LED驱动器是什么？如何汽车应用中实现设计？

LED是一种高效环保的新型半导体光源，有其它光源无法比拟的优势。在未来汽车照明应用中前景光明。LED 可以用串联、并联等不同的方式组合成LED 阵列，以满足汽车照明强度的要求。针对LED 的发光特性，重点讨论了LED 驱动的设计及特点，同时简述了LED 目前存在的问题及解决方法。

1、汽车车灯作用及要求

目前，汽车日趋平民化，已成为主要交通工具，行车安全引起了社会广泛的关注。据不完全统计，汽车在夜晚或自然光线不足的情况下行驶的里程占总行驶里程的25%，而在此间发生的交通事故占到总事故的40%，并且一半以上的伤亡事故发生在夜间。因此，车外照明灯及信号灯是汽车安全行驶的关键部件，必须满足下列条件：

(1)汽车照明灯点亮无延迟，响应时间更快，给驾驶员更多的反应时间。

(2)照明亮度强，在夜间或自然光线不足的情况下提高驾驶员的视野，同时使车外信号灯的指示作用更强。

(3)高耐震，工作可靠性高，避免因照明故障引起的意外事故。

(4)节能，能够有效减少废气的排放量，保护环境。

(5)基于汽车销售竞争日益激烈，车灯设计要实用和美观。

2、LED 成为汽车照明选材中的新星

2.1 LED 的工作原理

LED 是特殊的二极管，是一种通过掺杂等手段形成PN 结的半导体器件。当满足二极管导通条件时，电流流过LED，以光和热的形式释放出能量。LED 是电流控制的电流型元件，其发光强度主要依据通过的电流大小，正向导通时，其压降非常高，而且本身具有一定的波动范围。

由于LED 没有红外线及紫外线的辐射，其消耗的能量除转换为光能外，几乎都是热能，且只能以热传导的形式传出，因此，LED 在工作时，结温会逐渐升高。而LED 是具有负温度系数的器件，流过LED 的电流会随温度升高而增大，这就形成了正反馈，造成结温的进一步升高，如不加控制，就会烧毁LED。LED 的热学参数与PN 结的结温有很大关系，主波长与温度的关系如下式：

mp(Tl) = m0(T0)+ 3Tg #0.1nm/°C

由上式可知，每当LED 结温升高10℃时，主波长 ( 人眼能够观察到的) 就会向长波漂移1nm(1nm=10-9m)，导致LED 亮度下降，出现光衰。因此， 个别LED 过热，就会造成LED 阵列发光的均匀性变差。

2.2 LED 显着的照明优势

LED 被称为新光源，原因在于LED 具备点光源与固态光源的特性，因此具有其它照明光源无法比拟的优点。

(1)LED 寿命理论上可达10 万小时， 实际寿命也可达到2 万小时以上，比一般白炙灯泡的1 000 小时、日光灯具的1 万小时更具优势，在汽车使用寿命期间一般无须更换。

(2)点亮无延迟，响应时间更快。LED 的启动时间仅为几十纳秒，启动时间较白炽灯泡大大缩短。

(3)在光线亮度高、自然光线可见度低的情况下，大大降低汽车事故发生率;基本上无辐射，属于“绿色光源”。

(4)LED 占用体积小， 结构简单，高耐震，设计者可以随意变换灯具模式，令汽车造型多样化，满足不同消费者需求。

(5)LED 光源受电压变化的影响远远小于白炽灯泡，显示了卓越的安全性和可靠性，同时消耗的能量较同光效的白炽灯减少80%，非常节能。

基于上述优势，LED 可以在汽车照明中广泛应用，但单个LED 无法满足汽车照明强度的要求，必须多个串联、并联或串并联成LED 阵列使用，如图1 所示。

图1 LED 组合成的照明光源

2.3 LED 驱动的设计及特点

LED 驱动方式可采用电阻限流、线性稳压器和开关型变换器3 类。电阻限流方案适用于效率低的应用场合，所以对效率要求极高，输入电压范围宽的汽车照明上不采用此方法;线性稳压器适应于低电流或LED 正向压降稍低于电源电压的场合，但同样存在效率和输入电压范围小的问题;开关型变换器具有电路拓扑灵活、效率高和输入电压宽的特性。因此，综合考虑工作效率、安装尺寸、静态电流、工作电压、噪声和输出调节等因素后，驱动电路多采用开关型变换器。开关变换器拓扑结构分为Buck、Boost 及Buck-Boos 等方式。目前来看，LED 应用在汽车照明上，其驱动电源必然是铅酸蓄电池。

因为蓄电池的输入电压范围会与正常的范围有很大的出入，因此驱动电路一般用Buck-Boost 拓扑结构满足LED阵列对电压要求。此电路拓扑结构直流增益 (输出电压与输入电压之比)与占空比D(一个开关周期内，开通时间与周期的比值)有关。当电池电压低于LED 所需电压时，调节D > 0.5，使电路处于升压状态;当电池电压高于LED 所需电压时，调节D < 0.5，使电路处于降压状态。LED 是电流控制的电流型元件，亮度与流过的电流成正比。如果LED 不是恒流驱动，通过的电流波动时，即使电压恒定也会造成LED 的亮度变化。为保证亮度稳定可靠，LED 需要恒定的电流来驱动，而且还需要在任何情况下都能将纹波电流控制在可接受的水平。所以，LED 驱动电路的输出必须是恒流输出而非恒压输出。

什么是LED驱动器

LED驱动器将电源更改为特定电压电流以驱动LED电压转换器。一般来说，LED驱动器的输入包括高压工频交流电(即城市用电)、低压直流电、高压直流电、低压直流电和高频交流电(如电子变压器的输出端)。LED驱动器电源的输出大多是恒流源，可以随着LED正向压降的变化而改变电压。LED电源的核心元件包括开关控制器、电感器、开关元件(MOSFET)、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器等。根据不同场合的要求，必须有输入过压保护电路、输入欠压保护电路、LED开路保护、过流保护电路等。

LED驱动电源的特点

(1)高可靠性

特别是LED路灯的驱动功率安装在高海拔地区，因此维护不方便，维护成本也很大。

(2)高效率

LED是一种节能产品，驱动电源效率高。在灯具中安装电源非常重要。电源的效率高，但功耗小，灯具中的热量小，因此灯的温升也降低了。因此，延缓LED衰减是有利的。

(3)高功率因数

功率因数是电网对负载的需求。一般来说，额定功率低于70瓦的电器没有强制性指标。单个电器的功率因数虽然低，但对电网影响不大;但是，到了晚上，电网会受到大量照明和同种负载集中的严重污染。在不久的将来，30瓦-40瓦LED驱动器的功率因数可能会有一些指数要求。

(4)驾驶模式

现在有两种流量：一种是多个恒流源的恒压源，每个恒流源单独提供给每个LED。这样，组合灵活，所有LED故障不影响其他LED的工作，但成本会略高。另一种是直流恒流电源，即“科科汇宝”的驱动方式，由LED串联或并联运行。它具有成本低但灵活性差的优点，并且在解决LED故障时也不会影响其他LED操作问题。这两种形式在一段时间内共存。多路恒流输出功率的方式在成本和性能方面会更好。也许这是未来的主要方向。

(5)浪涌保护

LED抵抗浪涌的能力相对较差，尤其是抵抗反向电压的能力。加强这方面的保护也很重要。一些LED灯在户外，如LED路灯。由于减载和雷击感应，各种浪涌会从电网侵入，有些浪涌会造成LED损坏。因此，对“中科汇宝”驱动力的分析应该在电涌保护方面存在不足。至于频繁更换电源和灯具，LED驱动器应具有抑制浪涌和保护LED免受损坏的能力。

(6)保护功能

为了满足安全性和电磁兼容性的要求，除了常规的保护外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈。

LED驱动器的类型

2.1LED驱动器恒流

根据驱动方式，常见的市售led灯驱动器分为两种。一种是恒流驱动。恒流驱动的特点是输出电流恒定。输出电压在一个范围内变化。所以我们经常在市场上看到驱动外壳被标出(输出：DC**V-**V**mA+-5%)。这意味着输出电压处于其中一个输出电压中。范围，电流是多少mA。

一个。恒流驱动电路的输出电流是恒定的，但输出直流电压随负载大小的不同在一定范围内变化。负载电阻小，输出电压低，负载电阻越大，输出电压越高。

B.恒流电路不怕负载短路，但严禁负载全开。

C.恒流驱动电路是驱动LED的理想选择，但相对来说，价格较高。

D.应注意使用的最大耐受电流和电压，这限制了使用的LED数量。

2.2LED驱动器恒压

另一种是恒压驱动。恒压驱动特性是输出电压固定，电流随灯具的变化限制在最大值。在这种情况下，外壳通常指示(输出：DC**V**A)输出固定伏特的电压，以及有多少最大输出电流可用。LED市场上最常见的输出电压是5V、12V、24V等。

一个。当稳压电路中的参数确定后，输出电压是固定的，而输出电流随负载的增加或减少而变化。

B.稳压电路不怕负载开路，但严禁负载短路。

C.稳压驱动电路为LED供电。每个灯串都需要一个合适的电阻来平均每个灯串LED的亮度。

D.整流电压的变化会影响亮度。

LED驱动器的应用

LED驱动器的应用取决于我们希望驱动的LED参数。输入电压和电流是两个最重要的参数。传播灯附带了有关如何计算LED灯输入电压和电流的单独说明。这只是对LED灯输入的描述。人们将能够看到原始的驾驶参数(一定要识别一些驾驶错误的目标!!)

我们根据灯板的输入电压和电流选择相应的LED驱动器。例如，如果灯板的输入电压为37-40V，输入电流为300mA，则可以选择LED驱动器输出电压将其包括在内，并且电流几乎相同。必须包括公式表面以及大于或小于全部的电压。否则，会有闪烁。低电流是可以接受的。