成本和復(fù)雜性阻礙了LED前照燈的采用，但是矩陣光束控制等功能將把技術(shù)推向前列。

　　盡管LED應(yīng)用在汽車前照燈方面有一些閃亮的例子，但是其采用率仍然沒有像固態(tài)照明（SSL）那樣快速增長(zhǎng)。汽車應(yīng)用提出了一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而且成本仍然相對(duì)較高。但是，LED將會(huì)給前大燈增加獨(dú)特的功能。在本文中，我們將介紹一種可以產(chǎn)生具有強(qiáng)大功能的前照燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　通用照明和汽車照明之間，您可以做一下比較。我們都記得傳統(tǒng)的鎢絲燈泡。在2013年底，大多數(shù)美國(guó)家庭通常使用的40W和60W白熾燈泡被禁止在美國(guó)制造或進(jìn)口；但是，即使這樣，它們?nèi)匀豢梢再?gòu)買到。還應(yīng)該注意的是，在2012年，75W和100W燈泡已經(jīng)被淘汰。

　　它們被淘汰的原因是，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）需要更好的電光輸出功效。過渡的主要原因是由于住宅照明占電力消耗的大約14％（來源：美國(guó)能源信息管理局），有助于降低電力消耗。而固態(tài)LED燈只需要大約八分之一的電力就可以產(chǎn)生等量的流明輸出，因此LED燈進(jìn)入了我們現(xiàn)代的世界。

　　從白熾燈泡到固態(tài)電子燈的演變過程與現(xiàn)在汽車行業(yè)車輛照明發(fā)生的演變很類似。雖然紅色LED燈已經(jīng)在尾燈中使用了十多年，但是汽車內(nèi)部和前向照明系統(tǒng)的變化才讓LED的采用率取得了重大進(jìn)展。例如，超過70％的內(nèi)部指示燈和超過45％的儀表顯示背光燈采用LED燈。與之相比，現(xiàn)在超過55％的日間行車燈（DRL）和大約5%的前燈采用了LED燈。具有諷刺意味的是，雖然前大燈（近光燈、遠(yuǎn)光燈、霧燈）代表著最大的機(jī)會(huì)，但它們卻是滲透率最少的！主要原因之一是汽車制造商實(shí)施的成本太高，消費(fèi)者不愿買單。

　　汽車前燈

　　在我們探討照明燈采用率低的原因之前，很有必要知道為什么很多駕駛員甚至原始設(shè)備制造商都偏愛LED照明產(chǎn)品。這些包括但不限于以下內(nèi)容：

　　性能和設(shè)計(jì)靈活性。LED由于其外形因素提供了設(shè)計(jì)靈活性，提供了廣泛的調(diào)光功能。請(qǐng)記住，人眼對(duì)光輸出的微小偏差非常敏感。

　　節(jié)能減排和較低的二氧化碳排放。LED不僅具有更好的功率效率，從而降低了為其供電所需的能量，而且還具有更長(zhǎng)的生命周期。

　　成本。這可能看起來與直覺相反，但是在非前照燈應(yīng)用中，持續(xù)的成本下降、耐用性提高和質(zhì)量上乘使得LED成為終端客戶價(jià)值的新標(biāo)準(zhǔn)。

　　規(guī)定。政府的很多規(guī)定明確了DRL和前照燈以及其他照明應(yīng)用的要求，增加了LED照明需求。

　　在LED汽車外部照明應(yīng)用中，奧迪通常被認(rèn)為是領(lǐng)導(dǎo)者，任何人都不會(huì)驚訝。任何人在后視鏡中看到奧迪著名的“眼眉”白天行車燈，都會(huì)很顯眼。此外，奧迪首次在其2004年奧迪R8中首次使用LED前大燈。此外，奧迪很著名的是能夠引導(dǎo)光束(圖1可以看到光束轉(zhuǎn)向的一個(gè)實(shí)例)的矩陣式車前燈。

　　圖1. 該圖示出了矩陣式LED前燈如何分散光。

　　那么為什么LED前照燈沒有與其他形式的汽車LED照明那么流行呢？那么答案當(dāng)然是成本。在前照燈中，LED的替代方案是白熾燈、鹵素?zé)艋蚋呙芏确烹姡℉ID）氙氣燈。可比較的LED的成本可能比鹵素前燈高出100％，比HID氙氣燈高出1.5倍。

　　LED哪里適合？

　　一般來說，就其發(fā)光而言，LED前燈介于鹵素?zé)艉虷ID燈之間，但LED前燈提供了更多的聚焦射線，并且還可以控制以產(chǎn)生不同的形狀。此外，由于其尺寸小巧，LED可以很好地操作，汽車制造商能夠制造出各種形狀和組件，完美匹配其型號(hào)。

　　雖然LED發(fā)光時(shí)不會(huì)發(fā)出熱量，但是當(dāng)電流通過時(shí)，在發(fā)射器的底部產(chǎn)生一定量的熱量，因此對(duì)相鄰的組件和連接電纜造成潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，LED前照燈需要冷卻系統(tǒng)，如散熱器或風(fēng)扇，以防止其熔化。此外，這些冷卻系統(tǒng)位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，對(duì)于一些其他系統(tǒng)保持合適的溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)艙是一個(gè)不太涼爽的區(qū)域。這也是為什么LED頭燈在車輛中難以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)原因，因此比HID燈更昂貴。

　　LED也可能不是下一代車前燈的唯一選擇。美國(guó)貿(mào)易新聞中最近的一篇文章稱，奧迪在其高性能R8中推出一款可選的激光遠(yuǎn)光燈。該系統(tǒng)非常優(yōu)秀，不會(huì)把光射到前面行駛的車輛上，因此遠(yuǎn)光燈可以保持打開并自我調(diào)節(jié)，即使前面有8輛汽車也行。與LED高光束相比，奧迪的激光聚光燈可以沿著道路（500英尺）投射遠(yuǎn)兩倍距離的光束，從而使駕駛員看的距離更遠(yuǎn)。

　　IC促進(jìn)LED的采用

　　現(xiàn)在我們來解決驅(qū)動(dòng)LED的挑戰(zhàn)。白熾燈產(chǎn)生光輸出，前提是電流通過其燈絲；而LED則不一樣，LED需要專門的集成電路（IC）來驅(qū)動(dòng)（圖2）。

　　圖2. LT3956 IC可以驅(qū)動(dòng)一系列寬調(diào)光范圍的LED燈串。

　　今天，LED驅(qū)動(dòng)器IC必須具備的一個(gè)關(guān)鍵性能特征是能夠?qū)ED進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)光。由于LED以恒定電流驅(qū)動(dòng)，其直流電流水平與LED亮度成比例，為了通過控制LED電流，改變LED亮度，有兩種調(diào)光方法。

　　第一種方法是模擬調(diào)光，通過降低恒定LED電流電平，成比例地減小LED直流電流水平。降低LED電流可能會(huì)導(dǎo)致LED顏色的變化或LED電流控制不準(zhǔn)確。第二種方法是數(shù)字或脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光。PWM調(diào)光以100Hz及以上的頻率開啟和關(guān)閉LED，這是人眼不能察覺的。PWM調(diào)光占空比與LED亮度成比例，而接通時(shí)的LED電流保持與LED驅(qū)動(dòng)器IC設(shè)置的水平相同，在高調(diào)光比期間保持恒定的LED顏色。在一些應(yīng)用中，這種PWM調(diào)光方法可以使用3000：1的比例。

　　讓我們更詳細(xì)地了解一下典型車頭燈電路中的一個(gè)專用的LED驅(qū)動(dòng)器IC。新型LT3965具有80V輸入和輸出能力，可實(shí)現(xiàn)一款恒流恒壓轉(zhuǎn)換器。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其能夠驅(qū)動(dòng)大電流LED（圖3）。它具有一個(gè)內(nèi)部低邊N溝道功率MOSFET，額定值為84V、3.3A，由一個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓的7.15V電源驅(qū)動(dòng)。固定頻率、電流模式架構(gòu)可以在寬范圍的電源和輸出電壓下穩(wěn)定工作。以地為基準(zhǔn)的電壓FB引腳作為多個(gè)LED保護(hù)功能的輸入，也可以使轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生恒定電壓源。頻率調(diào)節(jié)引腳可讓用戶將頻率從100 kHz調(diào)節(jié)至1 MHz，使效率、性能或外部組件尺寸得到優(yōu)化。

　　圖3顯示的是I2C 8-開關(guān)矩陣調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器IC。

　　LT3956感測(cè)LED串高壓側(cè)的輸出電流（通常稱為高壓側(cè)電流檢測(cè)）。這是驅(qū)動(dòng)LED的最靈活方案，可支持升壓、降壓或降壓-升壓模式配置。

　　盡管目前LED前燈的普及率較低，但是性能的進(jìn)步對(duì)于汽車制造商來說太過于誘人，原因包括提高駕駛員的安全性、靈活的車身造型、節(jié)能和純正的外觀。我們都知道一輛汽車的外觀很重要，車好看，我們就想要買。當(dāng)您開車時(shí)，請(qǐng)留心矩陣照明，因?yàn)楫?dāng)您觀看后視鏡時(shí)，您將會(huì)看到矩陣式照明及LED前燈的使用大幅增長(zhǎng)。