LED 技術(shù)進(jìn)步在車輛顯示與照明方面的應(yīng)用(08-100)

　　電氣設(shè)計：LED 是用電設(shè)備，亮度隨正向電流而增加。同時，結(jié)溫隨電流的增加而升高，除非系統(tǒng)內(nèi)有一個容量無限的散熱器。隨著溫度升高，LED 二極管的正向電壓下降(圖 11)。因此，重要的是 LED 驅(qū)動電路應(yīng)該能夠防止 LED 進(jìn)入熱逸散狀態(tài)。常見的解決方法是采用有源恒流驅(qū)動。現(xiàn)在市場中有很多 LED 驅(qū)動器，它們能給電路提供反饋來保持電流恒定，從而解決此類問題。簡單的電阻偏壓電路也廣泛用于小功率設(shè)備。

　　圖11 隨結(jié)溫變化的負(fù)正向電壓的變化

　　圖12 隨正向電流變化的白光 LED 的色度偏移

　　InGaN LED 的半導(dǎo)體發(fā)光的波長將隨著正向電流增加而變短，造成白光 LED 的色度坐標(biāo)向藍(lán)色偏移(圖 12)。如果需要燈具的調(diào)光功能，最好通過脈寬調(diào)制 (PWM) 并保持峰值電流恒定來改變亮度。通過改變負(fù)荷循環(huán)，可在極大范圍內(nèi)調(diào)整 LED 的亮度，而不會出現(xiàn)顏色偏移(圖 13)。

　　PWM 與恒流驅(qū)動相結(jié)合可確保 LED 發(fā)光顏色的穩(wěn)定。

　　這對于使用兩種或多種顏色來生成組合色的多色 LED非常關(guān)鍵。組合色的波長和亮度視混合的顏色和亮度而定。

　　圖13 通過PWM線性控制亮度。

　　LED在汽車顯示器中的使用

　　液晶顯示器 (LCD)

　　與目前的冷陰極熒光燈 (CCFL) 相比，LED具有眾多優(yōu)勢，即：

　　* 不含汞鉛;

　　* 低壓直流(EMI低);

　　* 防震;

　　* 開關(guān)速度快(低于100ns)=瞬時開關(guān);連續(xù)幀顏色控制，降低未來成本;

　　* 工作溫度范圍廣，從-40℃至+85℃;

　　* 色域廣，RGB LED>100% NTSC;

　　* 通過脈沖控制實現(xiàn)無限的調(diào)光步幅;

　　* 亮度級別更高，適合高環(huán)境光下使用(CCFL很難實現(xiàn));

　　* 顯示器的整體剖面更薄。

　　正確設(shè)計的導(dǎo)光與適合的LED位置將帶來均勻和明亮的LCD。

　　圖14 LCD中的LED導(dǎo)光經(jīng)過優(yōu)化，可實現(xiàn)亮度均勻的顯示

　　在汽車 LCD 背光上使用 LED 的最大障礙就是成本。不過這個障礙在 2008 年已被克服，當(dāng)前所有新的汽車 LCD 背光設(shè)計現(xiàn)在均采用 LED 技術(shù)。

　　投影顯示器(正投或背投)

　　投影顯示器可解決汽車中 LCD 的某些限制，諸如：

　　* 無玻璃;

　　* 與多種觸摸屏技術(shù)兼容;

　　* 完全的工作溫度范圍，無需加熱器;

　　* 可彎曲的屏幕，實現(xiàn)曲面顯示。

　　圖15 OSTENDO的曲面(CRVD)投影顯示器，由OSTAR LED驅(qū)動

　　CRVD 投影顯示器是第一款具有環(huán)繞曲面屏幕的大型寬幅顯示器 [圖15]。Ostendo 的創(chuàng)新使之成為可能，即將四個迷你投影儀采用機(jī)械與光學(xué)的方式組成一個無縫的曲面屏幕。Ostendo 技術(shù)支持縮放顯示器尺寸和調(diào)整分辨率來適合汽車中控臺或儀表盤[圖17]。

　　圖16 Ostendo CRVD顯示器的規(guī)格

　　圖17 CRVD顯示器的模塊化構(gòu)造可支持尺寸的縮放和分辨率的調(diào)整。本文所示的是帶有四個迷你投影儀的標(biāo)準(zhǔn)尺寸

　　前瞻

　　·應(yīng)用與用量的持續(xù)增長將拉低價格。可以預(yù)見到，在不遠(yuǎn)的未來，LED 將 100% 占據(jù)汽車照明市場。

　　·納米技術(shù)等器件技術(shù)方面的突破將帶來新一級別的 LED，它們將更加明亮、更有效率、更加均勻且制造成本更低。

　　·互動觸摸屏將替代今天的許多分立開關(guān)。平視顯示器將替代今天的儀表和顯示器。

　　·曲面顯示器將提供環(huán)繞視野，減少駕駛者對多種情況的反應(yīng)時間。

　　·設(shè)計師將在使用光學(xué)、電氣和機(jī)械模擬工具方面獲得更多的經(jīng)驗，這將帶來更多高效、高性價比的設(shè)計。

　　·通過 LED 來選擇色彩主題，用以代表駕駛者當(dāng)天的心情，搭配服裝。

　　·大型燈具設(shè)計公司和廠商已加入這一趨勢，在產(chǎn)品組合中推出了越來越多的 LED 解決方案。

　　·借助 LED、光導(dǎo)和反射概念所帶來的設(shè)計自由度，業(yè)界正在開啟汽車功能性顯示的新紀(jì)元。

　　結(jié)語

　　·LED 為汽車制造商提供眾多無法拒絕的理由，讓自己的產(chǎn)品具有創(chuàng)新的功能和造型特點(diǎn)。

　　·LED 通過降低能耗，可促進(jìn)節(jié)能。

　　·若擁有適當(dāng)?shù)纳?、光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械設(shè)計，LED 燈和顯示系統(tǒng)將具有高可靠性、高效率和高性價比等優(yōu)點(diǎn)。

　　·LED 壽命更長，可靠性更高，將提高汽車的行駛安全性。

　　·LED 具有的眾多顏色給汽車制造商提供另一個吸引顧客的手段，讓他們有更多個性視覺的選擇。