賦能汽車照明系統的車用LED與驅動技術

電子發燒友網報道（文/李寧遠）汽車內部外部照明現在廣泛使用LED來進行設計，前照明大燈、轉向燈、尾燈、內飾燈等等都采用LED光源進行設計組合。采用這種設計的多樣化多功能照明組合在整車內也越來越常見。

汽車LED的設計和驅動也是影響其使用效果的核心環節，好的汽車LED與驅動設計能夠大大減少器件的EMI問題，提升轉換效率，并給予照明系統功能齊全的調光功能，在汽車照明設計中占據著重要地位。

汽車照明，從鹵素燈到LED

結構簡單成本較低的鹵素燈一直是傳統汽車照明系統選用的燈具，其光照穿透性強，亮度很容易控制。但是鹵素燈使用壽命偏短，可探照的范圍偏小，亮度也不是那么聚焦，為了提高亮度會將鎢絲溫度加熱到很高，會使得汽車照明系統散熱體系設計得比較雜亂。

隨著LED設計和組合水平的不斷提高以及光源本身成本的逐步下探， LED光源在汽車電子上經過近些年來的驗證在汽車照明系統里開始迅速提高占有率。LED作為照明光源使用壽命遠超傳統鹵素燈，基本可以覆蓋整車的使用壽命。其光效（70-150Im/W）也遠遠超過了普通鹵素燈，更高的光效意味著更加節能，LED納秒級的響應也大大提高了安全系數。

根據TrendForce的調研數據，2021年LED頭燈的滲透率在全球乘用車中份額已經達到60%，其中電動汽車中的LED頭燈滲透率更高，達到90%，2022年這一滲透率還會繼續提升，估測將分別提升至72%與92%。

越來越多汽車廠商利用新的固態LED照明來提高整車的性能和美感，大功率LED在照明系統里優勢也凸顯了出來。

汽車LED驅動與EMI

雖然LED的優勢很多，但其設計遠沒有那么簡單。對LED設計來說，即便不是汽車應用，電磁干擾EMI問題也一直都是一項難題。在汽車電子設計里，LED的EMI問題會更加嚴重。不合適的LED設計會加重EMI干擾，影響到汽車的無線電接收、GPS導航和其他形式的通信和廣播。隨著汽車電子產品功率和數量不斷的增加，LED設計中的EMI干擾還是不太容易處理的。

很大一部分EMI來源自LED驅動器的高開關頻率，但LED驅動的開關頻率是不可能往低做的，只有高開關頻率才能保持LED維持高能效并持久運行。所以只能在高開關頻率下盡可能控制EMI，實現一種恰到好處的平衡。

比如ADI的Silent Switcher技術應用特定的調諧SSFM和創新的開關技術，開關的將高功率能力壓縮到狹小的空間中，同時控制邊緣速率減少不必要的磁場輻射，既緊湊又在頻率和EMI上取得了平衡。ST則是在通過較慢的導通/關斷時間提高了系統低噪聲生成性能，為了進一步提高EMI性能，在器件內部實現了內部時鐘抖動，以實現擴頻降噪。

汽車LED驅動與調光

電阻限流這種非恒流驅動在車內應用得很少，缺點很多，對LED壽命也有影響。其他恒流驅動LED的方式都可以實現模擬與PWM數字調光，目前汽車內兩種調光方式都有用武之地。

模擬調光可以調節的范圍并不是很廣，會受到硬件限制，主要應用在LED要盡可能減少閃爍的場合。因為模擬調光電流是連續的，這一點PWM調光不能實現。另一方面，模擬調光不用擔心噪聲問題，在車內照明系統設計上會簡單很多。

PWM調光適配的LED場景非常多，調光的精確度也會高不少。有些PWM調光在內部即可實現，如果需要更高的調光比，可以通過常規的方式進行外部調光，目前外部調光已經能做到很高的調光比。同時以不同的占空比來調制平均電流也能輕松獲得極高的分辨率。

目前也有不少驅動結合了兩種調光方式，可以綜合二者不同的優點。

小結

在車用LED的發展中可以看到，為了滿足更高的功率密度、更高的效率和更小的封裝，LED驅動的集成度越來越高，更低的EMI同樣是LED驅動在盡可能實現的。這些技術進步給LED在各類車燈應用里飛速普及提供了有力的支持，也為汽車照明系統的升級提供了澎湃的動力。