LED車內(nèi)氛圍燈設(shè)計

張軍

【摘 要】LED車內(nèi)氛圍燈是以發(fā)光二極管作為光源的照明設(shè)備，由于其具有高光效，壽命長，節(jié)能環(huán)保，點(diǎn)陣排列，形態(tài)自由，色彩多樣等與傳統(tǒng)車內(nèi)照明設(shè)備相比明顯的優(yōu)勢，除節(jié)能效果顯著外，還能提高照明效果改變車內(nèi)氛圍。所以成為國內(nèi)外汽車照明企業(yè)設(shè)計研發(fā)的主流方向。本文分析LED技術(shù)的背景，針對用戶功能需求，提出了車內(nèi)儀表板、中控臺、迎賓燈等燈具設(shè)計，采用模塊化設(shè)計方法，控制各個燈組。

【關(guān)鍵詞】三基色混光；半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）；模塊化設(shè)計

1 技術(shù)原理創(chuàng)新點(diǎn)

發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）是一種將電能轉(zhuǎn)換為可見光的固體半導(dǎo)體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)換為光能[1]。LED車內(nèi)氛圍燈依據(jù)車內(nèi)人員對光線顏色和亮度的要求，靈活確定光學(xué)系統(tǒng)外形和需配置的LED光源數(shù)目及功率大小。根據(jù)汽車內(nèi)飾特征，組合LED發(fā)光管并設(shè)定配光分布控制，成為“二次光源”，連接配套電源及驅(qū)動電路[2]。普通LED變色燈的設(shè)計圖如圖1所示，它可以發(fā)出青、黃、綠、紫、藍(lán)、紅、白幾種顏色的光。設(shè)計相對簡單，色彩相對單一，并且需要汽車內(nèi)部帶有220V交流電接口。穩(wěn)壓電源輸出15V電壓給LED燈組供電，另外還輸出14.6V給LED控制器供電，控制器通過輸出低電平來控制LED燈的顏色。

2 RGB混光原理

雙色LED一般由紅光LED和綠光LED組成，它可以單獨(dú)發(fā)出紅光或綠光。若紅光及綠光同時點(diǎn)亮?xí)r，紅綠兩種光混合成橙黃色。同理紅、藍(lán)兩色LED同時點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生紫色。若紅、綠、藍(lán)三種LED同時點(diǎn)亮則會產(chǎn)生白光。如果有電路能使紅、綠、藍(lán)光LED分別兩兩點(diǎn)亮、單獨(dú)點(diǎn)亮及三基色LED同時點(diǎn)亮，則能發(fā)出青、黃、綠、紫、藍(lán)、紅、白七種不同顏色的光[3]。本文中的三基色混光，指的是基于紅綠藍(lán)（RGB）的加性混光原理。三基色加性混光指的是利用紅光LED（R-LED），綠光LED（G-LED），藍(lán)光LED（B-LED）進(jìn)行混光，產(chǎn)生各種照明色彩[4-5]。根據(jù)國際照明委員會（CIE）色度圖得知，光的色彩與三基色R、G、B的光通量比例因子fR、fG、fB有關(guān)，并且滿足fR+fG+fG=1，調(diào)節(jié)fR、fG、fB的值，就可以調(diào)節(jié)最終輸出光的色彩[6]。因此實(shí)際上可以通過調(diào)節(jié)LED的電流，來調(diào)節(jié)該LED的亮度，同時調(diào)節(jié)3顆LED的電流，便可以調(diào)節(jié)輸出光的顏色和亮度。RGB混光原理變色燈理論上有2種顏色可以進(jìn)行選擇，以此滿足用戶實(shí)際的使用需求，這樣可以在節(jié)約能源的同時達(dá)到愉悅心靈的目的，從而改善生活品質(zhì)。如圖2所示，為某汽車加裝的LED車內(nèi)氛圍燈的效果圖。

3 硬件設(shè)計

LED車內(nèi)氛圍燈硬件系統(tǒng)由變壓器、用戶接口及LED電路板三部分構(gòu)成。由于轎車電池一般為12V，變壓器也采用12V直流穩(wěn)壓電源。用戶接口為觸摸按鍵子單元，MCU控制子單元可以根據(jù)用戶按鍵輸入的信號控制LED子單元做出相應(yīng)的顏色變化。LED電路板則集成了恒流源子單元、恒壓源子單元、MCU主控子單元以及LED子單元。具體硬件設(shè)計圖如圖 3所示。

4 工作原理

MCU主控制子單元是硬件系統(tǒng)的核心部分，它將觸摸按鍵子單元輸入的信號轉(zhuǎn)化為對LED子單元的顏色控制。恒流源子單元負(fù)責(zé)提供LED子單元所需的恒定電流，恒壓源子單元負(fù)責(zé)給MCU主控子單元和觸摸按鍵子單元提供所需的恒定電壓。 LED子單元由由多組3個三基色LED組成，內(nèi)含LED短接控制電路，因此MCU可以對各個LED進(jìn)行單獨(dú)控制。

5 結(jié)論

本文中三基色LED變色技術(shù)的車內(nèi)氛圍燈結(jié)合現(xiàn)有LED技術(shù)，通過模塊化設(shè)計能夠產(chǎn)生65536種顏色，可以通過改變不同顏色，以此來滿足同一消費(fèi)者不同用車環(huán)境下的要求，同時也可以滿足不同消費(fèi)者的使用要求，此外因其使用方式靈活多變，形態(tài)多樣，功能更加貼合用戶需求，并且能夠有效的提高電能利用率，明顯改善車內(nèi)環(huán)境。因此會受到燃料汽車用戶的青睞，將來在電動汽車領(lǐng)域會得到更加廣泛地應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李茂春.LED結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]彭克星，張黎偉.基于模塊化的LED室內(nèi)照明系列燈具開發(fā)設(shè)計[J].機(jī)械設(shè)計，2013.

[3]方佩敏.LED變色燈的剖析[J].北京：電子世界，2006.

[4]E.Fred Schubert.Light-Emitting Diodes[M].New York：Cambridge University Press，2006.

[5]Arturas Zukauskas，Michael Shur，Remis Gaska.Introuduction to Solid State Lighting[M].New York：John Wiley & Sons.Inc，2002.

[6]徐建林.可遙控的三基色LED燈系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].

[責(zé)任編輯：湯靜]