低成本汽車LED前照燈系統的開發

低成本汽車LED前照燈系統的開發

發光二極管（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，改善汽車的燃油經濟性。但是，汽車LED前照燈系統由于成本過高，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前照燈系統中，采用的LED為具有高光照強度的高強度LED。高強度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前照燈系統中裝備散熱器。LED前照燈系統需要提供遠光燈和近光燈兩種模式，由于在這兩種模式下的驅動電壓不同，因此采用了裝有增壓器的兩條并聯連接的驅動電路，以實現兩種模式的獨立驅動。散熱器和并聯驅動電路的使用是造成LED前照燈系統成本過高的主要原因，與鹵素燈泡前照燈系統相比，成本約增加了4倍。對此，本研究對LED前照燈系統的散熱器和驅動電路進行分析，提出了一種低成本的汽車LED前照燈系統。

針對LED前照燈系統的散熱器，希望降低LED產生的熱量，以消除散熱器的使用。由于中等強度LED的功率是高強度LED的1/6，因而采用中等強度LED可降低LED產生的熱量，而由此導致的光照強度下降，通過采用LED陣列的方式可彌補光照強度的下降。經試驗對比，采用4個中等強度LED組成的LED陣列與1個高強度LED的光照強度相同。將4個中等強度LED安裝在長130mm、寬50mm的環氧樹脂電路板上，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系，結果顯示，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前照燈系統的驅動電路，將原本兩條并聯連接的驅動電路轉換為串聯連接。為保證遠光燈和近光燈驅動電壓，將串聯連接的驅動電路并聯一個增壓回路，通過切換增壓回路的開關實現遠光燈和近光燈的驅動。由于消除了散熱器、增壓器，因此采用成本非常低的中等強度LED可使得LED前照燈系統的成本顯著降低。與鹵素燈泡前照燈系統相比，成本增加不超過20%。

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

編譯：陳丁躍