引 言

　　相對于傳統的鹵素低壓照明模式，采用高亮度LED作為汽車照明系統的照明設備可帶來諸多好處。高亮度LED能以相對較小的功率消耗來提供更高的亮度，并能通過簡單的電流控制來獲得很寬的調光范圍，而其低成本、低功耗、快速接通時間、長壽命、結構堅固、外圍電路簡單、受振動影響小等特點更可帶來絕對的經濟優勢。高亮度LED照明也給汽車電子產品設計師和制造商帶來了全新的機遇和挑戰。

　　為確保高亮度LED最佳的性能和長久的工作壽命，需要搭建有效的驅動電路。針對汽車照明系統中要求控制簡單、節能環保、高效安全等特點，筆者采用凌力爾特公司的4通道LED驅動器LT3476來驅動多個LED發光，使用Microchip公司的8位單片機PIC16F873A輸出不同占空比的PWM脈沖來動態控制其發光強度，并使用熱敏電阻搭建反饋回路進行自熱管理，同時采用光敏電阻進行亮度的自動調節。

　　1 硬件設計

　　1.1 汽車高亮度LED照明系統設計參數

　　在汽車照明系統中，LED驅動電路必須能夠從相當苛刻的汽車電源總線中獲取工作電源，同時兼顧應用成本和空間效益。在實際應用中，為獲取所需亮度的照明光源，需采取多個LED串聯、并聯或串并聯混合的結構。同時，為保證LED的使用壽命，需根據LED陣列結構及LED的正向電壓降(VF)和驅動電流(IF)來設計合法的電路。表1列舉了一個典型的高電流白光LED的正向電壓降與驅動電流之間的關系。

　　汽車電源總線提供標稱值為12 V的電源，由表1可以看出，根據不同應用而導致的LED顏色和亮度差異，其允許的電壓范圍為2.68～4.88 V。若采用單個至3個LED組成(串聯)LED陣列，則需使用降壓型LED驅動器將汽車總線電源電壓降至一個比較合適的范圍。同樣，在諸如汽車頭燈、轉向燈等需多個(8個以上)LED串聯組成陣列使用的應用場合，需采用升壓型LED驅動器將輸出電壓調整至比較合適的范圍。在汽車照明系統中，一般只需輸出光通量范圍為150～800 lm。本設計采用Cree公司的XLamp XR-E LED，其理論上可達到100 lm/W的發光效率，考慮到終端用戶不同的照明亮度需求，使用單通道多LED串聯、多通道并聯的組合LED陣列結構。

　　汽車照明系統中要求進行設備的調光控制，需要所選LED驅動器提供方便的調節輸出電流來控制LED亮度的方案。通常情況下，可采用外部SET電阻、線性調節和PWM調節等技術來控制LED的亮度，上述方法各有利弊。在LED驅動器外部使用SET電阻的方式缺乏靈活性，無法讓用戶進行動態調節。線性調節可動態控制LED的亮度，但會降低LED的效率，并引起白光LED朝向黃色光譜的色彩偏移。相比較而言，PWM調節技術的優勢十分明顯，當PWM脈沖為有效高電平或低電平時， LED輸入電流分別為最大或0，其導通時間受控于PWM引腳輸入脈沖的占空比。由于LED始終工作于相同的電流條件下，通過施加一個PWM信號來控制LED亮度的做法，可以在不改變彩色的情況下實現對LED亮度的動態調節。

　　在照明系統中使用高亮度LED的優勢在于：輸入電流變化較大(25%以內)時，人眼無法察覺到亮度變化，但均普遍存在LED的自熱問題，需添加額外的熱管理單元，主要用于在溫度增加時反饋電壓信號至MCU控制單元，改變MCU輸出PWM脈沖信號的占空比來降低LED的亮度，從而減少LED的輻射熱。實際應用中，汽車照明系統應能感應環境的光強，并據此自動改變LED陣列的輸出光通量，達到節能減耗的目的。