LED 技术进步在车辆显示与照明方面的应用(08-100)

　　电气设计：LED 是用电设备，亮度随正向电流而增加。同时，结温随电流的增加而升高，除非系统内有一个容量无限的散热器。随着温度升高，LED 二极管的正向电压下降(图 11)。因此，重要的是 LED 驱动电路应该能够防止 LED 进入热逸散状态。常见的解决方法是采用有源恒流驱动。现在市场中有很多 LED 驱动器，它们能给电路提供反馈来保持电流恒定，从而解决此类问题。简单的电阻偏压电路也广泛用于小功率设备。

　　图11 随结温变化的负正向电压的变化

　　图12 随正向电流变化的白光 LED 的色度偏移

　　InGaN LED 的半导体发光的波长将随着正向电流增加而变短，造成白光 LED 的色度坐标向蓝色偏移(图 12)。如果需要灯具的调光功能，最好通过脉宽调制 (PWM) 并保持峰值电流恒定来改变亮度。通过改变负荷循环，可在极大范围内调整 LED 的亮度，而不会出现颜色偏移(图 13)。

　　PWM 与恒流驱动相结合可确保 LED 发光颜色的稳定。

　　这对于使用两种或多种颜色来生成组合色的多色 LED非常关键。组合色的波长和亮度视混合的颜色和亮度而定。

　　图13 通过PWM线性控制亮度。

　　LED在汽车显示器中的使用

　　液晶显示器 (LCD)

　　与目前的冷阴极荧光灯 (CCFL) 相比，LED具有众多优势，即：

　　* 不含汞铅;

　　* 低压直流(EMI低);

　　* 防震;

　　* 开关速度快(低于100ns)=瞬时开关;连续帧颜色控制，降低未来成本;

　　* 工作温度范围广，从-40℃至+85℃;

　　* 色域广，RGB LED>100% NTSC;

　　* 通过脉冲控制实现无限的调光步幅;

　　* 亮度级别更高，适合高环境光下使用(CCFL很难实现);

　　* 显示器的整体剖面更薄。

　　正确设计的导光与适合的LED位置将带来均匀和明亮的LCD。

　　图14 LCD中的LED导光经过优化，可实现亮度均匀的显示

　　在汽车 LCD 背光上使用 LED 的最大障碍就是成本。不过这个障碍在 2008 年已被克服，当前所有新的汽车 LCD 背光设计现在均采用 LED 技术。

　　投影显示器(正投或背投)

　　投影显示器可解决汽车中 LCD 的某些限制，诸如：

　　* 无玻璃;

　　* 与多种触摸屏技术兼容;

　　* 完全的工作温度范围，无需加热器;

　　* 可弯曲的屏幕，实现曲面显示。

　　图15 OSTENDO的曲面(CRVD)投影显示器，由OSTAR LED驱动

　　CRVD 投影显示器是第一款具有环绕曲面屏幕的大型宽幅显示器 [图15]。Ostendo 的创新使之成为可能，即将四个迷你投影仪采用机械与光学的方式组成一个无缝的曲面屏幕。Ostendo 技术支持缩放显示器尺寸和调整分辨率来适合汽车中控台或仪表盘[图17]。

　　图16 Ostendo CRVD显示器的规格

　　图17 CRVD显示器的模块化构造可支持尺寸的缩放和分辨率的调整。本文所示的是带有四个迷你投影仪的标准尺寸

　　前瞻

　　·应用与用量的持续增长将拉低价格。可以预见到，在不远的未来，LED 将 100% 占据汽车照明市场。

　　·纳米技术等器件技术方面的突破将带来新一级别的 LED，它们将更加明亮、更有效率、更加均匀且制造成本更低。

　　·互动触摸屏将替代今天的许多分立开关。平视显示器将替代今天的仪表和显示器。

　　·曲面显示器将提供环绕视野，减少驾驶者对多种情况的反应时间。

　　·设计师将在使用光学、电气和机械模拟工具方面获得更多的经验，这将带来更多高效、高性价比的设计。

　　·通过 LED 来选择色彩主题，用以代表驾驶者当天的心情，搭配服装。

　　·大型灯具设计公司和厂商已加入这一趋势，在产品组合中推出了越来越多的 LED 解决方案。

　　·借助 LED、光导和反射概念所带来的设计自由度，业界正在开启汽车功能性显示的新纪元。

　　结语

　　·LED 为汽车制造商提供众多无法拒绝的理由，让自己的产品具有创新的功能和造型特点。

　　·LED 通过降低能耗，可促进节能。

　　·若拥有适当的散热、光学、电学和机械设计，LED 灯和显示系统将具有高可靠性、高效率和高性价比等优点。

　　·LED 寿命更长，可靠性更高，将提高汽车的行驶安全性。

　　·LED 具有的众多颜色给汽车制造商提供另一个吸引顾客的手段，让他们有更多个性视觉的选择。