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LED汽车灯

来源:首页 | 时间:2019-05-12

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  LED汽车灯,是指车内外光源均采用LED技术,用来外部与内部照明。外部照明设备涉及热极限与EMC问题,同时还有卸载负载测试的许多复杂标准。 LED汽车灯可广泛使用LED汽车灯来营造车内环境,用寿命为5万个小时,LED的结构坚固,不容易受振动影响,使用过程中光输出亮度也不会明显下降。LED汽车灯适合于汽车电子的各种照明应用,包括大灯(远光灯和近光灯),雾灯,尾灯,刹车灯,转向信号灯,白天行车灯,踏板照明灯,仪表灯,牌照灯,车门灯,车内照明灯,示宽灯,导航,娱乐系统,背光灯及指示灯等。

  一、节能:是由发光二极管直接由电能转化为光能,较普通汽车灯泡耗电仅相当于传统灯的1/10,能更好的节省油耗,保护汽车电路不被过高的负载电流烧坏。

  二、环保:光谱中没有紫外线和红外线,发热量小,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光led源。

  三、寿命长:灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,在恰当的电流和电压下,使用寿命可达8-10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。(具有一次更换,终身使用的特点)

  五、体积小。计者可以随意变换灯具模式,令汽车造型多样化。汽车厂商青睐LED,完全是LED本身的优点所决定的。

  八、反应速度快,无须热启动时间,微秒内即可发光,传统玻壳灯泡则有0.3秒延迟,可防止追尾,保证行车安全。

  三:现无出台行业标准,产品质量参差不齐,同款产品用不同LED生产价格相差1-2倍现象都有。

  1、与白炽灯泡相比,应用LED的成本居高不下,根据采用LED数量、质量的不同,价格一般为同类白炽灯泡产品的几倍至十几倍不等。虽然大功率LED早已出现,但其成本也与其功率大小成正比,全球范围内车用LED生产成本的下降速度将是影响今后车用LED大规模应用的主要因素之一。

  2、由于终端消费者对车灯外观的要求越来越高,而随着车灯应用LED的数量越来越多,LED出现问题的概率越来越大,因此对LED产品性能可靠性的要求越来越高。同时整车商对于LED供货商的要求越来越苛刻。

  3、随着车用LED市场规模越来越大,新加入的供货商势必越来越多,竞争加剧,而供货商的产品质量参差不齐,势必会影响市场声誉,从而影响最终消费需求。只要LED成本降至与白炽灯同一水平,除经济型轿车以外的轿车都将会大规模地应用LED.

  1、节能、成本低:LED的发光效率达80%~90%,如果用我们日常的节能灯来打比方,节能灯比白炽灯节能4/5,而LED比节能灯还节能1/4。在汽车上,同样的日间行车灯,LED元件的能耗仅为卤素灯的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低,并且目前成本和价格仍然在以每年20%以上的幅度下降。

  2、寿命超长:用在汽车上的LED元件基本都能达到50000小时的水平,而知名的汽车灯光供应商已经能够提供寿命达100000小时的LED元件,换算一下,相当于11年。在考虑到灯光的使用频率,基本上在整车的设计寿命里,LED元件都不需要更换。相比之下,氙灯的寿命仅为3000小时左右。而且LED让大灯的形状和线条变得更加丰富,夜晚的识别度也更高。

  3、耐用性好:LED元件结构简单,抗冲击性、抗震性非常好,不易破碎,能够很好地适应各种环境。

  4、LED元件体积小,紧凑便于布置和造型设计:这是LED的一个巨大优势,这一优势充分迎合了汽车厂商在设计上的进化需求,打破过去灯光系统对造型创新的束缚,让我们拥有更具创意的汽车产品。

  5、响应速度快:LED的点亮仅需微秒级别,用在尾灯和转向灯上能够迅速点亮达到更好的警示效果,用在前大灯上,相比氙灯和卤素大灯拥有更高的响应速度,对于行车安全性有更好的保障。

  6、亮度衰减低:LED亮度高,光线亮度衰减远低于卤素灯,适合用作照明及刹车灯、转向灯等警示灯光。

  7、低压直流电即可驱动,负载小,干扰弱,对使用环境要求低,适应性好。不像氙灯那样还需要升压装置(高压包)。

  更节能: 效率高,发热更少,低耗,环保,5050贴片LED汽车灯发热少,是未来汽车节能应用的设计理念;

  更安全:比传统白炽光响应速度更快,HID灯需要较长的驱动点亮延迟。更实时反映车况和路况,留给驾驶者更长的判断时间,减少汽车安全事故;

  更健康:LED灯属于绿色冷光源,没有红外线,紫外线等其他光线,热量、辐射很少,汽车室内照明更健康、满足背光七彩应用需求。

  毋庸置疑,采用高亮度LED照明将成为未来汽车的主要特征,这归功于LED相对于传统的白炽光照明方案所具有的许多基本优势。此外,采用LED照明也可带动汽车设计技术和设计风格上的变化。然而,正像任何创新技术一样,LED在被广泛用于汽车照明之前,仍需要克服许多困难。

  LED的预期使用寿命为5万个小时,而卤钨灯为2万个小时,钨白炽灯为3千个小时。相对于白炽灯,LED的结构坚固,不容易受振动影响,使用过程中光输出亮度也不会明显下降。基于多个LED的照明方案还具备“冗余度”好处,即使一个LED出现故障,仍可以继续使用照明装置。

  正确使用LED(特别是正确控制LED的温度),可有效延长LED的预期寿命。相反,如果温度过高,LED很容易损坏。LED应用在汽车照明上还牵涉许多法律定义问题。大多数国家对刹车灯或头灯故障——灯亮或熄灭有明确定义。但对采用多个LED的灯,很难准确定义照明灯是否已经损坏。制造商与立法机构正在定义LED的使用方法。

  与标准的白炽灯相比,LED消耗每单位电能可以产生更多的光输出。但与卤素灯相比时,LED的实际光输出的优势并不明显。最新的LED具备出色的流明每瓦数值,但某些数值是在优化条件下取得的,而通常不是在最高输出条件下获得的。一般而言,当LED的电流增加时,光输出量并未呈线性增加。因此,即使LED在0.5A电流下输出x流明,它在1.0A电流下也不会输出2x流明。

  以刹车灯和方向指示灯管为例,假设车辆时速为125公里/小时,即35米/秒时,白炽灯的热启动时间约为250毫秒,而反应迅速的LED可提早约8米距离发出刹车警告,从而有效避免汽车相撞。指示灯也是如此。

  另一个关键特性是LED的发光方式。与白炽灯不同,LED只透过一个表面发光,这对头灯与航图灯应用有好处,但可能不适合车厢照明灯其它照明应用。

  LED的一个基本问题是,LED是由电流控制的器件,其电压降相对较低。最简单的方法是使用电阻限制LED的电流,但该方法并不适合采用额定电压为12V或24V电池的系统,因为电池的实际电压是从6V至18V或12V至36V。因此,如果需要保持亮度,就必须进行恒流控制。

  线性控制指通过线性调节器保持通过LED的电流为常数。线性控制在某些情况下效率很低,例如,正向电压为3.5V的单1A(3W)LED,需要调节器在保持1A电流的同时将的额定12V电源降至8.5V,这样使用3W LED将浪费8.5W的功率。线性电流控制是产生噪声最少的技术,而且从EMC角度看,线性电流控制最安全。

  电感式开关恒流技术虽然产生的电子噪声较多,但它的效率更高。根据LED的使用数量,可以采用降压或降/升压调节器。

  必须尽量减少辐射与传导噪声,将噪声控制在容许极限内。虽然PWM方法的频率固定,且相对较容易进行滤波,但由于LED负载较为稳定,如果采取适当措施,磁滞控制器及PFM是合适的选择。开关式调节器的发展趋势是频率将更高,以减少电感/电容的体积。这对汽车应用而言,这总是最佳的解决方案。将频率保持在较低的水平有助于避免干扰问题。

  基频的“抖动”或“扩展”技术确实有助于符合类似峰值EMC测试要求,但最佳的方法是不产生任何辐射,而任何开关式调节器均难以实现这点。

  辐射热、传导热与热管理使用高亮度LED的用户(特别是汽车制造业)要面临的关键问题与最大挑战之一,是LED的自热问题。LED的每瓦流明已取得了很大改进,但事实上LED的多数电能均转化成传导热。LED能产生的适合车厢照明的辐射热较少,但在寒冷气候中,头灯的辐射热却能有效地融化透镜上的雪。因此,热管理是可靠控制LED的关键。

  热管理主要指温度增加时减少电流。使用高亮度LED的优点是电流变化较大时,眼睛无法察觉到亮度变化。一般而言,电流下降25%,单个LED的亮度变化并不明显。

  但是,LED会随温度与电流的变化而改变颜色,这点是否会影响汽车照明应用仍有待探讨。LED的频谱是否适用于照明,在一般夜视效果下是否会影响驾驶者的距离感,这些问题可能更加重要。

  采用PWM方法来减低亮度比,而非直流电控制,可得到更大的光暗比例,且色温不会发生变化,因此用PWM方法减低亮度是较好的方法。但是,频率的选择也很重要。一般认为频率为200Hz比较好,因为人眼不会感觉200Hz光的闪烁,此外较低的频率可确保处于低于开关式调节器的转换频率。但是,必须预见到头灯存在频闪效应的潜在问题。一种较为合适的方法是使用更高频率来调节LED的亮度,从而避免“偏摆”效应。此外,必须谨慎选择电感器,避免汽车内产生可听到的噪声。

  LED的温度传感也是需要解决的问题。热敏电阻器是广泛使用的方法,但使用热敏电阻器必须十分小心,温度控制响应应设定为LED需要减少的电流所对应的温度上限。当环境温度降低时,简单的温度控制可导致LED的电流增加。图2给出了LED对环境温度的典型响应要求。

  在汽车应用中,LED主要被用来外部与内部照明。外部照明设备涉及热极限与EMC问题,同时还有卸载负载测试的许多复杂标准,例如,电压是40V、60V、80V,还是100V LED的驱动电路必须符合汽车EMC规格的严格要求。对于通过高效、电感开关式调节器驱动的LED,符合上述要求有一定难度,所有预防措施将增加总体方案的成本。在外部照明应用领域,头灯、雾灯及指示灯是目标应用。

  由于LED所具备的优点,可广泛使用LED来营造车内舒适环境,比如仪表类照明灯、踏板照明灯、航图灯、后雾灯、汽车后刹车与指示灯,而用于显示汽车“娱乐信息”的平板显示屏的混色背光照明及气氛照明将进一步增加LED的应用。

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