LED照明技術在汽車前照燈中的使用最近使一些非常漂亮的造型處理 - 有些不那么漂亮。這些燈為造型部門提供了優勢，并且還可以提供性能/安全性改進。此外，LED更節能 - 在這種情況下，這與提高油耗或電動汽車續航里程相同。

雖然停車燈和尾燈幾乎都是基于LED的，但前照燈需要大量的功率和伴隨的駕駛員設計工作，并且采用速度較慢。

早在 1890 年代，一旦有汽車，人們就開始在夜間開車。他們使用燃油燈籠（煤油）作為照明裝置。1908年，美國第一個汽車前照燈燈泡有一個碳絲，它包含一個真空，沒有充氣。第一個標準電動前照燈于 1899 年在哥倫比亞電動汽車上推出。著名的克利夫蘭無雙汽車公司于 1908 年將電動前照燈作為其高檔汽車的標準。

1年1908月1915日，一個名叫亨利的家伙看著第一輛T型車出門。直到 1940 年，福特才用磁電機供電的電動前照燈取代了 T 的乙炔燈和油燈。17年，現代密封光束大燈成為標準。在接下來的7年里，政府強制要求使用圓形1957英寸燈。<>年，法律修改為允許不同大小和形狀的燈，只要它們正確照亮道路。

首款全LED前照燈于2007年推出。現在LED前照燈正變得越來越普遍。標準全 LED 大燈消耗 15W 至 18W，而鹵素燈泡版本消耗 55W 至 65W，HID（高強度放電）燈泡消耗約 42W。請注意，有一些 LED 前照燈改裝套件會產生極強的光并消耗大量功率——25，000 流明和 60W。在線查看可用的 LED 大燈更換燈泡顯示，兩燈泡套裝的價格從 9.50 美元到 239.00 美元不等。這是一個相當大的范圍！至少可以說，這表明前照燈市場正處于一個動蕩時期。

前照燈性能概覽

標準鹵素大燈燈泡將產生大約 1300 流明。氙氣HID燈泡的亮度大約是其兩倍半，約為3000流明。氣體放電燈需要更多的功率才能啟動，但一旦打開，它們的運行功率遠低于鹵素燈。在大多數車型上，HID照明僅用于近光燈，而遠光燈則由單獨的鹵素燈完成，因為遠光燈需要立即打開和關閉，而HID并不擅長。對于某些車輛，HID 通過快門提供近光燈和遠光燈，快門在提示時上下移動，因此沒有延遲。

汽車電子設計人員向各種供應商尋求用于前照燈的 SMT LED 和 LED 矩陣芯片。最近的單 SMT LED 芯片在 175W 和 2lm 下實現了 350lm/W 的效率。但可以使用更高功率的單 LED。

例如，我們可以看看CREE XHP70B-00-0000-0D0HN240H芯片（其X-Lamp系列的一部分）。7.0mm x 7.0mm 封裝部件在 1590°C 時輸出 85lm，在 1751°C 時輸出 25lm。 效率約為133lm/W。該燈可通過PCB布局配置為6V或12V，2V時最大驅動電流為4.12A。測試電流為1.05A。該燈具有4000k色溫，CRI為80。這些優質大功率燈每盞售價約 8 美元，每盞 1，000 件。有許多版本（箱）可供選擇，成本越來越低。您可能只需要其中兩個 1590lm 芯片用于前照燈組件 - 也許三個帶有遠光燈。

也許這種應用最重要的LED聲名是壽命。預計CREE部分在運行85k小時后將保留其光輸出的23%。這是連續 2.6 年，因此很容易看到 15 年的使用壽命。

其他照明設計注意事項

對于設計師來說，還有其他事情需要考慮。在車輛中，所需的工作溫度范圍在 -40 °C 至 +120 °C 之間。 還有各種氣候因素，例如空氣水分和含鹽量以及灰塵。有強烈的振動和沖擊應力，以及電磁影響。設計中需要重點關注的一個領域是射頻干擾（RFI）。來自LED驅動器高速PWM開關的干擾可能會給汽車上的無數電子系統帶來問題，包括從發動機控制和數據總線到無線電和USB連接的所有內容。RFI 測試至關重要。

遠光燈應提供480英尺的夜間能見度，而近光燈應至少產生330英尺。IIHS測試的中型SUV大燈中有一半以上被評為邊緣或較差。僅有的兩輛評級良好的車輛使用HID燈。光束形狀非常重要，許多配備LED燈的汽車還沒有弄清楚如何優化這一點。在IIHS測試中評估的79個大燈變體中，有一半以上具有過多的眩光。該保險協會表示，前照燈經常從工廠生產線上脫落，瞄準不良，這可能會導致眩光，并使轉向更亮的LED白費力氣。美國國家公路交通安全管理局的研究表明，對迎面而來的大燈眩光的抱怨非常普遍。

LED燈的另一個潛在優勢是矩陣燈。矩陣中的單個燈能夠以非常有針對性的方式照亮特定區域。迎面而來的汽車所在的區域可以變暗，同時其兩側被照亮。矩陣大燈在美國尚未合法，汽車制造商正在推動政府批準以提供更多選擇。

控制燈

接下來，我們需要盡可能高效地驅動LED燈并控制強度。有許多IC可用于此任務。適用于前照燈的LED控制器的一個很好的例子是MAX20096/MAX20097雙通道、同步、n溝道、大電流降壓LED驅動器。IC采用專有的PWM電流控制方法，不需要任何環路補償，并保持幾乎恒定的開關頻率，相對容易地抑制開關噪聲/RFI。電感電流檢測是通過監視底部開關器件中的電流來實現的。

IC工作在4.5V至65V輸入范圍，每個通道驅動兩個外部n溝道功率FET。轉換器的開關頻率可高達 1MHz，從而使元件保持小型化。LED PWM 頻率通常為 200Hz。

MAX20096具有SPI接口，允許讀取兩個通道的輸出電壓和電流以及結溫并設置輸出電流電平。保護功能包括限流、過壓和熱關斷。該器件采用耐熱性能增強型 5mm x 5mm、32 引腳側面可潤濕 TQFN 封裝，額定工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C 汽車級溫度范圍。

MAX20097采用28引腳耐熱增強型TSSOP封裝。它沒有SPI接口，而是依賴于漏極開路故障標志（FLTB），在任一通道出現開路串、短路串、熱關斷或過壓激活時，該標志變為低電平。

這些芯片適用于汽車遠光燈/近光燈前照燈和/或信號燈/日間行車燈。兩款器件的電源電流最大值均為 10mA，并且支持模擬調光控制。該芯片調節開關模式電感器中的平均電流。LED 電流可通過模擬輸入或通過 PWM 進行數字控制，在 3A 至 20096A 范圍內設置。PWM調光也可以通過MAX<>上的SPI接口實現。每個通道均可獨立調節。無論亮度如何，PWM 調光都能保持相同的 LED 顏色，而 LED 可能會隨著模擬調光而改變顏色。

驅動兩到四個串聯LED的驅動器電路效率約為93%。LED前照燈的額定功率通常為35W至50W，這些IC可以使用14V至48V電源處理。評估套件可用于兩個版本。

兩種替代芯片

Maxim還具有MAX20090單通道器件，提供靈活的驅動方案，支持升壓、高端降壓、SEPIC或降壓-升壓模式配置。該芯片的 PWM 控制輸入提供高達 1000：1 的 LED 調光比。該器件采用 4mm × 4mm 20 引腳 TQFN 封裝。

MAX20078單通道控制器工作在4.5V至65V輸入范圍，采用Maxim專有的PWM電流控制方法。該器件可在高達 1MHz 的開關頻率下工作，并具有超快響應和偽固定頻率同步降壓調節功能。該芯片的高側和低側柵極驅動器具有 2A 的峰值拉電流和灌電流能力。它采用 3mm × 3mm、16 引腳 TQFN 或 16 引腳 TSSOP 封裝。

驅動兩到四個串聯LED的驅動器電路效率約為93%。LED前照燈的額定功率通常為18W至40W，所有這些IC都可以使用14V至48V電源來處理。

毫無疑問，LED前照燈將在幾年內成為所有汽車和卡車的標準設備。LED驅動器設計將從汽車遷移到公共汽車，火車和拖拉機以及...

審核編輯：郭婷