随着电子学于汽车应用方面的复杂性提高之后，人们也越来越要求更有效率的操作方式。此现象在照明的应用上尤其明显。近年来，发光二极管（LED）是许多汽车外部照明的首选，特别是在讯号应用方面。而随着科技不断进步，LED也设计作为内部照明之用。虽然大多用于CHMSL（第三煞车灯）及后车灯/方向灯/车尾灯，但随着照明效能（每瓦的流明）及热能特性，尤其在热阻系数（?JC）方面的提升，LED仍持续在其他外部应用方面占有一席之地。

LED 优于传统白炽照明的特性如下：

近年来，在豪华轿车的车灯上，车厂逐渐采用高压气体放电灯（HID）取代白炽灯。只要在夜间的高速公路上，透过后照镜一看，便可了解其普遍性。HID 灯是具有高度整流的复杂负阻抗负载。但电磁兼容性是一个问题，且最新的整流是以微处理器控制。LED车灯较为简单可靠。一旦照明效能超过每瓦80流明，主要的问题便在于如何自半导体接面散热。

《图一 光电子放射机制》

LED的物理及构造

LED为半导体二极管，且属于电致发光照明。如(图一)所示，当半导体的电荷载子对与产生光的能量频沟重新结合时，便会产生此机制。LED产生窄频放射，其波长则由半导体的能量频带决定。发射白光的LED可混合数种不同颜色的芯片，在一般的LED室内产生白色灯光，或使用磷光体降频器，将蓝色/紫色灯光转换成白色灯光，这些过程于(图二)中说明。

《图二 白光LED结构 》

顺向电流与接面温度决定了LED的光线输出强度。LED接面的温度越高，光线输出便会减弱，顺向电压降减弱，则光线输出的主要波长便会增加。LED是非线性的装置，因此穿过LED的顺向电流必须由电阻器限制，或由稳定的电源供电。同一批次的LED也会抑制相同电流的各种顺向电压降。LED亮度转弱时，建议进行脉冲宽度调节，因为光线放射的波长是会随顺向电流改变的。LED不亮的两个主要原因为顺向电流过高，或接面温度过高。顺向电流过高会导致不放射的热点及复合区，进而降低光线输出。若温度超过外覆树脂的玻璃软化温度，则会导致严重的错误。(图三)说明了顺向电流与周围温度变化对光线强度所产生的影响。

《图三 顺向电流与周围温度变化对光线强度所产生的影响》

LED Application Considerations

若在电流稳压器中使用增压转换器，则应该特别注意，以免电流转换时，产生负载电压过大的情况。在刚开始慢慢增加脉冲宽度时，一旦突破任一启用的临界点，便会产生此情况。然而若使用滤波电容器，则当输出过大并回流至调节频带时，并无法避免该电容器停止共振电荷，但可避免电压过大。当LED串取代分配器链中的上方电阻时，便会引发稳定性问题。文献[1]即建议使用高侧差动电流感应解决此问题，并缩小与远程显示器的交互连接数量。在(图四)中，R1表示电流感应电阻或分流器，与二极管相接的Q2对节点1的电压进行水平位移，并将其运用至Q1的基面。这些晶体管都在同一个管芯上，并在以相同电流运作时提供相近于VBE的电压。由于VBE值相符，Q1的发射体的电压便与节点1相同。因此，电阻R2中的电压与R1中的电压降相符，并产生与VR1/R2相等的Q1发射体电流。此电流流至Q1的控制器，并在R3中形成电压降。增压稳压器以IC的参考电压调整R3中的电压。R4则提供Q2的电流偏压。若R1中的电压少于250mV，为了提升效能起见，应将R4设定为最小VBE失配，以使Q1和Q2中的控制器电流相符。

《图四 高侧电流感应配置》

(图五)显示使用减压稳压器的停车/后车灯。LM5007为迟滞稳压器，内有80V、0.7A DMOS的电源开关。在此稳压器中，其高侧电源开关的开启时间与输入电压成反比；这是一项顺向馈电的配置，可使开关的频率几乎保持一致的输入电压。LM555定时器则配置为稳定多阶震荡器，可降低后车灯功能的控制周期。踩煞车时即停用稳定多阶震荡器，电流便会流入LED串（在图中以单一装置显示）。LM321则扩大LED与电阻中所产生的电流感应讯号，并提高动力系统的效能。

《图五 停车灯/后车灯电路》

(图六)显示高电压增压转换器如何开启仪表板背光灯中的20颗LED白灯。这说明了LED串中的一般电压大于70V时，白光LED的高顺向电压降情形。LM5000是开关稳压器，最适于单一端点的拓扑（稳压、回扫和顺向）。此为电流模式稳压器，可简化循环补偿。其控制和驱动电路的输入范围为3.1至40V，符合信息系统和遥测技术的需求。若为65V的载荷倾卸需求，则在模拟电源输入上将需要偏压的电源稳压器或接线，此类装置目前由Rf和Cf过滤。使用增压拓扑时所应注意的情况为，延伸控制周期可能停顿。最理想的增压稳压器增益特质应为无线大的控制周期，在实际情况中，耗损会于较高的控制周期介入（一般大于 90％），推挤（Vo/Vin与控制周期的）增益曲线。若增压稳压器超过瞬时期间、其增益推挤的控制周期或供应轨，便可能发生停顿现象。加入最大控制周期接线，并舒缓循序启动便可避免发生此错误。

结论

《图六 仪表板背光灯》

固态光源在汽车应用方面展现出无限潜能。下一个目标便是朝照明效能以及如何节省高温时的耗电量努力。另一项挑战则是制作符合SAE及ECE光束模式标准的LED照明。LED所具备的一项重大优势为LED灯总成的投影零件深度较传统解决方案低1/4。欧洲及日系汽车制造商于最近的车展中宣布使用白光LED车灯，并运用于概念车款中。半导体厂商对这片新市场皆感到跃跃欲试。

（作者Paul Greenland为NS电源管理产品营销主任，Werner Berns为NS电源管理产品产品营销经理）

＜参考数据:参考文献：

[1] Dimitry Goder （2004） Scheme provides high-side current sensing for White-LED drivers. EDN.

[2] Michele Huang （2002）. LED Technology and Applications. Osram Opto-Semiconductors

[3] John F. Derlofske, M. M. (2002). White LED Sources for Vehicle Lighting. SPIE.

[4] Kenneth R. Spring, T. J. F., Michael W. Davidson (2004). Introduction to Light Emitting Diodes, Molecular expressions.

[5] N. Narendran, L. D., R.M. Pysar, Y. Gu, H. Yu (2003). Performance Characteristics of High Power Light-Emitting Diodes. SPIE.

[6] Peter, J. (2003). Forward March: LED-powered headlights are just over the horizon. Automotive Industries.＞

[2] D.A. Smolyansky, Time Domain Network Analysis:Getting S-parameters from TDR/T Measurements - Infiniband PlugFest, 2004＞

[6] Peter, J. (2003). Forward March: LED-powered headlights are just over the horizon. Automotive Industries.＞如果说IT（Information Technology；信息技术）界要颁发最速黯淡奖，那么笔者可能会提名InfiniBand，理由是InfiniBand的规格及标准规范自1999年开始起草，2000年正式 发表，之后主力业者纷纷退出。 目前白光LED发光效率为15～20 流明/瓦，使用寿命约八年。预定3～5年后，将可达40流明/瓦，可逐步取代部分耗能之照明用器。白光LED应用于照明较现行光源寿命提高5倍以上，可充分解决废弃登管之含汞环保问题，故白光LED为一无污染之环保光源。InfiniBand：还会有多少人想起我？ 白光LED你可在「 白光LED 」一文中得到进一步的介绍。 白光LED在「LED（发光二极管）的制造可以追述到上世纪70年代初期，但直到最近几年，这项技术才得以显著发展。」一文为你做了相关的评析。

市场动态

LED正在稳步取代白炽灯用于汽车内外部照明如果说IT（Information Technology；信息技术）界要颁发最速黯淡奖，那么笔者可能会提名InfiniBand，理由是InfiniBand的规格及标准规范自1999年开始起草，2000年正式 发表，之后主力业者纷纷退出。LED正在稳步取代白炽灯用于汽车内外部照明InfiniBand：还会有多少人想起我？ 普及LED背光源笔记本节能环保新趋势你可在「 TI推出新的同步升压转换器系列，能提供电源给最多五个串联的白光LED，很适合体积精巧而使用电池的掌上型装置，适用于先进的平面显示器上，提供更完整的解决方案。可携式产品设计人员可利用这颗超威小1.5 × 1.5厘米的超小型组件发展出体积最小的电感式解决方案，并以高效率控制和提供电源给产品背光照明所使用的白光LED。」一文中得到进一步的介绍。 TI提供体积最小的白光LED电源管理解决方案最适合智能型手机、数字相机在「 媒体报导，由于台湾和南韩厂商纷纷进入白光LED市场，使其价格连续五个季度持续下跌趋势。此讯息一经传出之后，业者认为，现货市场白光LED 业绩也将因此受到影响。」一文为你做了相关的评析。