發(fā)光二極管(LED)照明為標(biāo)新立異、舒適和用戶定制開啟了一片新天地。這些設(shè)計機遇在迅速提升LED在車內(nèi)的應(yīng)用程度和速度。當(dāng)把LED用在車內(nèi)、車前和車尾照明時,有幾種方法和設(shè)計技術(shù)可供選擇。
對車用LED來說,其相對抗振、壽命長、高能效及可以對光源進行精妙控制等特性是關(guān)鍵因素。與白熾燈泡相比,LED對機械震動不敏感,但需要驅(qū)動電路。一般來說,汽車電氣供電系統(tǒng)以鉛酸電池為電源,該電池由引擎通過機械方式驅(qū)動的交流發(fā)電機/穩(wěn)壓器充電。這樣一個系統(tǒng)適合老式白熾燈泡,但不適合LED.為使LED達到最佳性能,需一個精準(zhǔn)恒流的電流源。
為正確驅(qū)動LED,需控制電流,而與電壓無關(guān)。光輸出基本取決于電流而不是電壓。理論上,每個電子都轉(zhuǎn)換為光子,而逃逸出LED的固定比例的光子就成為我們看見的光。
若電壓恒定,則只需一個電阻就可實現(xiàn)一個質(zhì)量不高的方案。應(yīng)該指出的是,當(dāng)LED與電阻簡單串接在一起時,LED本身在一定程度上是自調(diào)節(jié)的。若溫度升高,LED的效率和亮度都降低,且前向壓降同時減小。減小的前向壓降又導(dǎo)致電流增加,從而些許彌補了因溫升造成的亮度下降。只要電池電壓恒定,串聯(lián)電阻方案足以滿足計算機和儀器儀表應(yīng)用的要求。但汽車行業(yè)強制規(guī)定設(shè)備要能滿足電池在8V至18V間的變化,且還要能容忍80V的峰值。另外,高亮LED會在電阻上產(chǎn)生大量熱。因而使得熱設(shè)計更困難。
一個好些但并非最佳的替代方案是采用一個dc-dc電壓轉(zhuǎn)換器來生成一個合適的穩(wěn)定電壓然后將此與一個電阻結(jié)合起來。若你已有一個為計算機或其它電子設(shè)備供電的dc-dc轉(zhuǎn)換器,則該方案可行;另外,這種方法可能是驅(qū)動LED最常用的方法。
但采用一個工作時與電壓無關(guān)的恒流器驅(qū)動LED是個更好方案。能量消耗和能量轉(zhuǎn)換分別是兩種基本的恒流器類型。
線性降壓恒流器是能量消耗型恒流器的一個例子。對一個給定電流來說,恒流器兩端壓降所代表的能耗被消耗掉。另一種情況則是能量轉(zhuǎn)換恒流器,它試圖把不同電平間的能量差儲存起來。
描述這種能量轉(zhuǎn)換所用的方程是熱力學(xué)基本定律之一:
輸入功率=輸出功率
用W=V·I給定(給定),替換式中的W:
Vin·Iin=Vout·Iout+(100-X%效率)W發(fā)熱(發(fā)熱)
若將LED的前向電壓作為Vout,將所需的電流作為Iout,就將得到描述LED驅(qū)動器的一般方程。