引言

　　汽車的定義與時俱進，汽車動力傳動系統也隨之而變。過去的100年內，占據主導地位的是采用內燃動力傳動系統的汽車，其主要由汽油提供動力，當然也還有少量的柴油動力傳動系統。到現在，從純電動型(EV)到高效率內燃傳動系統，再到混合動力傳動系統，我們已經經歷了多種汽車動力傳動系統的交替。

　　從最初到現在，所有汽車動力傳動系統的設計都有一個共同的目標：提高燃油效率、減少碳排放量。新型動力總設計包括幾大部分，分別是直接燃料噴射設計、渦輪增壓設計、引擎停止/啟動系統設計、再生制動設計、乙醇含量較高的燃料以及更環保的柴油燃燒設計。隨著混合動力型汽車的出現，汽車變得越來越依賴更環保的電能。盡管取得了如此大的進步，但在汽車的前燈設計上仍處于相對穩定的狀態。前燈設計的目的是為了在夜間或天氣條件不夠完美的情況下行車，需要提供前向照明的燈光。此外，產生所需光照的方法也從鹵素燈轉變為高強度放電(HID)燈，進而轉向現在的基于高亮度(HB) LED，從而為高亮度LED開拓了一條成長之路。

　　來自Strategies Unlimited的數據顯示：今年，高亮度LED的市場規模預計將達到120億美元。到2015年截至，這一數字或許會增長到202億美元，可見其年復合增長率為30.6% 。然而，驅動其顯著增長的主要應用領域之一就是LED在汽車設計的應用。

　　汽車照明應用包括前燈、白天行車燈和剎車燈以及儀表板顯示器背光照明和所有車內梳妝照明燈。不過，若想要保持預計的增長率，那么LED就必須提供更可靠、更低功耗和更袖珍的外形尺寸，而且還必須不斷進行創新性設計，例如可操控的汽車前照燈和防眩目調光。此外，在汽車環境中，必須在承受相對嚴酷的汽車電氣及物理環境考驗的同時優化這些改進的項目。可想而知，這些能有效提高總體成本效益的解決方案必須得保證相應設備的外形是扁平的，這樣其占板面積就會很緊湊。

　　盡管LED在白天行車燈、剎車燈、轉向信號燈和內部照明的應用已有幾年，但特定于前燈的應用仍相對較少，只有少數車型提供LED前燈。2011年LED前燈市場大約為10億美元，有人預測：到2014年預計將超過20億美元。

　　汽車照明系統設計師面臨的最大挑戰之一是如何最大限度地發揮最新一代高亮度LED的全部優勢。因為高亮度LED一般需要準確、高效的DC電流源，還需要調光，所以LED 驅動器IC的設計必須達到能在多種條件下滿足上述要求的境界。為此，電源解決方案必須是高效率、功能強大、可靠性高、緊湊并具有高成本效益。可以這樣說，就驅動高亮度LED 而言，要求最苛刻的應用之一是汽車前燈應用。因為這類應用要經受苛刻的汽車電氣環境的考驗，必須提供大功率(一般在50W~75W之間)，還必須能裝進空間極度受限的外殼中，同時在滿足所有以上要求的情況下，還要保持有吸引力的成本結構。

　　汽車 LED 前燈

　　高亮度LED前燈有很多優勢，例如尺寸小、壽命長、功耗低以及具有增強型調光功能。然而，正是這些優勢使得高亮度LED前燈得到廣泛應用。一些包括奧迪、奔馳以及最近加入的雷克薩斯在內的汽車制造商，都已分別采用LED設計了與眾不同的行車燈(圍繞在前燈周圍。如果把前燈比作眼睛，那么這些行車燈就像眉毛一樣，制造商這么做也都是為了突出各自的品牌特色，以便于讓人們還沒看清車是什么樣子的時候，就知道是哪個品牌的車。從設計的角度來說，這些應用獨具特色，而且與近光和遠光前燈相比，這些應用設計面臨的挑戰也不盡相同。

　　眾所周知，前燈的主要功能是：在夜間或天氣條件不夠理想(例如在雨、雪和霧天)的情況下提供前向照明，所以一直以來前燈發展的主要驅動力就是對更高的照明度的需求。

　　20世紀80年代，鹵素燈可謂說是業界標準，這類燈憑借其具有50W的電功率可提供大約1，500 lm的光輸出。與其前幾代產品相比，光輸出足足提高了50%，其光輸出轉換成功效 (每瓦光輸出) 就是30 lm/W。20世紀90 年代中期，高強度放電 (HID) 氙燈變為主流，因為這類燈能提供高達80 lm/W的光輸出，從而使制造商能提供更大的總體光輸出。只不過，氙燈也有缺點的，如為了不造成迎面而來的車輛看不清路況，需要對其進行準確調節;使用有毒的水銀蒸氣;工作壽命較短，僅為2，000小時;成本高。隨著高亮度 LED 的功效持續高升，這類LED已經成為更適合應用在前燈的產品。5年前，已用在汽車中的高亮度LED提供50 lm/W功效，這還不足以用于前燈應用，然而現在的LED設計提供100 lm/W功效，而且估計用不了幾年，就將超過150 lm/W的功效，甚至可能超過最好的高強度放電燈。LED能提供大約同樣的每瓦光輸出量，而且還具有其他好處，例如長壽命、耐用和節能環保等，所有這些都使得用LED構成新一代前燈頗具吸引力。

　　設計參數

　　為了確保最佳性能和較長的工作壽命，LED需要有效的驅動電路。不管輸入電壓源的變化范圍有多寬，這些驅動器IC都必須提供準確、高效率的DC電流源和準確的LED電壓調節。其次，驅動器IC必須提供調光方法和多種保護功能，以防遇到LED開路或短路故障。除了能靠電氣環境非常苛刻的汽車電源總線可靠工作，驅動器IC還必須具有高成本效益并有效利用空間。

　　汽車電子瞬態造成的挑戰：停止/啟動、冷車發動和負載突降情況

　　為了最大限度地提高燃油里程，同時盡量降低碳排放量，可選擇的動力驅動技術在不斷演變。無論這些新技術納入了混合電動、清潔柴油還是更傳統的內燃機設計，它們都有可能采用停止-啟動電動機設計。這種設計在全世界幾乎所有的混合動力汽車中已十分普遍，停止-啟動電動機設計已經普遍存在，很多歐洲和亞洲的汽車制造商也一直在將這種設計納入傳統的汽油和柴油車輛中。美國福特汽車公司已宣布，將在很多面向美國市場的2012車型中，采用停止-啟動系統。

　　LED 應用于汽車前燈的意義

　　將LED應用于汽車前燈意義非凡。第一.這些LED燈可靠壽命長達10萬小時以上(相當于11年半的使用年限，甚至超過了汽車的壽命)，所以無需更換。因此，在設計時，LED可以永久性地嵌入到前燈中，無需為更換留出余地。這使得汽車款式能得到極大的改變，因為LED照明系統不需要像高強度放電燈或鹵素燈那么大的體積或面積。第二.在依靠輸入電功率提供光輸出 (以流明量度) 方面，高亮度LED燈還比鹵素燈的效率高 并且在不久就將超過高強度放電燈。這勢必會產生以下積極的影響：首先，LED燈從汽車總線獲取更少的電功率(在電動汽車和混合動力汽車中，這一點尤其重要)。此外，LED燈減少了在照明系統中釋放出的熱量，從而無需另外裝上笨重、昂貴的散熱器。最后，通過使用高亮度LED陣列以及對LED陣列進行電子控制或調光設計，LED前燈設計簡便，可以為很多不同的行車條件優化照明。