分解：汽車(chē)市場(chǎng)LED燈的普及尚需克服的五大挑戰(zhàn)

　　隨著led應(yīng)用技術(shù)的不斷提高和成本的逐步下降， LED燈在汽車(chē)電子上經(jīng)過(guò)近年來(lái)的技術(shù)驗(yàn)證、概念車(chē)展示等初步設(shè)想階段之后，越來(lái)越接近大范圍應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)系統(tǒng)中的美好前景。從奧迪R8電子系統(tǒng)全面使用LED燈開(kāi)始，到奔馳、寶馬、凱迪拉克、豐田等公司也推出了自己的LED燈替代傳統(tǒng)白熾光、HID燈的汽車(chē)車(chē)型，各種五彩繽紛的LED燈具為新型車(chē)增色不少，吸引了廣大消費(fèi)者的眼球，同時(shí)，也為未來(lái)的汽車(chē)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的亮點(diǎn)，相信不久會(huì)有更多的汽車(chē)廠(chǎng)家會(huì)將LED燈作為汽車(chē)照明、指示、背光和裝飾的首選。

　　LED適合于汽車(chē)電子的各種照明應(yīng)用，包括大燈（遠(yuǎn)光燈和近光燈），霧燈，尾燈，剎車(chē)燈，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈，白天行車(chē)燈，踏板照明燈，車(chē)內(nèi)照明燈，示寬燈，導(dǎo)航，娛樂(lè)系統(tǒng)，儀表背光燈及指示燈等。LED燈應(yīng)用于汽車(chē)系統(tǒng)中主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，顏色飽和度高，使輸出光線(xiàn)更加清晰柔和，符合汽車(chē)大燈應(yīng)用的特點(diǎn)；第二，使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用，抗震性強(qiáng)，可超過(guò)10000小時(shí)，而傳統(tǒng)鹵素?zé)魤勖话阍?00小時(shí)左右；第三，效率高，較少額外損耗，比起傳統(tǒng)燈的復(fù)雜散熱系統(tǒng)，可以看出LED燈的熱損耗要小得多，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到85%以上，尤其適合未來(lái)汽車(chē)注重節(jié)能的設(shè)計(jì)理念；第四，響應(yīng)速度快，不同于傳統(tǒng)白熾光，HID燈需要較長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮延遲，更實(shí)時(shí)反映車(chē)況和路況，留給駕駛者更長(zhǎng)的判斷時(shí)間，減少汽車(chē)安全事故；第五，體積小，重量輕，,可以實(shí)現(xiàn)更小巧精致的燈具，為其他的車(chē)型設(shè)計(jì)節(jié)約更多空間；第六，LED燈屬于但色性很好的光源，沒(méi)有紅外線(xiàn)，紫外線(xiàn)等其他光線(xiàn)，熱量、輻射很少，適合汽車(chē)室內(nèi)照明、背光應(yīng)用需求。

LED燈在汽車(chē)中的使用，目前主要集中在大燈、尾燈、照明燈、車(chē)載GPS背光等的使用上，尤其是尾燈，大約占整個(gè)市場(chǎng)的10%。

五大技術(shù)挑戰(zhàn)

國(guó)內(nèi)車(chē)用LED的規(guī)模目前僅占汽車(chē)光源市場(chǎng)10%左右的小份額,目前主要還是比較集中在高端車(chē)應(yīng)用中。盡管LED燈成本在持續(xù)下降，但要做到與傳統(tǒng)光源不相上下，還需要在質(zhì)量和產(chǎn)量上逐步提高，才能降低LED成本，擴(kuò)大LED的汽車(chē)電子市場(chǎng)占有份額。

成本高并非是延緩LED燈在汽車(chē)電子應(yīng)用的唯一因素，一些技術(shù)性能方面的難題也是需要去解決的，比如單個(gè)LED的光照強(qiáng)度仍顯不足，這就不能夠隨意減少LED的數(shù)目去縮小燈具體積；同時(shí)較小的體積不利于光源散熱，這就需要LED廠(chǎng)家做好產(chǎn)品的熱管理，才能將LED的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得更充分，無(wú)論對(duì)于LED的壽命或演色性都能提供較佳的狀態(tài)，否則只能是適得其反，降低了產(chǎn)品質(zhì)量；LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率也是目前比較關(guān)鍵的問(wèn)題點(diǎn)，在大功率應(yīng)用中很多方案在兼顧成本的同時(shí)轉(zhuǎn)換效率并不高；還有目前我國(guó)LED燈應(yīng)用在汽車(chē)電子都屬于高端車(chē)，而高端車(chē)都大部分在國(guó)外汽車(chē)廠(chǎng)商控制，國(guó)外廠(chǎng)家對(duì)LED供應(yīng)商的選擇和認(rèn)證非?？量?，國(guó)內(nèi)LED企業(yè)很難進(jìn)入其供應(yīng)鏈中；再有我國(guó)的LED燈生產(chǎn)水平大部分還停留在民用產(chǎn)品的要求范圍內(nèi)，很難達(dá)到汽車(chē)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，即使達(dá)到汽車(chē)級(jí)應(yīng)用的一些廠(chǎng)家可能生產(chǎn)能力及保證產(chǎn)品一致性等方面也不一定夠，很難滿(mǎn)足量產(chǎn)汽車(chē)的大批量高質(zhì)量的需求。

因此LED燈要想加快在整個(gè)汽車(chē)光源上的占有率，必須首先在這些問(wèn)題上加大解決力度，如上所述的熱管理問(wèn)題、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品一致性問(wèn)題等等。

汽車(chē)要求分立式LED驅(qū)動(dòng)電源

用恒壓源驅(qū)動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，LED必須使用恒流源驅(qū)動(dòng)。大多數(shù)LED都有規(guī)定的電流值，可以使用配置為恒流源的線(xiàn)形穩(wěn)壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)，線(xiàn)性穩(wěn)壓器具有減少零部件數(shù)和降低電磁干擾(EMI)的優(yōu)點(diǎn)，但在效率和熱耗方面有嚴(yán)重的弊端，不適合大功率應(yīng)用，用開(kāi)關(guān)式電源(SMPS)則更適合在各種應(yīng)用中。

目前采用SMPS模式LED驅(qū)動(dòng)電源是市場(chǎng)主流，同時(shí)也分為分離器件組合方式和IC集成方式，IC集成模式如臺(tái)灣聚積科技(MacroBlock)、Zetex(Diodes)、TI和NSC等，主要特點(diǎn)是內(nèi)置MOSFET及其驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)有些集成了多路驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)光和各種保護(hù)功能等，應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，體積小，易于控制成本，但是由于這種應(yīng)用驅(qū)動(dòng)電流小，設(shè)計(jì)不夠靈活，控制精度不高，不能實(shí)現(xiàn)升壓模式等原因，在多數(shù)汽車(chē)電子應(yīng)用中有很大局限性，而采用PWM控制芯片及外置MOSFET實(shí)現(xiàn)的分離模式則可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電子中大功率，高效率以及高穩(wěn)定性的應(yīng)用，它可以通過(guò)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合LED對(duì)電壓，電流和功率的需求，實(shí)現(xiàn)符合系統(tǒng)的整體目標(biāo)。在成本上也會(huì)隨著用量逐步降低。
歐洲前裝市場(chǎng)主流方案

目前MCU+MCP1630方案應(yīng)用在歐洲應(yīng)用相當(dāng)廣泛，占?xì)W洲前裝市場(chǎng)70%以上的市場(chǎng)，主要應(yīng)用在大燈(遠(yuǎn)光燈)、尾燈、閃燈等應(yīng)用，該芯片以其高可靠性能，高效率，靈活的功能，高性?xún)r(jià)比在汽車(chē)電子LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中樹(shù)立了很好的口碑，為國(guó)外一些大廠(chǎng)商LED驅(qū)動(dòng)的首選，同時(shí)，隨著用量的不斷增大，MCP1630成本優(yōu)勢(shì)也在越來(lái)越明顯，完全可以在中低端車(chē)型中應(yīng)用，更好地解決LED驅(qū)動(dòng)中的熱管理、效率、產(chǎn)品一致性等問(wèn)題。

MCP1630 是可用來(lái)開(kāi)發(fā)智能電源的一種高速脈寬調(diào)制器。MCP1630在峰值電流模式下可以達(dá)到1MHz頻率，CMOS輸出驅(qū)動(dòng)器可以直接控制MOSFET驅(qū)動(dòng)器或者低端N溝道MOSFET，可提供外部參考電源，靈活實(shí)現(xiàn)輸出電壓及電流調(diào)節(jié)設(shè)置;內(nèi)部高速比較器，高速帶寬/誤差放大器可以實(shí)現(xiàn)更快更精確的電流檢測(cè)，同時(shí)集成了過(guò)溫保護(hù)、欠壓鎖定功能，更好地實(shí)現(xiàn)更好的熱管理。當(dāng)與單片機(jī)配合，它可以通過(guò)控制電源系統(tǒng)的占空比以提供穩(wěn)定的輸出電壓或電流。單片機(jī)則用來(lái)調(diào)整輸出電壓或電流、開(kāi)關(guān)頻率、最大占空比以及可提高電源系統(tǒng)智能化和可調(diào)節(jié)性的其他特性。

在LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如果電源電壓超出總LED電壓，就需要降壓轉(zhuǎn)換器。如果LED組的電壓超出電源電壓，就需要升壓轉(zhuǎn)換器。在汽車(chē)電源系統(tǒng)中，LED電壓可能高于或低于電源電壓，這樣，就應(yīng)該采用降壓／升壓或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)等電源拓?fù)浼夹g(shù)。MCP1630能實(shí)現(xiàn)以上各種拓?fù)湓O(shè)計(jì)需要。同時(shí)秉承Microchip產(chǎn)品的一貫作風(fēng)(高穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性)，使LED的生產(chǎn)成本和質(zhì)量都得到提高。下面就以Microchip公司的高速PWM芯片MCP1630為例，通過(guò)SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)去闡述該方案的在汽車(chē)電子應(yīng)用中的適用性。

MCP1630 LED驅(qū)動(dòng)器DEMO板

Microchip推出了采用PIC12F1823+MCP1630的SEPIC拓?fù)涞尼槍?duì)汽車(chē)尾燈/閃燈應(yīng)用DEMO，可實(shí)現(xiàn)+9V到+16V的輸入電壓，最高輸出電壓達(dá)到55V@350mA，驅(qū)動(dòng)10個(gè)1.5WLED燈，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)光、欠壓、過(guò)溫保護(hù)等功能，轉(zhuǎn)換效率達(dá)85%以上 。

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