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2012年，高亮度（HB）LED的市場規(guī)模預(yù)計將達到120億美元，到2015年，該市場將增長至202億美元，年復(fù)合增長率達到30.6%（數(shù)據(jù)來源：Strategies Unlimited公司），促使LED這種顯著增長的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域之一是LED在汽車設(shè)計中的使用。LED在汽車中的應(yīng)用范圍包括前燈、白天行車燈、剎車燈和轉(zhuǎn)向信號燈，儀表板顯示及背光照明，還有所有種類的車內(nèi)照明燈。由于客戶都有風(fēng)格偏好和安全需求，幾乎所有新車型都提供LED白天行車燈（DRL）。本田雅閣的大多數(shù)2013車型都采用了LED白天行車燈，并在旅行車型和混合動力車型中提供了LED前燈（參見圖1）。為了保持這種令人驚嘆的增長率，LED不僅必須提供更強的可靠性、更低的功耗和更緊湊的外形尺寸，而且還必須實現(xiàn)可轉(zhuǎn)向前燈、防眩調(diào)光等創(chuàng)新設(shè)計。此外，在汽車環(huán)境中，LED所有這些改進都必須優(yōu)化，同時還要承受條件相對苛刻的汽車電氣和物理環(huán)境。不言而喻，這些解決方案還必須提供非常扁平、緊湊的占板面積，同時提高總體性價比。
盡管幾年來，LED已經(jīng)用在白天行車燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向信號燈和內(nèi)部照明中，但是特定于前燈的應(yīng)用還相對較新。目前，僅有少數(shù)量產(chǎn)車提供了LED前燈，其中包括本田雅閣、奧迪A8和R8、雷克薩斯LS600h和RX450h、豐田普瑞斯、凱迪拉克凱雷德以及保時捷卡宴。有些業(yè)界估計數(shù)據(jù)表明，2012年LED前燈市場大約為10億美元，預(yù)計到2014年，該市場將超過20億美元，并繼續(xù)以指數(shù)級增長。
汽車照明系統(tǒng)設(shè)計師最大的挑戰(zhàn)之一是：怎樣優(yōu)化最新一代高亮度LED的所有優(yōu)勢。高亮度LED需要一個準確、高效率的DC電流源，要有調(diào)光方法，而且必須提供各種保護功能。此外，這些LED的驅(qū)動器IC必須設(shè)計為能在多種多樣的條件下滿足上述要求。因此，電源解決方案必須效率非常高、提供堅固的功能和可靠性，同時又是非常緊湊和經(jīng)濟實惠的�？梢哉f，就驅(qū)動高亮度LED而言，要求最苛刻的應(yīng)用就是汽車前燈照明應(yīng)用，包括白天行車燈和前燈，因為這類應(yīng)用所處的是嚴酷的汽車電氣環(huán)境，必須提供大功率，一般在15W至75W之間，還必須放入空間非常有限的外殼中，在達到所有這一切要求的同時，還要保持富有吸引力的成本結(jié)構(gòu)。
LED白天行車燈和前燈
尺寸小、壽命極長、低功耗、更強的調(diào)光能力等優(yōu)勢，是高亮度LED白天行車燈和前燈得到廣泛采用的催化劑。幾家汽車制造商（例如奧迪和梅塞德斯奔馳、以及雷克薩斯和豐田）都用LED設(shè)計了非常獨特的白天行車燈，讓這些白天行車燈成為前燈的“眉毛”或“底線”，以此彰顯品牌的獨有魅力。這些應(yīng)用不僅從設(shè)計角度來看非常獨特，而且在提供可靠、具成本效益的解決方案時也有一些設(shè)計挑戰(zhàn)。隨著高亮度LED逐步用在近光和遠光前燈中，這些挑戰(zhàn)也變得愈加顯著了。
大家熟知的是，前燈的主要功能是在夜間或者在不太理想的天氣情況下（例如雨天、雪天和霧天）提供前向照明。需要更高的照明度一直是前燈發(fā)展的主要驅(qū)動力。在上世紀80年代，鹵素?zé)舫蔀闃I(yè)界標準，憑借50W的電功率，這類燈能提供大約1500流明的光，這比其之前的鎢絲燈發(fā)光量提高了50%。這樣的發(fā)光量轉(zhuǎn)換成功效（即大家熟知的每瓦光輸出）或每瓦提供的光，就是每瓦30流明（30lm/W）。在上世紀90年代，高強度放電（HID）氙燈成為主流，因為這類燈能提供80lm/W，從而使制造商能提供更大的總體光輸出。不過，氙燈也有缺點，例如：需要準確地調(diào)節(jié)，以避免使對面的車輛看不清道路;工作壽命相對短，僅為2000小時;使用有毒的水銀氣體和制造費用昂貴。隨著高亮度LED燈的功效持續(xù)提高，這類燈已經(jīng)變得更加理想地適用于前燈應(yīng)用了。5年前，量產(chǎn)高亮度LED燈提供50lm/W的功效，這還不足以用于前燈應(yīng)用，不過，目前的LED設(shè)計可提供100lm/W光輸出，而且估計在接下來的幾年內(nèi)，光輸出將超過150lm/W，這甚至超過了最好的高強度放電燈。LED能提供大致相同的每瓦光輸出量，而且還有其他一些優(yōu)點，包括長壽命、堅固性和環(huán)保設(shè)計，因此用LED構(gòu)成新一代前燈變得尤其有吸引力了。
用LED構(gòu)成汽車前燈和白天行車燈有很多優(yōu)勢，產(chǎn)生了幾種積極影響。首先，LED燈從不需要更換，因為它們的可靠壽命長達10萬小時以上（使用年限為11.5年），超過了車輛的壽命。這就允許汽車制造商將LED燈永久性地嵌入到車身中，而無需為進行更換留出操作余地。LED燈還有助于極大地改變車輛款式，因為LED照明系統(tǒng)不需要高強度放電燈或鹵素?zé)羲璧纳疃然蛎娣e。從輸入電功率提供光輸出（以流明為單位）時，高亮度LED燈還比鹵素?zé)舻男矢撸ǘ也痪镁蛯⒊^高強度放電燈）。這有兩種積極影響。首先，可以耗費更少的汽車總線電功率，這在電動型汽車和混合動力型汽車中尤其重要，同樣重要的是，效率高還可以減少需要在外殼中散出的熱量，從而無需任何笨重、昂貴的散熱器。最后，通過在前燈陣列中使用高亮度LED陣列，并以電子方式進行轉(zhuǎn)向以及調(diào)光，可以很容易地設(shè)計LED陣列，并為很多不同的驅(qū)動情況而優(yōu)化照明。
設(shè)計參數(shù)
為了確保最佳性能和長工作壽命，LED需要一種有效的驅(qū)動電路。這意味著，無論輸入電壓源怎樣變化，驅(qū)動器IC都必須高效率地提供準確的DC電流并提供準確的LED電壓調(diào)節(jié)。其次，驅(qū)動器IC必須提供一種調(diào)光方法，還要提供多種保護功能，以防遭遇LED開路或短路故障。除了依靠電氣環(huán)境十分惡劣的汽車電源總線可靠地工作，驅(qū)動器IC還必須經(jīng)濟實惠，節(jié)省空間。
停/啟、冷車發(fā)動和負載突降情況
為了最大限度地提高燃油里程，同時盡量減少二氧化碳排放量，各種可選擇的驅(qū)動技術(shù)一直在不斷發(fā)展。不論這些新技術(shù)采用的是電動混合、清潔柴油還是更傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機設(shè)計，它們都有可能還需要采用停-啟馬達設(shè)計。在世界各地的所有混合動力型汽車設(shè)計中，停-啟馬達已經(jīng)普遍存在了，很多歐洲和亞洲的汽車制造商也已經(jīng)在傳統(tǒng)的汽油和柴油汽車中采用
