由于當(dāng)時的汽車較少,并且速度也較慢,此外也只是偶爾躲避馬車,因此他們還是可以應(yīng)付的,但我們現(xiàn)在已取得了長足的進(jìn)步:
從煤油燈到白熾燈泡再到發(fā)光二極管(LED)和有機LED(OLED)的進(jìn)步提供了更可靠、更高效的光源。
從單個燈泡到多像素化設(shè)計,安裝在車輛中用于特定燈功能的光源數(shù)量也增加了。
可變照明使駕駛員能夠更好地傳達(dá)他們的意圖,從而全面提升駕駛的安全性。
車外照明可以為造型和個性化目的提供功能和形式。
利用電子照明控制模塊,不僅可以根據(jù)法律要求實現(xiàn)信號功能,而且可以實現(xiàn)動態(tài)而非靜態(tài)信號功能,包括駕駛員的個性化歡迎信息(例如地面照明燈上的徽標(biāo))。
隨著尾部照明系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,光學(xué)、機械、電氣和制造領(lǐng)域的工程師在設(shè)計新系統(tǒng)時都面臨著新的挑戰(zhàn)。
隨著現(xiàn)代尾部照明解決方案的應(yīng)用,其他駕駛員的行為在所有環(huán)境中都變得更可預(yù)測,從而使駕駛更安全。
道路上的尾部照明
在討論LED和電氣拓?fù)渲,讓我們首先看看美國國家公路交通安全管理局和歐洲經(jīng)濟委員會等監(jiān)管機構(gòu)依法強制要求的不同信號功能。如上圖所示,汽車具有各種必要的尾部信號功能,所有這些功能都需要控制模塊。下圖是典型的后燈控制模塊的方框圖,其中顯示了所有后燈功能以及電源、通信接口和LED驅(qū)動器子系統(tǒng)。
LED光源的優(yōu)勢
與白熾燈泡相比,LED的主要優(yōu)勢在于它是一種更高效的光源。光源效率的測量單位是流明/瓦,這表示消耗的每單位功率所發(fā)出的光量。
通常,LED光源的效率是白熾燈泡的六倍。LED不僅比傳統(tǒng)的白熾燈泡更高效,而且其使用壽命也幾乎是白熾燈泡的42倍,并且可以輕松采用不同的風(fēng)格設(shè)計。傳統(tǒng)的白熾燈每隔幾年就需要更換一次;其壽命通常是1,200小時左右。LED的壽命延長至50,000小時以上,因此汽車LED燈在車輛的整個生命周期內(nèi)都可以正常工作,無需更換。
從點到面的轉(zhuǎn)變
由于傳統(tǒng)的白熾燈具有圓形的外殼,因此其外形尺寸是固定的。相比之下,LED光源具有較小的外形尺寸,這意味著汽車燈不必再是傳統(tǒng)的圓形。通過使用多個LED,車燈可以設(shè)計得更靈活,以適應(yīng)不同的物理設(shè)計要求;不過,在汽車后燈中使用LED的視覺效果是LED顯示為點。
由于LED燈輸出和光線方向都易于控制,因此最新的汽車后燈使用多種光學(xué)方法從點型光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘凸庠础?/p>
使用光導(dǎo)和漫射器是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的最常用方法,但它們會降低光學(xué)效率,需要通過使用亮度更高的LED或使用更多的LED來提高LED亮度。
設(shè)計目標(biāo)和挑戰(zhàn)
盡管LED具有許多優(yōu)點,但在驅(qū)動它們以適應(yīng)汽車規(guī)格方面也存在挑戰(zhàn)。典型的汽車LED驅(qū)動器要求列表包括:
寬電壓范圍,具有9至16V、24V和40V幾種情況。
–40°C至85°C的工作環(huán)境溫度范圍。
使燈的功能具有動畫效果。
LED故障診斷。
電磁兼容性(EMC)。
汽車寬電壓范圍
LED驅(qū)動器設(shè)計必須能夠在汽車12V電池的寬電壓范圍內(nèi)工作。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)7637和ISO 16750標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車行業(yè)中對LED驅(qū)動器必須承受的12V電池電壓瞬態(tài)的最常見要求。
在正常工作情況下,汽車電池的電壓范圍通常為9至16V。在該范圍內(nèi),光輸出必須滿足所有溫度條件下的法規(guī)要求。最近,某些燈功能(例如轉(zhuǎn)向燈)在汽車電池電壓為6V時工作,這是啟停期間的典型電壓。請注意,啟停的啟動電壓曲線可能隨電池情況和溫度的變化而變化。當(dāng)電源電壓低于6V時,后燈通常不一定會正常工作。就較高的電壓而言,在跨接啟動情況下,室溫下電池電壓可能會激增至24V并持續(xù)1分鐘。