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LED汽车灯优弱点-功能前景剖判等总结

来源:波音国际日期:2020/02/07 浏览:

  LED汽车灯优缺点-性能前景分析等总结_互联网_IT/计算机_专业资料。结业论文 班级:电气 1426 姓名:王师豪 学号:1404313221 教师:陈少雄 时间:2016 年 4 月 21 日 LED 在汽车照明领域的应用分析 随着照明技术的不断发展,以及政府政策

  结业论文 班级:电气 1426 姓名:王师豪 学号:1404313221 教师:陈少雄 时间:2016 年 4 月 21 日 LED 在汽车照明领域的应用分析 随着照明技术的不断发展,以及政府政策的不断支持,LED 光 效的不断提高,产品已经逐渐解决了价格高、局面单一等问题。 LED 的应用越来越广泛,应用技术越来越普及,在现在汽车普及 率极高的情况下,LED 照明技术和汽车照明产生越来越紧密的联 系 LED 汽车灯的优点 一、节能:是由发光二极管直接由电能转 化为光能,较普通汽车灯泡耗电仅相当于传统灯的1/10,能更好 的节省油耗,保护汽车电路不被过高的负载电流烧坏。二、环保: 光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小, 而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,可以安全触摸,属于 典型的绿色照明光 led 源。三、寿命长:灯体内也没有松动的部 分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,在恰当的电流 和电压下,使用寿命可达8-10万小时,比传统光源寿命长10倍以 上。(具有一次更换,终身使用的特点)四、高亮度,耐高温。 (电能直接转换为光能,发热小,完全可用手触摸,安全放心) 五、体积小。计者可以随意变换灯具模式,令汽车造型多样化。 汽车厂商青睐 LED,完全是 LED 本身的优点所决定的。六、稳定 性能好,led 抗震性能强:树脂封装,不易碎裂,容易储藏和运 输。七、发光纯度高,色彩清晰鲜艳,无需灯罩滤光,光波误差 在10纳米以内。八、反应速度快,无须热启动时间,微秒内即可 发光,传统玻壳灯泡则有0.3秒延迟,可防止追尾,保证行车安 全。 LED 汽车灯的缺点 一:LED 车灯比普通车灯成本高。(目前随 着 LED 应用的不断普及,价格将进一步降低)二:汽车大灯普及 困难,散热性不好,散热处理不好容易光衰,影响车灯使用寿命。 三:现无出台行业标准,产品质量参差不齐,同款产品用不同 LED 生产价格相差1-2倍现象都有。 LED 汽车照明技术及现状分析 作为第四代车用光源,LED 有很多优于其他传统光源的特点。 为此分析了车用 LED 照明的可行性和先进性,介绍了其典型的 驱动电路,并着重研究了 LED 以及 AFS 在汽车前照灯上应用现 状。介绍了车用 LED 照明面临的问题及应对措施,并对其未来 发展进行了展望。 1 车用 LED 照明的可行性和先进性 在汽车上使用照明光源大约开始于 20 世纪初。最先使用的 是煤油灯和乙炔灯,1910 年开始使用电光源,先后经历了白炽 灯、卤钨灯及高强度放电式气体灯 HID(Intensity Discharge Lamp), 自 1985 年开始进入了 LED 车用灯时代。同时 LED 灯应 用于自适应前照系统 AFS(Adaptive Front Lighting System)的 技术随之出现。 目前,LED 已被众多汽车厂商加以利用制造出各种车灯款 式。宝马、福特、本田、丰田、奔驰、奥迪等着名品牌车为了提 高各自的总体竞争力,纷纷推出配有各式各样 LED 车灯的新款 轿车以吸引顾客。LED 具有很多其他光源所不具备的优点:(1) 寿命长、抗震性好。LED 的使用寿命理论上可达 5 万小时, 实 际寿命也可达 2 万小时( 普通的卤素灯泡仅为 150 ~500 小时 左右) , 一般都要超过汽车本身的寿命。另外,LED 的基本结 构中没有易损可动部件,故抗震性能非常好。(2) 节能环保。LED 在低电压小电流的条件下就能够获得足够亮度, 其耗电量仅为 相同亮度白炽灯的 10%~20%;LED 光源中不含危害人体健康的 汞, 生产过程和废弃物不会造成环境污染。(3) 响应速度快。 与白炽灯相比,LED 灯的响应时间已经达到了几十纳秒, 这样, 当采用 LED 作为汽车尾灯时, 可以使后续汽车司机更早反应, 以减少交通事故的发生。(4) 体积小。小巧的 LED 可使汽车风 格的设计更加自由、多样化, 从而使车型更加时尚; 与传统光 源相比,LED 信号灯系统的安装深度可以减少 80 mm, 这一点 对于汽车造型和内部零件布置具有重要意义。 目前汽车产业在全球经济中仍然是支柱产业, 并处在飞速 发展的关键时期, 其必定会带动车用灯具的发展, 为 LED 在 汽车上的应用提供广阔的市场空间。 2 车用 LED 照明的驱动电路 LED 属于电流控制型半导体器件, 图 1 是 LED 的伏安特性 曲线 可知, 此曲线比较陡,在正向导通之前 LED 几乎 无电流流过; 当正向电压超过开启电压时,电流就急剧上升,发 光亮度 L 与正向电流 IF 近似成正比:L=KIF, 其中 K 为比例系 数,故可以通过控制 LED 的 IF 来控制其发光亮度。因此, 为 了保证其亮度的一致性,通常采用恒流源驱动电路。 汽车电池工作电压范围为 9 V~16 V, 通常情况下为 12 V , 但是当汽车冷启动时蓄电池的电压可跌落到 4 V, 而当蓄电池 缺损由发电机直接供电时, 此电压可达到 36 V 的高压。因此, 对于车用 LED 灯具而言, 要可靠地恒流驱动 LED 串, 驱动控 制器必须具备精确的电压和电流调节、保护电路和调光功能。因 此, 设计一种稳压性能良好而又恒流输出的驱动电路十分必要。 目前车用 LED 驱动器一般采用两种方法控制正向电流。(1) 采用 LED 的 V-I 曲线确定产生预期正向电流所需要向 LED 施加 的电压。其缺点为:LED 正向电压的任何变化都会导致 LED 电 流的变化, 其中的镇流电阻的压降和功耗会浪费功率和降低电 池使用寿命。(2) 利用恒流源来驱动 LED。因为此方法需要将 LED 并联在电路中, 而驱动并联 LED 需要在每个 LED 串中放置一个 镇流电阻, 这会导致效率降低和电流失配。因此, 这两种方法 都不能充分体现 LED 应有的优越性。为了克服现有车用 LED 驱 动器的缺点, 出现了车用 LED 阵列的高效智能驱动方法。该方 法采用了半桥式 DC-DC 变换技术、全波整流技术、光电耦合技 术等, 确保了整个驱动电路的工作效率; 提出了基于嵌入式系 统的智能控制方案,此方案采用智能 PWM 稳流控制和调光控制, 具有负载开路/短路保护和过流过压保护功能。图 2 为 LED 阵列 智能驱动实验电路。 如图 2 所示,CPU 输出两路完全倒相对称的 PWM 信号 A、B, 分别作用在开关器件上, 使其轮流导通; 通过高频变压器 T 将 能量耦合到次级, 再经快恢复二极管 D1、D2 进行全波整流, 以 实现对 LED 阵列的驱动。LED 阵列驱动回路的光电耦合器, 完 成对 LED 阵列驱动电流的监测, 并反馈到 CPU, 形成一种智能 电流负反馈的闭环控制系。

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