賦能汽車照明系統(tǒng)的車用LED與驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）汽車內(nèi)部外部照明現(xiàn)在廣泛使用LED來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，前照明大燈、轉(zhuǎn)向燈、尾燈、內(nèi)飾燈等等都采用LED光源進(jìn)行設(shè)計(jì)組合。采用這種設(shè)計(jì)的多樣化多功能照明組合在整車內(nèi)也越來(lái)越常見(jiàn)。

汽車LED的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)也是影響其使用效果的核心環(huán)節(jié)，好的汽車LED與驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)能夠大大減少器件的EMI問(wèn)題，提升轉(zhuǎn)換效率，并給予照明系統(tǒng)功能齊全的調(diào)光功能，在汽車照明設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要地位。

汽車照明，從鹵素?zé)舻絃ED

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低的鹵素?zé)粢恢笔莻鹘y(tǒng)汽車照明系統(tǒng)選用的燈具，其光照穿透性強(qiáng)，亮度很容易控制。但是鹵素?zé)羰褂脡勖蹋商秸盏姆秶?，亮度也不是那么聚焦，為了提高亮度?huì)將鎢絲溫度加熱到很高，會(huì)使得汽車照明系統(tǒng)散熱體系設(shè)計(jì)得比較雜亂。

隨著LED設(shè)計(jì)和組合水平的不斷提高以及光源本身成本的逐步下探， LED光源在汽車電子上經(jīng)過(guò)近些年來(lái)的驗(yàn)證在汽車照明系統(tǒng)里開(kāi)始迅速提高占有率。LED作為照明光源使用壽命遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鹵素?zé)?，基本可以覆蓋整車的使用壽命。其光效（70-150Im/W）也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了普通鹵素?zé)簦叩墓庑б馕吨庸?jié)能，LED納秒級(jí)的響應(yīng)也大大提高了安全系數(shù)。

根據(jù)TrendForce的調(diào)研數(shù)據(jù)，2021年LED頭燈的滲透率在全球乘用車中份額已經(jīng)達(dá)到60%，其中電動(dòng)汽車中的LED頭燈滲透率更高，達(dá)到90%，2022年這一滲透率還會(huì)繼續(xù)提升，估測(cè)將分別提升至72%與92%。

越來(lái)越多汽車廠商利用新的固態(tài)LED照明來(lái)提高整車的性能和美感，大功率LED在照明系統(tǒng)里優(yōu)勢(shì)也凸顯了出來(lái)。

汽車LED驅(qū)動(dòng)與EMI

雖然LED的優(yōu)勢(shì)很多，但其設(shè)計(jì)遠(yuǎn)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。對(duì)LED設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，即便不是汽車應(yīng)用，電磁干擾EMI問(wèn)題也一直都是一項(xiàng)難題。在汽車電子設(shè)計(jì)里，LED的EMI問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。不合適的LED設(shè)計(jì)會(huì)加重EMI干擾，影響到汽車的無(wú)線電接收、GPS導(dǎo)航和其他形式的通信和廣播。隨著汽車電子產(chǎn)品功率和數(shù)量不斷的增加，LED設(shè)計(jì)中的EMI干擾還是不太容易處理的。

很大一部分EMI來(lái)源自LED驅(qū)動(dòng)器的高開(kāi)關(guān)頻率，但LED驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)頻率是不可能往低做的，只有高開(kāi)關(guān)頻率才能保持LED維持高能效并持久運(yùn)行。所以只能在高開(kāi)關(guān)頻率下盡可能控制EMI，實(shí)現(xiàn)一種恰到好處的平衡。

比如ADI的Silent Switcher技術(shù)應(yīng)用特定的調(diào)諧SSFM和創(chuàng)新的開(kāi)關(guān)技術(shù)，開(kāi)關(guān)的將高功率能力壓縮到狹小的空間中，同時(shí)控制邊緣速率減少不必要的磁場(chǎng)輻射，既緊湊又在頻率和EMI上取得了平衡。ST則是在通過(guò)較慢的導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間提高了系統(tǒng)低噪聲生成性能，為了進(jìn)一步提高EMI性能，在器件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部時(shí)鐘抖動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻降噪。

汽車LED驅(qū)動(dòng)與調(diào)光

電阻限流這種非恒流驅(qū)動(dòng)在車內(nèi)應(yīng)用得很少，缺點(diǎn)很多，對(duì)LED壽命也有影響。其他恒流驅(qū)動(dòng)LED的方式都可以實(shí)現(xiàn)模擬與PWM數(shù)字調(diào)光，目前汽車內(nèi)兩種調(diào)光方式都有用武之地。

模擬調(diào)光可以調(diào)節(jié)的范圍并不是很廣，會(huì)受到硬件限制，主要應(yīng)用在LED要盡可能減少閃爍的場(chǎng)合。因?yàn)槟M調(diào)光電流是連續(xù)的，這一點(diǎn)PWM調(diào)光不能實(shí)現(xiàn)。另一方面，模擬調(diào)光不用擔(dān)心噪聲問(wèn)題，在車內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會(huì)簡(jiǎn)單很多。

PWM調(diào)光適配的LED場(chǎng)景非常多，調(diào)光的精確度也會(huì)高不少。有些PWM調(diào)光在內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)，如果需要更高的調(diào)光比，可以通過(guò)常規(guī)的方式進(jìn)行外部調(diào)光，目前外部調(diào)光已經(jīng)能做到很高的調(diào)光比。同時(shí)以不同的占空比來(lái)調(diào)制平均電流也能輕松獲得極高的分辨率。

目前也有不少驅(qū)動(dòng)結(jié)合了兩種調(diào)光方式，可以綜合二者不同的優(yōu)點(diǎn)。

小結(jié)

在車用LED的發(fā)展中可以看到，為了滿足更高的功率密度、更高的效率和更小的封裝，LED驅(qū)動(dòng)的集成度越來(lái)越高，更低的EMI同樣是LED驅(qū)動(dòng)在盡可能實(shí)現(xiàn)的。這些技術(shù)進(jìn)步給LED在各類車燈應(yīng)用里飛速普及提供了有力的支持，也為汽車照明系統(tǒng)的升級(jí)提供了澎湃的動(dòng)力。