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LED灯从点到面的转变,让你的驾驶更加安全

2019-06-10 文章来源:电子工程世界 阅读原文

在20世纪初,夜间驾驶非常危险。司机由煤油灯进行,通过手势信号和呼喊来告诉他人将要执行的操控动作,同时通过猜测来预测道路上其他车辆的动作。

 
  由于当时的汽车较少,并且速度也较慢,此外也只是偶尔躲避马车,因此他们还是可以应付的,但我们现在已取得了长足的进步:
 
  从煤油灯到白炽灯泡再到发光二极管(LED)和有机LED(OLED)的进步提供了更可靠、更高效的光源。
 
  从单个灯泡到多像素化设计,安装在车辆中用于特定灯功能的光源数量也增加了。
 
  可变使驾驶员能够更好地传达他们的意图,从而全面提升驾驶的安全性。
 
  车外可以为造型和个性化目的提供功能和形式。
 
  利用电子控模块,不仅可以根据法律要求实现信号功能,而且可以实现动态而非静态信号功能,包括驾驶员的个性化欢迎信息(例如地面灯上的徽标)。
 
  随着尾部系统变得越来越杂,光学、机械、电气和造领域的工程师在设计新系统时都面临着新的挑战。
 
  随着现代尾部解决方案的应用,其他驾驶员的行为在所有环境中都变得更可预测,从而使驾驶更安全。
 
 
 
  道路上的尾部
 
  在讨论LED和电气拓扑之前,让我们首先看看美国国家公路交通安全管理局和欧洲经济委员会等监管机构依法强要求的不同信号功能。如上图所示,汽车具有各种必要的尾部信号功能,所有这些功能都需要控模块。下图是典型的后灯控模块的方框图,其中显示了所有后灯功能以及电源、通信口和LED驱动器子系统。
 
 
 
  LED光源的优势
 
  与白炽灯泡相比,LED的主要优势在于它是一种更高效的光源。光源效率的测量单位是流/瓦,这表示消耗的每单位功率所发出的光量。
 
 
 
  通常,LED光源的效率是白炽灯泡的六倍。LED不仅比传统的白炽灯泡更高效,而且其使用寿命也几乎是白炽灯泡的42倍,并且可以轻松采用不同的风格设计。传统的白炽灯每隔几年就需要更换一次;其寿命通常是1,200小时左右。LED的寿命延长至50,000小时以上,因此汽车LED灯在车辆的整个生命周期内都可以正常工作,无需更换。
 
  从点到面的转变
 
  由于传统的白炽灯具有圆形的外壳,因此其外形尺寸是固定的。相比之下,LED光源具有较小的外形尺寸,这意味着汽车灯不必再是传统的圆形。通过使用多个LED,车灯可以设计得更灵活,以适应不同的物理设计要求;不过,在汽车后灯中使用LED的视觉效果是LED显示为点。
 
  由于LED灯输出和光线方向都易于控,因此最新的汽车后灯使用多种光学方法从点型光源转变为面型光源。
 
  使用光导和漫射器是实现这种转变的最常用方法,但它们会降低光学效率,需要通过使用亮度更高的LED或使用更多的LED来提高LED亮度。
  设计目标和挑战
 
  尽管LED具有许多优点,但在驱动它们以适应汽车规格方面也存在挑战。典型的汽车LED驱动器要求列表包括:
 
  宽电压范围,具有9至16V、24V和40V几种情况。
 
  –40°C至85°C的工作环境温度范围。
 
  使灯的功能具有动画效果。
 
  LED故障诊断。
 
  电磁兼容性(EMC)。
 
  汽车宽电压范围
 
  LED驱动器设计必须能够在汽车12V电池的宽电压范围内工作。国际标准化组织(ISO)7637和ISO 16750标准规定了汽车行业中对LED驱动器必须承受的12V电池电压瞬态的最常见要求。
 
  在正常工作情况下,汽车电池的电压范围通常为9至16V。在该范围内,光输出必须满足所有温度条件下的法规要求。最近,某些灯功能(例如转向灯)在汽车电池电压为6V时工作,这是启停期间的典型电压。请注意,启停的启动电压曲线可能随电池情况和温度的变化而变化。当电源电压低于6V时,后灯通常不一定会正常工作。就较高的电压而言,在跨启动情况下,室温下电池电压可能会激增至24V并持续1分钟。
 
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