LED及CCFL在汽车照明中的应用

在汽车发展的历史进程中，照明一直扮演着相当重要的角色，一开始汽车仅配备方便在黑暗中寻找道路的前灯，不久之后，在交通流量逐渐增大的情况下出于安全与秩序的考虑，其它照明源，例如尾灯、指示灯以及其它信号灯则陆续加入，并针对一些特殊情况下加上了警告灯与雾灯，另一方面，车厢内装的光源，例如仪表板灯、车顶灯、地图灯或车门踏板照明灯等也为驾驶者与乘客带来更高的方便性。

除了最早期的车型外，所有这些照明都采用电源，并使用白炽灯泡，最近几年，其它光源，例如发光二极管（Light EmittingDiode；LED）以及冷阴极管（Cold Cathode FluorescentLamps；CCFL）则逐渐应用到汽车上，这些新光源的主要优势在于更长的使用寿命以及更佳的发光效率，白炽灯泡的标准寿命大约在一万小时，荧光灯管则可以达到五万小时，发光二极管甚至可长达十万小时。

LED寿命长而且故障率极低，可以大幅降低维修的成本，LED的其它优势还包括低电压运作、低电磁发射、不受机械应力影响、更轻薄的尺寸、宽广的工作温度范围以及幅度更大的明暗调整范围，通过LED技术的改进，可以预期这项技术将逐渐取代其它光源，不过目前CCFL在部分特定应用，例如大区域背光以及高功率非聚焦照明场合还是拥有相当明显的优势。

CCFL与LED光源都需要一个电源，同时不同的技术也有各自的特殊要求，此外，这些电源也必须执行其它特定应用的额外功能，本文将介绍LED与CCFL光源的电源解决方案，并讨论各种汽车内装与外部灯光应用的设计。

让该亮的地方就有灯光：车室照明

车室照明应用包括了仪表板以及指示背光、车顶灯或地图灯、车门踏板照明灯或后车厢灯以及显示背光等，由于显示背光有其它特殊要求，因此我们在后面再加以讨论。

所有这些汽车内部灯光应用都可以采用LED作为光源，虽然地图灯与车顶灯通常可以使用一颗高亮度LED来解决，但仪表板灯与车门踏板照明灯则通常需要超过一个LED串联形成的光源，之所以采用串联连接方式主要是为了避免不同LED间的电流不同造成颜色差异。所有应用都必须要有内建明暗调整功能的定电流电源，而拥有这些功能组合的一个例子为美商美信（Maxim）公司的MAX16800，这款芯片整合了所有的控制以及电流供应电路，请参考图1（a）。

MAX16800拥有高达40V的输入电压范围，因此能够在不需要加入保护组件的情况下直接连接到汽车电池，这些保护主要用来避免电池电路因负载突降而带来的突波，芯片为LED提供定电流输出，电流大小则可以通过与LED串接的感测电阻RSENSE来加以设定，请见图1（b）。为了改善电流设定的精确度并提高对外部噪声的抵抗能力，MAX16800采用了差动式电流感测输入。

LED的色温会随着流经的电流变化，因此要控制LED的亮度最好采用定电流脉宽调制（Pulse WidthModulation；PWM）的方式，而非直接改变实际电流的大小，MAX16800通过在芯片的使能（Enable）输入接脚加上PWM信号来控制LED的亮度，流经LED的电流将由PWM所设定的速度进行亮灭控制。

抗EMI电磁干扰能力在汽车应用中相当重要，同样地也必须注意不要产生任何EMI，将流经LED电流进行开关切换就是造成EMI幅射的来源，因此，为了降低PWM运作时所发出的EMI，MAX16800整合了波形整形电路来使切换边缘变得平缓。

许多照明应用并没有包含可以用来产生明暗控制信号的微控制器，对于这类应用就可以采用MAX16805以及MAX16806，请参考图2（a）、（b）与（c），这些LED驱动器包含了所有需要的功能，例如斜波产生器、脉冲侦测器、稳压电路、带隙参考电路以及其它更多功能，因此可以节省微控制器或开关式转换器的需求，请参考图2（a）。这两款芯片都能够通过加到DIM输入的外部模拟电压控制内部所产生的PWM信号，其中MAX16806同时还提供有可以遮蔽模拟明暗控制设定的开关输入SW（SwitchInput），这个开关输入不仅能够检测开关的状态，同时拥有去弹跳功能，并提供稳定开关用的封闭电流（wetting current）。



在某些照明应用中我们必须紧密地监控LED的温度，这在空间受限同时散热不佳的场合特别重要，LED过热会缩短其寿命，因而影响到采用这项光源的一个主要优势，幸运的是这个过热情况在大部分应用中都可以通过暂时降低LED的亮度来加以避免，要达成这个功能，MAX16806提供有外部温度传感器的输入，请参考图2（c），当侦测到温度过高情况发生时，组件会将亮度变暗，直到温度回到可接受的范围，温度与明暗控制的临界值可以通过串行接口进行控制并存储在EEPROM内存中，这个功能让我们可以避免使用昂贵且大型的散热片。

MAX16805∕806的内部参考电路应用在反馈回路中来监测LED电流，同时可以通过串行接口加以调整，这将能够让所有的LED串共享一个固定的感测电阻，有效简化生产并降低成本。