LED相較于氙氣燈及鹵素?zé)舻葌鹘y(tǒng)車燈具有低能耗及高能效的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)汽車工程師而言，可減少CO2排放及實(shí)現(xiàn)在汽車各方面的節(jié)能任務(wù)。

汽車前照燈應(yīng)用包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車燈（DRL）及示廓燈，是能采用LED顯著節(jié)能及達(dá)到能效提升效果的一個(gè)領(lǐng)域，而在能效方面的優(yōu)勢(shì)又可以直接轉(zhuǎn)化為節(jié)省燃油消耗。這還未論及基于LED的前照燈模塊相較于其它燈的重要優(yōu)勢(shì)，如長(zhǎng)使用壽命、設(shè)計(jì)靈活性及更強(qiáng)功能性。

要能夠成功地開發(fā)及應(yīng)用包含多串高亮度（HB） LED的高性價(jià)比、高能效的燈模塊，取決于利用同等高能效系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）方案的電子控制單元（ECU）的設(shè)計(jì)；這些SoC集成所有必需的具體前照燈功能，包括診斷及連接功能。

LED在汽車領(lǐng)域中的早期應(yīng)用

乘用車應(yīng)用中，最早大規(guī)模采用LED的是中央高位停車燈（CHMSL）。能夠在不顯眼的低高度殼體中利用單串LED，極佳地匹配高位停車燈的應(yīng)用要求。隨后，基于LED的內(nèi)部照明及集成轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、尾燈及剎車燈的組合尾燈（RCL）也獲得大量應(yīng)用。特別是在組合尾燈組件中，LED能夠幫助大幅簡(jiǎn)化透鏡及反射器的設(shè)計(jì)。LED相對(duì)于白熾燈泡，具有更強(qiáng)的耐用性及更長(zhǎng)的預(yù)期壽命 （約3萬(wàn)小時(shí)對(duì)比1，000小時(shí)），使設(shè)計(jì)人員更愿意采用這種更新的技術(shù)。

高亮度LED在前照燈中的應(yīng)用

技術(shù)的快速進(jìn)步幫助加速了光輸出顯著提升的HB LED的推出，因此，在前照燈應(yīng)用中使用LED已經(jīng)從可能變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。氙氣燈及鹵素?zé)粢呀?jīng)在技術(shù)、最高能效及成本降低方面進(jìn)入停滯期，但LED仍處在同一行程的早期，因此使用HB LED相較于已有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)幅度正逐年提高。

LED在前照燈中的首代應(yīng)用是用作日間行車燈。盡管僅提供低光輸出并因此提供低能耗，日間行車燈就其定義而言，只要汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，它就始終開啟；所以事實(shí)上日間行車燈一直在消耗額外的燃油。基于LED的日間行車燈消耗僅約9 W左右的功率，可將此額外燃油消耗降至絕對(duì)最低水平。

HB LED有可能滿足包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈及霧燈在內(nèi)的所有現(xiàn)有前照燈應(yīng)用的要求，且有可能提供極優(yōu)方案，用于光束調(diào)整、路面聚光等新興功能。在通向前照燈模塊完全采用LED照明的演進(jìn)路徑上，某些汽車制造商目前僅選擇在節(jié)能（即更佳燃油經(jīng)濟(jì)性）方面提供最大優(yōu)勢(shì)的功能來早期轉(zhuǎn)用LED。前面提到的日間行車燈就是一個(gè)例子，正在越來越多的國(guó)家成為一個(gè)法定的要求。另一個(gè)例子是有關(guān)暫行維持使用鹵素遠(yuǎn)光燈的決定——背后的思考過程是遠(yuǎn)光燈使用的時(shí)間極少（僅在晚上且相對(duì)方向沒有車輛接近時(shí)使用），相應(yīng)能夠節(jié)省的總能耗/燃油極少。

HB LED成本下降及整體性能提升，新的汽車設(shè)計(jì)中采用LED的趨勢(shì)將加速進(jìn)行。諸如安森美半導(dǎo)體NCV786XX系列這樣的強(qiáng)固、高能效（90%左右）系統(tǒng)級(jí)芯片LED驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)一步推動(dòng)此趨勢(shì)的發(fā)展；NCV786XX相對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器跨前了一大步，配合前照燈的中等到大功率要求，其雙LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用示意圖如圖1所示。

圖1：安森美半導(dǎo)體的NCV78663雙LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用示意圖

在考慮汽車前照燈模塊，除顧及 HB LED相對(duì)于白熾燈、鹵素?zé)艏半瘹鉄羲哂械墓逃械凸β省⒏吣苄傩裕€應(yīng)把涉及汽車其它應(yīng)用可省電的地方考慮在內(nèi)。例如，為了提供前照燈彎道光束等先進(jìn)的安全攸關(guān)型功能，傳統(tǒng)前照燈利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的魚鱗板（shutter）或其它運(yùn)動(dòng)部件來阻擋、調(diào)整光束或使光束轉(zhuǎn)向。當(dāng)使用HB LED串來提供此功能時(shí)，能夠以簡(jiǎn)單地使LED串中特定LED導(dǎo)通或關(guān)閉來提供想要的效果。

使用SoC LED驅(qū)動(dòng)器來控制HB LED串所提供的智能及靈活性能驅(qū)使在前照燈設(shè)計(jì)中加進(jìn)令人興奮的新功能。例如能夠通過饋送GPS信息給SoC驅(qū)動(dòng)器來應(yīng)用動(dòng)態(tài)光束調(diào)整及方向調(diào)節(jié)，包括公路聚光功能。GPS輸入甚至可以顯示車輛正在哪個(gè)國(guó)家內(nèi)駕駛，并因此用于觸發(fā)調(diào)節(jié)近光燈的明暗截止（cut-off）線（方式是將特定LED導(dǎo)通或關(guān)閉），使汽車能夠自動(dòng)進(jìn)行夜間安全駕駛配置，而無論這個(gè)國(guó)家的交通法規(guī)規(guī)定的是靠左側(cè)道路或右側(cè)道路行駛。

驅(qū)動(dòng)LED前照燈的系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)

由于位置貼近發(fā)動(dòng)機(jī)艙的中心且集成多串LED來提供遠(yuǎn)光燈、近光燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈及日間行車燈等功能，這表示對(duì)于任何LED前照燈模塊驅(qū)動(dòng)器而言，高溫（高達(dá)125°C）性能及空間利用率都是前提要求。開關(guān)穩(wěn)壓器能夠滿足溫度規(guī)范；但它們欠缺系統(tǒng)集成度，需使用大量外部元器件。諸如安森美半導(dǎo)體NCV786XX系列的SoC器件集成了所需的大多數(shù)功能，因而外部元器件數(shù)量保持在絕對(duì)最少的水平。如果集成驅(qū)動(dòng)器能像NCV786XX這樣支持2個(gè)而非1個(gè)HB LED串（每串電壓最高60 V），節(jié)省的空間、重量及成本將進(jìn)一步增多。

除須考慮HB LED相對(duì)于氙氣燈或鹵素?zé)舻膬?yōu)勢(shì)，也需思及驅(qū)動(dòng)前照燈LED所使用的SoC能效水平這關(guān)鍵因素。包含遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車燈、角燈及轉(zhuǎn)向信號(hào)燈的HB LED模塊的總功率需求將在90 W區(qū)間，故驅(qū)動(dòng)器（NCV786XX）提供約90%額定能效的重要性非常明顯。而且，LED驅(qū)動(dòng)器的高能效表示產(chǎn)生的熱量更少，故可使用更小的散熱片。這不僅降低總成本，還能夠大幅減輕重量。

使用集成SoC LED驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)遇到的其它系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)也很多，而且隨著前照燈單元所含的功能趨向更多，這些挑戰(zhàn)也隨之增多。首當(dāng)其沖的就是支持脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光的能力；這就支持使用LED串來提供不止一項(xiàng)功能，例如當(dāng)使用遙控開鎖（RKE）來開啟車門鎖時(shí)，日間行車燈降低光輸出就可以用作所謂的“迎賓”功能。

為了提供穩(wěn)定可靠的工作，驅(qū)動(dòng)HB LED串時(shí)，低紋波及精確的平均電流穩(wěn)流很重要。像安森美半導(dǎo)體NCV786XX系列的SoC前照燈LED驅(qū)動(dòng)器配合此要求，提供僅15%的額定紋波電流；相比較而言，傳統(tǒng)降壓-升壓型驅(qū)動(dòng)器提供約200%的紋波電流。

對(duì)電池及為L(zhǎng)ED開關(guān)和調(diào)光提供低電磁輻射，對(duì)于提升系統(tǒng)總體可靠性以及將外部濾波元器件數(shù)量減至最少（因?yàn)檫@會(huì)增加成本、重量及占用珍貴空間）等方面很重要。

在使用單個(gè)鹵素或氙氣燈泡來執(zhí)行近光燈等功能的前照燈設(shè)計(jì)中，如果燈泡失效，驅(qū)動(dòng)器就能很明顯地感知到。相對(duì)而言，如果設(shè)計(jì)用于執(zhí)行相同功能的LED串中有1個(gè)或2個(gè)LED失效，對(duì)驅(qū)動(dòng)器就不明顯了，除非對(duì)LED串進(jìn)行仔細(xì)的視覺檢查。不僅如此，由于要照亮前面的道路，故LED串有部分LED失效，就會(huì)影響到安全。這就是為什么診斷能力是集成SoC LED驅(qū)動(dòng)器重要功能的一項(xiàng)示例。使用軟件藉車身電子控制器能將這類信息通報(bào)給驅(qū)動(dòng)器，以快速地鑒別及校正任何問題。

汽車平臺(tái)如在有可能的地方實(shí)現(xiàn)元器件標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于汽車制造商也有好處，因?yàn)檫@可簡(jiǎn)化生產(chǎn)規(guī)劃，并且采購(gòu)更大批量的相同元器件相對(duì)于每種不同元器件采購(gòu)一些可能較經(jīng)濟(jì)。像NCV786XX系列的SoC LED驅(qū)動(dòng)器以多種方式來達(dá)到此要求。首先，通過為傳統(tǒng)照明電子控制單元（ECU）提供內(nèi)置接口能力，LED驅(qū)動(dòng)器可以用在指定使用傳統(tǒng)鹵素或氙氣前照燈面而非HB LED的汽車平臺(tái)派生型號(hào)上。其次，通過借軟件而非硬件來支持LED配置，可以同一款器件的不同派生型號(hào)來在整部車的范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)前照燈應(yīng)用。最后，提供串行外設(shè)接口（SPI），可選連接外部微控制器及動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)參數(shù)。

小結(jié)

采用HB LED應(yīng)用于日間行車燈，為前照燈中的采用作了較低調(diào)的起步。提升HB LED技術(shù)同時(shí)降低價(jià)格和相對(duì)于氙氣燈及鹵素?zé)舻倪B串優(yōu)勢(shì)等因素，正在加速HB LED技術(shù)應(yīng)用在新車平臺(tái)中。

強(qiáng)固及高能效的SoC驅(qū)動(dòng)器對(duì)于成功應(yīng)用于新設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因?yàn)檫@樣的驅(qū)動(dòng)器滿足寬范圍的系統(tǒng)挑戰(zhàn)，集成診斷功能，且因能連接外部微控制器及傳統(tǒng)燈泡ECU而提供設(shè)計(jì)靈活性。

全功能HB LED前照燈帶來的環(huán)保（節(jié)省燃油）、安全和便利能為汽車設(shè)計(jì)人員提供極佳途徑，幫助他們符合客戶的未來需求及將產(chǎn)品差異化。