基于HR6P62单片机控制的汽车HID 灯控制系统

单片机控制技术已经在汽车电子中得到广泛应用，它显著提高了汽车的智能控制水平和安全性能。本文将系统地介绍一款高性价比的海尔HR6P62单片机以及该单片机在HID灯控制器上的应用。

一、汽车前照灯的发展历程

据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。汽车刚发明时是没有前照灯的，一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时，一位农民用手提灯把他引回家。1898年，哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯，这样车灯就产生了。最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼。

第一代汽车前照灯是乙炔气前照灯

乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍，因而，在1925年以前使用的汽车前照灯几乎全是乙炔前照灯。

第二代汽车前照灯是电光源前照灯

1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世，因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。

第三代汽车前照灯是双光灯芯前照灯

为解决在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致交通事故发生，双光灯芯前照灯应运而生。虽然双光灯芯改善了会车时灯光炫目现象，但并没有完全解决汽车车灯的配光问题。

第四代汽车前照灯是不对称近光前照灯

双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统。为解决在会车过程中，前照灯既不产生炫目的强光，又能保证对道路具有良好的照明，1932年美国发明了不对称前照灯。它是以基准轴为中心，将光束一分为二，靠近来车一侧的落地距离短(即光束被压低，从而防炫)，而另一侧光束的落地距离长(即光束被抬高，从而增强照明效果)。

第五代汽车前照灯是卤钨前照灯

1964年法国斯贝公司生产出第一批装有卤钨灯泡的汽车前照灯。该灯灯丝允许工作温度较普通白炽灯泡高，光效增加约50％，寿命也增加一倍。此后汽车的前大灯照明也多采用了卤钨灯泡的原理。

第六代汽车前照灯是充氙气灯泡

BEST 氙气灯就是其中—种。该灯泡内部填充优质的惰性气体氙气，并选择高品质的钨丝和优质的石英玻璃管。使灯泡的使用寿命和亮度发挥到极致，亮度达到3200流明以上。此类灯泡因没有改变原车灯泡的外形尺寸，所以不会产生聚焦不准的问题。这样的灯泡聚光效课非常好，而且K值在4300K以上，色泽柔和、灯光白亮。

第七代汽车前照灯是氙灯泡(推荐使用)

HID氙灯又称高强度放电式气体灯，英文是HID Higt-Intensity Discharge Lamp(简称HID)。该灯采用高电压放电技术将氙气(×enoN)灌入石英内管，再透过精密安定器通过三次变压将12伏特电力瞬间提高至23000伏特以上，激发管内的氙电子游离，在两电极间形成一束超强电弧光，使光色更亮，发出的光接近太阳光。

从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯，差不多经历了120年的历史。

HID 氙灯提升原车卤素灯亮度三倍，色泽更好，色温穿透力更强，照明范围可扩大到400米，视野十分宽广，性能更加稳定，大大提高了夜间驾驶的安全性，因此受到了全球越来越多的汽车用户的青睐。目前，在欧美、日本等国的中、高档车中，有60％以上的新车配备了氙灯。国产车中目前也有奥迪A6和帕萨特领驭、索纳塔等中高档车安装了H1D氙灯。预计未来两三年，国产车装备HID氙灯的车型会大大增加。HID氙灯取代卤素灯已经是大势所趋。

二、HID氙灯的发光原理

汽车HID氙气灯与传统卤素灯不同，它是一种高压放电灯。它的发光原理是利用正负电刺激氙气与稀有金属化学反应发光，因此灯管内有一颗小小的玻璃球，这其中就灌满了氙气并放置了少许稀有金属。只要用电流去刺激它们进行化学反应，两者就会发出高达4000K～12000K色温度的光芒。它采用一个特制的触发器，利用汽车电池12V电压产生23000V以上的触发电压使灯启动。启动0.8秒时的亮度是额定亮度的20％，达到卤素灯的亮度，同时，大灯将在4秒以内达到额定亮度的80％以上。在灯稳定后镇流器向灯提供约80V供电电压保持灯以恒定功率运转。

氙金属卤化物灯的工作过程很复杂，需要高压。根据汽车应用场合，对氙金属卤化物灯在启动过程和稳定工作期间的光输出特性都有许多严格的要求，需要有安定器进行控制与镇流。因此近年来在高级车种中，已开始使用安定器驱动高强度气体放电灯作为汽车头灯的光源。

氙金属卤化物灯在启动时需要将近23kV以上的高电压脉冲，启动后为了使灯管稳定发光，在点火瞬间，必须要有一个适当的电压供给灯管续流。为了满足灯在启动与稳态时的不同要求，目前—般的车灯用安定器的基本电路结构包含四个部分，如图1所示。



(1)直流升压电路：由于目前汽车所使用的电源一般均为12V铅蓄电池。而灯管稳态电压约为85V，因此必须经过一级升压电路将电池电压升高。通常采用反激变换器Fly-bake Converter作为升压电路，以提供灯稳态工作所需的电压与启动电路所需的高压。

(2)高压启动电路：由于点亮灯需要高压脉冲才能使灯管击穿并开始放电，因此需要高压启动电路。启动电路可以采取一级或两级升压的方式来产生至少23kV以上的高压脉冲。

(3)直流／交流变换电路：由于直流升压电路的输出为直流电，必须使用逆变电路将直流电转变为灯管点亮后所需的交流方波电流。逆变电路一般都采用全桥逆变器。全桥逆变电路提供低频交流方波电流给灯管，以避免谐振的发生。

(4)驱动与保护电路：灯管启动时控制启动电路，灯管点亮后，检测是否有过压、短路现象发生。通过检测灯电压与灯电流的的信号，来控制驱动电路和保护电路，使灯管能稳定工作。