汽车照明技术的设计实例及LED驱动电路

1879年，爱迪生发明了以电能作能源的白炽灯，白炽灯于1913年应用于汽车前照灯上，使汽车照明发生了革命性的变化。HID具有高光效、高亮度、高可靠性等优点，取代了白炽灯、卤素灯成为第三代汽车强光照明光源。HID彻底抛弃了传统钨丝灯泡的发光的原理，是汽车照明系统领域的革命

理论教育 2023-08-18

汽车LED照明驱动电路设计实例结果

因为低效率的LED驱动器本身就需要消耗大量电能，所以在给LED供电的过程中就无法凸显LED的节能特点。在应用中要限制LED的使用数量，因为恒流驱动器有最大承受电流及电压值。LED驱动器按电路结构可以分为以下六类：1）常规变压器降压。而且这种电路都有完善的保护措施，属于高可靠性LED驱动器。LED实际上是一个电流驱动的低电压单向导电器件。LED驱动器应具有直流控制、高效率、PWM调光、过电压保护、负载断开、尺寸小以及简便易用等特性。

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汽车LED热设计实例

式中，Tj为结温；TC为LED散热垫的温度。但在大功率LED散热设计中，其结温Tj要求比125℃低得多。每个LED散出2.7W的热量。此LED模型是由15个小LED以每3只分布在5个电路板上构成的。LED到AIN陶瓷封装底部之间的热阻计算值小于2℃/W。

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基于LT3755/LT3755-1

Linear公司的LT3755/LT3755-1是大电流DC/DC控制器，可作为恒流源用来驱动大电流LED。LT3755/LT3755-1通过内部的7V稳压源来驱动低边N沟道功率MOSFET。LT3755/LT3755-1具有3000:1的真彩色PWM调光，输入电压可从4.5～40V，而输出电压可高达60V。LT3755/LT3755-1的主要技术特性如下：1）100mV高端电流检测。5）开路LED状态引脚。基于LT3755的50W汽车前照灯电路如图4-58所示。LT3755的最高输入电压为40V，使其能够在汽车电源总线遭遇40V瞬态时稳定LED电流和电压。

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汽车LED照明灯具分类

示宽灯安装在汽车前面、后面和侧面，夜间行驶时与前照灯、示位灯、仪表照明灯和牌照灯同时开启，以标志车辆的形位等。汽车的内部照明显示虽不像外部照明、信号灯受到交通部门的严格控制，但汽车的制造商对汽车内部照明灯具的颜色及照度有一定的要求。

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汽车LED照明设计：发光原理与效率

图2-1 LED的结构图LED的发光过程包括3部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。LED发光原理示意图如图2-2所示。图2-2 LED发光原理示意图假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。LED的输出光谱决定其发光颜色及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。

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白光LED的实现方法-详解汽车LED照明驱动电路设计实例

虽然利用蓝光晶粒配合YAG荧光粉的白光LED封装技术是目前较成熟的技术，但是利用这样的方法封装出来的白光LED有几个严重的问题迟迟无法解决。因此开发一种更好的技术是目前各LED厂商的重大课题。利用紫外光LED+RGB荧光粉的相关研发仍有相当的发挥空间。目前，利用白光LED可以制成最大亮度为500cd/m2的白色平板光源。该圆头桶状型白光LED是由多个LED矩阵所构成，室温时蓝光LED的波长最大值为465nm。

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汽车LED驱动器必备要素及设计实例

因此LED驱动器要有抑制浪涌侵入能力，以保护LED不被损坏。在设计LED驱动器及LED灯具时，要在整个产品上加上浪涌抑制器，以在浪涌发生时保护LED驱动器及LED灯具。LED照明用驱动器要满足LED的特性及相关节能的指标。为提供最大的灵活性以及集成简易性，LED驱动器应能够接受高达50kHz的PWM频率。

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汽车LED照明驱动电路设计实例LM3421/LM3423

LM3421、LM3423和LM3429器件都使用峰值电流模式控制器和预测性关闭时间设计来调节LED电流。LM3424与LM3421类似，但使用标准峰值电流模式控制器。图4-65所示电路为基于LM3421的升压稳压器驱动LED电路。图4-66 LM3424的热返送电路使用LM3424驱动LED和执行热电流控制具有多项优点。图4-70 基于LM3421配置的SEPIC变换器图4-71所示为基于LM3421的LED驱动电路，当中的多功能低边MOSFET控制器可视为升压功率级的一部分。

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汽车LED照明驱动电路设计-MAX16812实例

MAX16812为高电压、开关模式、HB-LED驱动器，内置模拟和PWM调光控制，具备类比调光功能，并具备高整合度从而降低LED驱动基版的复杂度。为进一步提高可靠性并保证一致的LED亮度匹配，MAX16812可提供±5%精度的LED电流控制。在PWM调光期间，MAX16812控制LED电流的上升和下降时间，以抑制电磁干扰和系统噪声。图4-17 MAX16812驱动LED电路当输入电压高于或低于HB-LED的总导通电压时，必须使用Buck-Boost模式驱动器。

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汽车LED照明驱动电路设计实例：基于MAX16834的驱动器

基于MAX16834的LED驱动器如图4-29所示。该设计利用MAX16834构建一个Boost拓扑的LED驱动器，用于驱动长串LED，适用于显示器的LED背光。MAX16834为MOSFET提供足够的驱动，可以在大约20ns内断开开关，因此温度上升的幅度较小。如果LED串开路，MAX16834的过电压保护电路会在下次导通前将驱动器断开大约400ms，本设计的OVP阈值设为101V。MAX16834提供一路FAULT#输出信号。

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汽车LED照明驱动电路设计

一只Φ5mm的LED光通量仅为1lm左右，而用作照明的白光功率型LED希望达到1klm。尽管目前作为照明光源的白光LED还没有国际CIE标准及国家标准，但是应当参照国际CIE标准和中国国家照明标准来要求和指导白光LED照明光源的发展和应用。这是照明用W级功率型白光LED产品要实现产业化必须要解决的关键技术之一。

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高功率LED热分析与汽车LED照明驱动电路设计

PN结结温上升会使PN结发光复合率下降，将导致LED的亮度下降。对于大工作电流的大功率LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的封装结构是制造大功率LED器件的关键技术。显然，相关材料的导热能力将直接影响LED器件的热散失效率。

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MAX15005芯片设计的汽车LED驱动电路

MAX15005是高性能、电流模式PWM控制器，可工作于4.5～40V的汽车级输入电压范围。围绕MAX15005可以便利的设计通用Boost、flyback、forward和SEPIC拓扑的变换器。转换频率可由外部阻容网络设置为15～500kHz，MAX15005A/B提供了一个SYNC输入，可与外部时钟同步。通过选取适当的RT和CT组合，可设置MAX15005A/B的最大占空比。MAX15005A/B提供节省空间的16引脚TSSOP封装和热增强型16引脚TSSOP-EP封装。采用MAX15005将8～16V汽车蓄电池电压升压至21V，以驱动一串6～8个LED。基于MAX15005的LED驱动电路如图4-1所示。

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汽车LED照明驱动电路设计实例与可靠性分析

要在照明领域中大量使用LED，保证LED驱动器的安全可靠工作，才能保证LED的长寿命和发光亮度的稳定。汽车照明系统的LED驱动器应具有以下保护电路：1）过电压、过电流保护。尤其是对电流的控制，较大的电流量会使LED亮度增加，但过大、过久的电流量也会提前折损LED的使用寿命，所以严谨的驱动、调节控制也可视为一种保护设计。人体能产生超过15kV的ESD，因此为了有效防止ESD侵害，要求许多电子电路必须满足IEC61000-4-2标准。

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汽车LED照明驱动电路设计案例

对于通过高效、电感开关式变换器驱动的LED，符合上述要求有一定的难度，所有预防措施将增加总体方案的成本。在典型的情况下，12V总线系统的输入电压范围为6～42V，24V总线系统的输入电压范围为12～60V，所以在汽车用LED驱动器设计时，必须考虑汽车电源总线的特性。一般而言，电流下降25%，单只LED的亮度变化并不明显。LED的温度传感也是需要解决的问题。

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