通条件时,电流流过LED,以光和热的形式释放出能量。LED 是电流控制的电流型元件,其发光强度主要依据通过的电流大小,正向导通时,其压降非常高,而且本身具有一定的波动范围。

由于LED 没有红外线及紫外线的辐射,其消耗的能量除转换为光能外,几乎都是热能,且只能以热传导的形式传出,因此,LED 在工作时,结温会逐渐升高。而LED 是具有负温度系数的器件,流过LED 的电流会随温度升高而增大,这就形成了正反馈,造成结温的进一步升高,如不加控制,就会烧毁LED。LED 的热学参数与PN 结的结温有很大关系,主波长与温度的关系如下式:

mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C

由上式可知,每当LED 结温升高10℃时,主波长 ( 人眼能够观察到的) 就会向长波漂移1nm(1nm=10-9m),导致LED 亮度下降,出现光衰。因此, 个别LED 过热,就会造成LED 阵列发光的均匀性变差。

2.2 LED 显着的照明优势

LED 被称为新光源,原因在于LED 具备点光源与固态光源的特性,因此具有其它照明光源无法比拟的优点。

(1)LED 寿命理论上可达10 万小时, 实际寿命也可达到2 万小时以上,比一般白炙灯泡的1 000 小时、日光灯具的1 万小时更具优势,在汽车使用寿命期间一般无须更换。

(2)点亮无延迟,响应时间更快。LED 的启动时间仅为几十纳秒,启动时间较白炽灯泡大大缩短。

(3)在光线亮度高、自然光线可见度低的情况下,大大降低汽车事故发生率;基本上无辐射,属于“绿色光源”。

(4)LED 占用体积小, 结构简单,高耐震,设计者可以随意变换灯具模式,令汽车造型多样化,满足不同消费者需求。

(5)LED 光源受电压变化的影响远远小于白炽灯泡,显示了卓越的安全性和可靠性,同时消耗的能量较同光效的白炽灯减少80%,非常节能。

基于上述优势,LED 可以在汽车照明中广泛应用,但单个LED 无法满足汽车照明强度的要求,必须多个串联、并联或串并联成LED 阵列使用,如图1 所示。

2.3 LED 驱动的设计及特点

LED 驱动方式可采用电阻限流、线性稳压器和开关型变换器3 类。电阻限流方案适用于效率低的应用场合,所以对效率要求极高,输入电压范围宽的汽车照明上不采用此方法;线性稳压器适应于低电流或LED 正向压降稍低于电源电压的场合,但同样存在效率和输入电压范围小的问题;开关型变换器具有电路拓扑灵活、效率高和输入电压宽的特性。因此,综合考虑工作效率、安装尺寸、静态电流、工作电压、噪声和输出调节等因素后,驱动电路多采用开关型变换器。开关变换器拓扑结构分为Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前来看,LED 应用在汽车照明上,其驱动电源必然是铅酸蓄电池。

因为蓄电池的输入电压范围会与正常的范围有很大的出入,因此驱动电路一般用Buck-Boost 拓扑结构满足LED阵列对电压要求。此电路拓扑结构直流增益(输出电压与输入电压之比)与占空比D(一个开关周期内,开通时间与周期的比值)有关。当电池电压低于LED 所需电压时,调节D > 0.5,使电路处于升压状态;当电池电压高于LED 所需电压时,调节D 0.5,使电路处于降压状态。LED 是电流控制的电流型元件,亮度与流过的电流成正比。如果LED 不是恒流驱动,通过的电流波动时,即使电压恒定也会造成LED 的亮度变化。为保证亮度稳定可靠,LED 需要恒定的电流来驱动,而且还需要在任何情况下都能将纹波电流控制在可接受的水平。所以,LED 驱动电路的输出必须是恒流输出而非恒压输出。

可以设计LED 驱动电路原理图如图1 所示。

图1LED 驱动原理图

图1 可知,Buck-Boost 电路将蓄电池电能变换后对LED 阵列供电,采样电路对流过LED 的电流采样,将信号传到控制电路。控制电路分析采样信息,调节Buck-Boost 电路中开关管的占空比,保证通过LED 电流恒定;当电路出现异常时,通过控制保护电路切断电源,保证LED 不受损害。一般情况下,LED 驱动电路必须满足下列要求:

(1)升降压功能。当输入电压或LED 本身压降波动时,调节输出电压,满足输出电流恒定的要求,保证LED 发光稳定可靠。

(2)高功率转换效率。以降低驱动损耗,节省成本,同时减少蓄电池充电次数,延长电池使用寿命。

(3)亮度调节功能。周围环境很暗时,信号灯往往不需最大电流驱动,此时可控制驱动电流而改变LED的亮度,进而降低LED 的耗电量。调节驱动电流常用的方法是利用PWM 信号控制。电路相关文章:电路分析基础

led灯相关文章:led灯原理

济南西装制做

山东防静电工作服制做

哈尔滨订做职业装