低成本汽車LED前照燈系統(tǒng)的開發(fā)

發(fā)光二極管（LED）是一種高效、耐用、安全的光源，因而得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車上，還可以降低能源消耗，改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。但是，汽車LED前照燈系統(tǒng)由于成本過高，因此只在高端車型上使用，其推廣受到了限制。在高端汽車使用的LED前照燈系統(tǒng)中，采用的LED為具有高光照強(qiáng)度的高強(qiáng)度LED。高強(qiáng)度LED的使用，將使安裝LED的電路板溫度過高。為防止電路板溫度過高，需要在LED前照燈系統(tǒng)中裝備散熱器。LED前照燈系統(tǒng)需要提供遠(yuǎn)光燈和近光燈兩種模式，由于在這兩種模式下的驅(qū)動電壓不同，因此采用了裝有增壓器的兩條并聯(lián)連接的驅(qū)動電路，以實現(xiàn)兩種模式的獨立驅(qū)動。散熱器和并聯(lián)驅(qū)動電路的使用是造成LED前照燈系統(tǒng)成本過高的主要原因，與鹵素?zé)襞萸罢諢粝到y(tǒng)相比，成本約增加了4倍。對此，本研究對LED前照燈系統(tǒng)的散熱器和驅(qū)動電路進(jìn)行分析，提出了一種低成本的汽車LED前照燈系統(tǒng)。

針對LED前照燈系統(tǒng)的散熱器，希望降低LED產(chǎn)生的熱量，以消除散熱器的使用。由于中等強(qiáng)度LED的功率是高強(qiáng)度LED的1/6，因而采用中等強(qiáng)度LED可降低LED產(chǎn)生的熱量，而由此導(dǎo)致的光照強(qiáng)度下降，通過采用LED陣列的方式可彌補(bǔ)光照強(qiáng)度的下降。經(jīng)試驗對比，采用4個中等強(qiáng)度LED組成的LED陣列與1個高強(qiáng)度LED的光照強(qiáng)度相同。將4個中等強(qiáng)度LED安裝在長130mm、寬50mm的環(huán)氧樹脂電路板上，并在表面附著用于散熱的銅箔層（厚度為35μm），測量LED電流與電路板溫度之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，測量的最高溫度低于電路板額定使用溫度5℃，因而不需要使用散熱器。針對LED前照燈系統(tǒng)的驅(qū)動電路，將原本兩條并聯(lián)連接的驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為串聯(lián)連接。為保證遠(yuǎn)光燈和近光燈驅(qū)動電壓，將串聯(lián)連接的驅(qū)動電路并聯(lián)一個增壓回路，通過切換增壓回路的開關(guān)實現(xiàn)遠(yuǎn)光燈和近光燈的驅(qū)動。由于消除了散熱器、增壓器，因此采用成本非常低的中等強(qiáng)度LED可使得LED前照燈系統(tǒng)的成本顯著降低。與鹵素?zé)襞萸罢諢粝到y(tǒng)相比，成本增加不超過20%。

Yosuke Tsuchiya et al. SAE 2015-32-0750.

編譯：陳丁躍