照亮汽车工业道路

日期:2018-07-02

大功率LED是一种高效可靠的光源
作者:Steve Subiry全球产品经理Eaton Corporation
 
 
发光二极管(LED)是一种半导体器件,它提供了一种高效可靠的光源,不含运动部件,使其在振动和冲击等环境中非常可靠,如汽车。其他理想的性能包括高效率、长寿命和亮度。LED理想地适合于各种汽车应用,包括背光、仪表板、液晶显示器和一般照明,如头灯和尾灯。随着高功率LED的最新技术进步,汽车制造商预计2020年所有车辆上的LED照明将出现增长。
大功率LED是汽车内多个区域的有效且可靠的光源,包括前灯、行驶灯、后部车辆刹车灯和客舱照明。然而,直到最近,为LED提供电源并防止其免受电压或电流波动的LED驱动器,还无法支持的前灯和运行灯所需的高流明,以及超过125°C的更高环境温度。
今天,先进的LED驱动器设计正在用电子元件开发,导致更高的发光、更好的能源效率和更低的成本。这些产品使制造商能够开发更高功率LED前照灯集群,在较高的电流和较小的尺寸中表现良好。特定的电感器支持更先进的LED驱动器设计,处理更高电压和更宽的大功率LED阵列,可以操作“弯曲光”和调光功能以提高道路安全性。
 
多才多艺
对于制造商来说,生产能够提供低电磁干扰(EMI)和较高工作温度的高功率电感器的供应商至关重要,这是获得高效的DC / DC转换的基本要求。这些坚固的电感器被设计成能够承受恶劣的环境、电气和机械条件。许多较新的应用要求电感器在温度从-40°C到+155°C下执行,这代表在整个温度范围内相同的电感滚降特性。紧密的热耦合可以保证在高电流条件下的有效散热。利用各种尺寸和较高的电感值允许汽车设计者在更高的电压下操作,以驱动多个大功率LED阵列用于大灯和日间运行灯。
随着汽车电子产品在车辆中的快速增长,需要保持低的电磁干扰。电感器被推荐为磁屏蔽,使它们适用于整个车辆的几乎所有应用。这给汽车工程师带来了设计灵活性。此外,这些电感器应该是AEC-Q200 Grade-1合格,适合于在高达165°C的温度下运行,使其在包括电动马达、泵和发动机控制模块的发动机室应用以及照明体和安全系统中都可使用。
 
电路拓扑的选择
LED必须适当驱动,以确保峰值性能和最大使用寿命。成功的照明电路关键是设计和实现一个有效的驱动器与适当的电路拓扑结构。这里描述了两种拓扑:
 
SEPIC电路
单端初级电感转换器(SEPIC)允许输出电压大于、小于或等于DC-DC转换中的输入电压(图1)。典型车辆应用包括白天行车灯(DRL)和最近的全LED前照灯,它支持使用单个SEPIC驱动电路的低光束、高光束、雾和转向指示灯的所有照明选项。单个电路能够基于实际开启的光特征数输出最佳LED驱动器电压和电流。Eaton的现成AECQ 1级耦合电感器(DRAQ系列)可以将SEPIC驱动器功率高达40W,这足以满足标准LED前照灯的要求。SEPIC驱动器使完整的LED头灯价格实惠,而不仅仅是豪华车。

 
图1. SEPIC电路
 
 
 
升压降压电路
升压和降压电路用于最先进的LED前照灯(见图2),提供足够的功率,以驱动多个灯,每灯达120瓦。这种类型的电路拓扑包括一个强大的升压转换器,通常将电池电压提升到最大60V。然后将该升高的电压降压到所需的电压电平,以对前照灯的不同LED串供电。不同的光串可以由均匀LED矩阵(通常为32-1024像素)或功率LED串和一些独立的功率LED组成。这些复杂的前照灯单元可以基于先进驾驶员辅助系统(ADAS)感测到的道路条件、行驶速度、方向盘位置和即将到来的交通量来控制光强度。复杂的LED驱动器调整光强度和自动聚焦,以提高行车安全性,无论白天还是黑夜。一些激光二极管可以照亮道路600米,允许在晚上高速驾驶。这些驱动器需要高功率密度的坚固电感器和每盏灯10-20片来适当地管理各种电压和电流要求。在选择部件时,重要的是选择那些在40℃到125℃环境温度范围内的高效率、高温性能、高散热能力和稳定工作的器件。Eaton的HCM1A电感器产品线专门设计来应对各种电感和尺寸选择的挑战。
 

图2:升压降压电路
 
总结
先进汽车级电子设备是通用的、可负担得起的,并为汽车工程师提供更多的创新解决方案,为他们的设计增加灵活性,实现新的车辆功能,以及增强的驾驶体验。
 
www.eaton.com

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