汽车应用中的LED照明方案

　　与目前的汽车内部和外部照明解决方案相比，LED照明具有很多优势，如性能更高、寿命更长、成本更低等，这种照明方式并且提高了汽车照明的美感和性能。然而欲直接以汽车电池驱动LED，需要一个 DC/DC转换器来稳压一个恒定的LED电流，并保护LED免受汽车电池变化剧烈的影响。这种转换器应根据串联 LED 中所含 LED 的数量和 LED 的类型以及根据前照灯、尾灯和讯号指示灯、车内阅读灯、仪表板或娱乐显示器照明等应用的功能而最佳化，需注意：

　　1.架构― LED 电压与电池电压之间的关系决定采用降压、升压或升降压架构，所选择的架构要能在整个电池电压范围内保持对 LED 电流的控制性。

　　2.调光―大比例的 LED 调光必须在亮度等级上保持颜色特性不变，并且没有肉眼看得见的起伏或振盪。

　　3.效率―在非运行状态功率损耗消耗电池电量，而且在汽车这种热量压力已经很大的环境中，消耗的电量又转变成了热量。

　　驱动单一LED

　　车内白光头灯和化妆灯可能采用一颗或两颗 3W LED，每颗 LED 产生 75 至 100 流明的亮度。这些 LED的典型顺向电压范围为 3V 至 4.5V，最大电流为 1A 至 1.5A，例如 Lumileds 公司的 Luxeon III Star。最简单的 LED 驱动器设计采用降压稳压器，其直接以汽车电池驱动单颗 LED。

图 1：具备250:1 PWM 调光比的降压型高压 1A LED 驱动器 LT3474。

　　如图1所示，为具有调光功能的单颗 LED 内部照明电路。汽车电池的典型工作电压范围为 9V 至 16V（典型值为 12V）。一个消耗电量的电池在汽车启动前，电压也许降至 9V，汽车启动后交流发电机对其充电，使其电压回復到高达 14.4V，在冷启动时，电池电压也许会降至 4V，这时只有关键的电子电路必须工作。

　　在电池和底盘上，不同位置之间的长电缆以及电子杂讯环境使得汽车中总是存在着高电压尖峰。在为汽车设计选择开关稳压器时，36V 瞬变是必须考虑的，通常会透过简单保护二极管或滤波器来处理较高的电压尖峰。图 1 所採用的 LT3471 转换器积体电路，是一个高电压、高电流降压 LED 转换器，该元件具备宽广 PWM 调光比，可驱动一颗或多颗 LED 电流达 1A 。LT3471提供4V至36V的宽广输入电压范围，使该 LED 驱动器能直接以汽车电池工作，同时提供恒定LED电流，而其降压架构和可调式的宽频范围，允许使用小型、低成本、具高温度系数的陶瓷电容，提供低涟波的LED电流。

　　LT3474 单一LED 降压转换器的效率，在 12VIN 时高于 80%。通过 VADJ 接脚进行模拟控制时，随着 LED 电流和亮度的降低，效率会下降，但功耗仍保持很低的状况。LT3474 特别针对汽车和电池供电应用而定制，在关机状态时仅消耗低于 2uA（典型值10nA）的电流。关机时，并仍可提供 LED 接通/断开按钮功能，如同按钮或微控制器的作用。LT3475 LED 驱动器是 LT3474 的双通道版本，可驱动电流均为 1.5A 的两组个别LED 或多串LED。

　　PWM 调光和亮度控制

　　LED 亮度可由图 1的 LT3474 加以控制，其将一个模拟电压输入连接至 VADJ 接脚、或把一个数位 PWM 信号送至 PWM 调光 MOSFET 的闸极和 PWM 接脚。简单的模拟亮度控制，透过降低内部感测电阻的电压，将恒定 LED 电流从 1A 降至更低值，但 LED 光线的颜色在低电流时会产生变化。调光比的实际限制大约为 10:1。

　　另一种降低亮度的方法是数字 PWM 调光。在 PWM 接通期间，LED 电流保持于稳定的1A。在 PWM 关断期间， LED 电流为零。这在降低亮度的同时保持了 LED 光线颜色和真实色彩特性。

　　在积体电路内部，PWM 功能使LED 回归至设定电流值时，达到对 PWM 调光的快速响应。LT3474 的最大数字 PWM 调光比为 250:1，这对内部照明来说绰绰有余。LT3475 可以高于 1000:1 的调光比进行调光。

　　LCD 显示器以多串LED 照明

　　GPS 导航和车内娱乐显示器，在日光条件下需要使用明亮的串联LED ，而在夜间工作时又需要宽调光比，串联LED 带来了与单个 LED 头灯不同的难题。在这些显示器中，就较小的 LED 而言，多串由 6 至 10 个 LED 组成的 LED 串联电流通常都较低（《150mA），但是所聚集的电压却高于汽车电池电压，对这些显示器来说，具有高效率和 PWM 调光能力的大功率升压架构 LED 驱动器是必要的。

　　图2显示 LT3486 双组输出升压 LED 驱动器的应用，其以 100mA 恒定电流驱动两串 LED，LED 电压高达 36V。这个升压转换器以小电压感测电阻与 LED 串联和 PWM 调光 MOSFET 串列，并具有高效率。9V 至 16V 的整个电池电压范围低于 LED串联的电压。双通道 LED 驱动器驱动 20 颗 LED 组成的两个 LED串联，同时保持最高开关电压低于该积体电路的 42V 额定值，20 颗LED 组成的单串 LED串联则需要更高的电压。

　　图 2：在 GPS LCD 显示器中，LT3486 以 100mA 电流驱动 20 颗白光 LED。