低成本汽车LED前照灯系统的开发

低成本汽车LED前照灯系统的开发

发光二极管（LED）是一种高效、耐用、安全的光源，因而得到了广泛应用，尤其是在汽车上，还可以降低能源消耗，改善汽车的燃油经济性。但是，汽车LED前照灯系统由于成本过高，因此只在高端车型上使用，其推广受到了限制。在高端汽车使用的LED前照灯系统中，采用的LED为具有高光照强度的高强度LED。高强度LED的使用，将使安装LED的电路板温度过高。为防止电路板温度过高，需要在LED前照灯系统中装备散热器。LED前照灯系统需要提供远光灯和近光灯两种模式，由于在这两种模式下的驱动电压不同，因此采用了装有增压器的两条并联连接的驱动电路，以实现两种模式的独立驱动。散热器和并联驱动电路的使用是造成LED前照灯系统成本过高的主要原因，与卤素灯泡前照灯系统相比，成本约增加了4倍。对此，本研究对LED前照灯系统的散热器和驱动电路进行分析，提出了一种低成本的汽车LED前照灯系统。

针对LED前照灯系统的散热器，希望降低LED产生的热量，以消除散热器的使用。由于中等强度LED的功率是高强度LED的1/6，因而采用中等强度LED可降低LED产生的热量，而由此导致的光照强度下降，通过采用LED阵列的方式可弥补光照强度的下降。经试验对比，采用4个中等强度LED组成的LED阵列与1个高强度LED的光照强度相同。将4个中等强度LED安装在长130mm、宽50mm的环氧树脂电路板上，并在表面附着用于散热的铜箔层（厚度为35μm），测量LED电流与电路板温度之间的关系，结果显示，测量的最高温度低于电路板额定使用温度5℃，因而不需要使用散热器。针对LED前照灯系统的驱动电路，将原本两条并联连接的驱动电路转换为串联连接。为保证远光灯和近光灯驱动电压，将串联连接的驱动电路并联一个增压回路，通过切换增压回路的开关实现远光灯和近光灯的驱动。由于消除了散热器、增压器，因此采用成本非常低的中等强度LED可使得LED前照灯系统的成本显著降低。与卤素灯泡前照灯系统相比，成本增加不超过20%。

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

编译：陈丁跃