2010年：LED、HID在汽车车灯应用中大放异彩

中国的汽车产业在今年很有可能触及或跨越年产销一千万辆这个门槛，事实上在实现这个目标以前，中国就已经成为仅次于美国的全球第二大汽车市场。在当前的汽车中，汽车电子系统所占的比重越来越大，很多特色化的功能都是依赖汽车电子技术来实现的，如果说在制造数量上我们已经占据了非常重要的位置，那么具体到汽车电子行业，我们又该如何和国际同行们实现同步呢？在本世纪第一个十年的最后两年，有哪些汽车电子应用会成为热点，实现这些应用又将面临哪些挑战？笔者就此问题遴选了几大热点应用采访了相关的一些业内专家，希望可以对中国从事汽车电子系统设计的读者有所帮助。这些热点应用包括自适应汽车前照灯、LED尾灯和HID前灯、智能化的无钥进入系统、可视和雷达倒车系统等。

据凌力尔特公司电源|稳压器产品市场经理TonyArmstrong介绍，发光二极管（LED）被应用于汽车尾灯已经有十多年的历史。而安华高科技光电子|激光器件产品部汽车led产品市场经理Boon-HooiLim先生表示：“已经有越来越多的汽车在整个车尾组合灯具（RCL）（包括停车灯、转向灯、尾灯和反光灯等）中使用LED。”TonyArmstrong还介绍：“高强度放电灯

（HighIntensityDischargeLamp,HID）灯包括所有在普通照明中使用的高强度气体放电灯，而用于汽车中的HID主要指HID氙气灯，通常被用作汽车前照灯。”

为什么要在汽车车灯中使用LED，世强电讯的专家表示：“与传统的车用信号灯（如白炽灯）等相比，LED具有节能、寿命长、免维护、防爆、易控制和环保等优点，加上LED自身独立的冷光特性，使得灯具的外形不会因为长期受热而变形，从而提高整套灯具的寿命。而且随着技术的革新和市场的兴起，当前困扰LED的发光功率和成本这两大瓶颈问题也都将得到解决。”

据TonyArmstrong先生介绍用于汽车尾灯的LED主要是红光LED，它们在把电能转换为光输出方面具有非常高的效率。因此困扰LED应用的散热对红光LED来说不是问题。Boon-HooiLim也表示：“散热不再是LED尾灯系统设计中最大的挑战。随着越来越多功率从0.25~1W、甚至更高功率的LED涌向市场，汽车尾灯设计师很容易根据设计风格和可用散热空间对LED做出正确的选择。”他还表示：“最近发布的大多数LED尾灯设计从0.25W和1WLED转向了0.5W，因为0.5W产品提供了极具竞争力的成本与流明性能比，非常适合大多数汽车尾灯使用。”安华高在2008年二月就发布了非常适合汽车尾灯照明使用的超级0.5WPLCC-4表贴LED。

LED尾灯应用的主要难题是在所有的运行状况下保持一致的亮度。飞兆半导体公司车身电子/智能开关产品总监GaryWagner表示：“为了保持一致的亮度，需要准确的电流控制。而为了提供无闪烁得运行，良好的线路调整也非常必要。最好的方法是使用电流控制的升压转换器，将LED串联起来，形成两个或更多的并行LED串，用于冗余设计。飞兆半导体提供广泛的功率元件以应对以上汽车照明设计的挑战。”安森美半导体资深应用工程师BrianBlackburn则表示：“LED组合尾灯要获得广泛应用，恰当的驱动器设计非常重要，其中采用线性类型的驱动器能够限制功率耗散，而只有LED在功率耗散方面受到限制，所谓的长寿命才能够实现，安森美的驱动器正可以很好的限制功率耗散。”

对于前灯应用，据世强电讯的专家介绍：“HID因其亮度高、寿命长、节能、色温性好、安全可靠等优点，已经成为奔驰、宝马等一流名车的标准配置。”HID前灯是由灯泡本身、触发单元和控制单元或镇流器组成的。由于靠近发热的灯泡，并且要经受车辆行驶中的振动，这些元器件要求具有温度稳定性和机械稳固性。就此埃普克斯的汽车薄膜电容产品市场经理MartinaAuer表示：“埃普克斯的薄膜电容可以耐受高达150℃的工作温度，存储温度可达170℃。且不同的引脚版图允许系统经过优化提供最高的机械稳定性。6kV/μs的脉冲宽度使得薄膜电容特别适用于触发电路。”

除此之外，飞兆的GaryWagner表示：“因为需要缩减整个HID系统的体积，如何应对功率密度和EMI要求成为设计上的挑战"世强电讯的专家也表示：“把HID灯用作汽车大灯，有两个关键问题需要解决：1.HID镇流器的EMC问题；2.HID的镇流器的控制部分必须具有很强的适应性，能适应冷灯、热灯，以及各种不同品牌的灯，并具有对一些故障的智能保护功能。”世强电讯有基于SILABSMCU的单芯片全数字HID镇流器解决方案。对于EMC问题，该方案除了充分考虑传统的EMI抑制措施外，还采用先进的扩频控制技术（变频变占空比），让干扰信号在某一频段上的能量不能累积，从而减小EMI的影响。对于控制部分，该方案采用SILABS的高速MCU，用一颗单芯片实现了冷热灯识别、灯点亮、恒功率控制、PWM输出、故障处理等功能，具有优秀的适应性。

除了HID氙气灯被用于前灯应用，高亮度（HB）的LED也可以被用该类应用当中。TonyArmstrong先生表示：“HID氙气灯的生产制造成本非常昂贵，因此其用途仅限于高档车辆。随着技术的进步，近期推出了HBLED，因此HID氙气灯的使用量将迅速减少。”飞兆的GaryWagner则表达了并非完全相同的观点，他表示：“未来led头灯很可能代替HID头灯，但用于头灯的LED距离真正的商业化还需5~10年时间，目前LED头灯仍存在成本问题，比HID头灯要贵4~5倍。”看来不管是HID头灯还是LED头灯都面临着成本过高的问题，因此目前LED头灯被首先应用在高端的豪华车型中，如雷克萨斯、奥迪和卡迪拉克等，即使是这样LED前灯也只是主要被用作白天行车灯（DRL），然后是集中在高档汽车上用的近光灯，而要想在更多的新款汽车上看到前灯使用LED作远光灯尚需一定的时日。不过LED头灯可降低电能使用需求，将运行头灯所需要的功率瓦数由120瓦大幅减少至近40瓦；另外LED还能够被融入到非常纤薄的造型线条之中，这些都是促进汽车厂商在前灯中使用它的推动力。

相对于LED的尾灯应用，散热问题对于前灯应用来说依然没有完全解决。凌力尔特的TonyArmstrong就表示：“HBLED车前灯的供电确实必需特别关注热设计，原因是它们通常需要50W的供电功率。”安森美半导体资深应用工程师BrianBlackburn透漏：“某些系统采用了风扇来对LED头灯进行冷却。但这种类型的冷却对于LED头灯的长期可用性来说，并非好事。”世强的专家就此问题表示：“多个LED集中在有限的空间中，将造成散热困难，led模块温度升高，会导致LED的寿命降低，并加速LED的光衰、影响LED驱动器等元件的效率和可靠性（一般元件的工作温度需控制在80℃以下）。温度升高，还使LED输出的光波长发生变化，改变颜色特征，有可能影响汽车照明。”他表示：“解决散热问题，从生产厂家的角度来讲，可以采用新材料，采用新的封装技术，增大PN结的散热面积等；从设计者应用者来讲有几个方案可选择，包括选择高质量的解决方案；进行热量控制，当温度升高时减少电流，以降低功耗；还有选择进行合理的热设计等。”