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隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車在日常生活中的使用越來越多，因此汽車節(jié)能減排及行車安全的要求日益提高。汽車照明系統(tǒng)是保障汽車安全行駛的關(guān)鍵部件，光源又是汽車照明系統(tǒng)的關(guān)鍵。發(fā)光二極管(LED)作為第四代車用光源具有壽命長、能耗低、體積小、響應(yīng)快、單色性好等諸多優(yōu)點，順應(yīng)了未來汽車的安全、節(jié)能、緊湊、時尚的發(fā)展趨勢。相信隨著汽車工業(yè)的成熟以及LED 芯片、封裝、散熱等技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，LED 在汽車照明系統(tǒng)中的應(yīng)用會越來越廣，規(guī)模會越來越大。

1 車用LED 照明的可行性和先進(jìn)性

在汽車上使用照明光源大約開始于20 世紀(jì)初。最先使用的是煤油燈和乙炔燈，1910 年開始使用電光源，先后經(jīng)歷了白熾燈、鹵鎢燈及高強(qiáng)度放電式氣體燈HID(Intensity Discharge Lamp)，自1985 年開始進(jìn)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(Adaptive Front Lighting System)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，紛紛推出配有各式各樣LED 車燈的新款轎車以吸引顧客。LED 具有很多其他光源所不具備的優(yōu)點：

(1) 壽命長、抗震性好。LED 的使用壽命理論上可達(dá)5 萬小時，實際壽命也可達(dá)2 萬小時( 普通的鹵素?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，故抗震性能非常好。

(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(dá)到了幾十納秒，這樣，當(dāng)采用LED 作為汽車尾燈時，可以使后續(xù)汽車司機(jī)更早反應(yīng)，以減少交通事故的發(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)的安裝深度可以減少80 mm，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(jì)中仍然是支柱產(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)，為LED 在汽車上的應(yīng)用提供廣闊的市場空間。

2 車用LED 照明的驅(qū)動電路

LED 屬于電流控制型半導(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)，故可以通過控制LED 的IF來控制其發(fā)光亮度。因此，為了保證其亮度的一致性，通常采用恒流源驅(qū)動電路。

汽車電池工作電壓范圍為9 V～16 V，通常情況下為12 V ，但是當(dāng)汽車?yán)鋯訒r蓄電池的電壓可跌落到4 V，而當(dāng)蓄電池缺損由發(fā)電機(jī)直接供電時，此電壓可達(dá)到36 V 的高壓。因此，對于車用LED 燈具而言，要可靠地恒流驅(qū)動LED 串， 驅(qū)動控制器必須具備精確的電壓和電流調(diào)節(jié)、保護(hù)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)動電路十分必要。

目前車用LED驅(qū)動器一般采用兩種方法控制正向電流。(1)采用LED 的V-I 曲線確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所需要向LED 施加的電壓。其缺點為：LED 正向電壓的任何變化都會導(dǎo)致LED 電流的變化，其中的鎮(zhèn)流電阻的壓降和功耗會浪費功率和降低電池使用壽命。(2)利用恒流源來驅(qū)動LED。因為此方法需要將LED 并聯(lián)在電路中，而驅(qū)動并聯(lián)LED 需要在每個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。該方法采用了半橋式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)的智能控制方案，此方案采用智能PWM 穩(wěn)流控制和調(diào)光控制， 具有負(fù)載開路/短路保護(hù)和過流過壓保護(hù)功能。圖2 為LED陣列智能驅(qū)動實驗電路。

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，使其輪流導(dǎo)通;通過高頻變壓器T將能量耦合到次級，再經(jīng)快恢復(fù)二極管D1、D2 進(jìn)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(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以確保驅(qū)動電流的穩(wěn)定的可靠性。

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逐漸取代多個單一功能電路進(jìn)行組合的方法，以適應(yīng)板級空間非常有限的車載應(yīng)用。同時，由于單片機(jī)、DSP 等控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)節(jié)會更加準(zhǔn)確。智能化控制已經(jīng)成為新一代車用LED 驅(qū)動器的設(shè)計理念。