LED在汽車照明中應(yīng)用前景及剎車電路設(shè)計(jì)

孔繁昊 陳玉玲* 沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 前言

汽車的普遍推廣隨之帶來(lái)的是照明用電的快速增加，這不僅增加大量的電源投資，而且污染也會(huì)隨之產(chǎn)生。因此如何節(jié)能環(huán)保的照明引起人們廣范關(guān)注。綠色照明工程計(jì)劃必將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 LED使用優(yōu)勢(shì)

2.1 節(jié)能

LED是冷光源用過(guò)半導(dǎo)體發(fā)光。所以其自身照明對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染，與白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率可以達(dá)到90%以上。在同樣亮度下，耗電量?jī)H為普通白熾燈的1/10，熒光燈管的1/2。

2.1 環(huán)保無(wú)污染

LED是一種綠色光源。LED燈由于是直流驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有頻閃；沒(méi)有紅外和紫外的成分，沒(méi)有輻射污染，顯色性高并且具有很強(qiáng)的發(fā)光方向性；調(diào)光性能好，色溫變化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)誤差；冷光源發(fā)熱量低，可以安全觸摸；這些都是白熾燈和日光燈達(dá)不到的。它既能提供令人舒適的光照空間，又能很好地滿足人的健康需求，是保護(hù)視力并環(huán)保的健康光源。同時(shí)LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒(méi)有污染。

2.3 發(fā)光效率高

常見的白熾燈、鹵鎢燈等其發(fā)光所需能量大部分都轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，而LED與其它燈不同，其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國(guó)均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大的提高。

2.4 使用壽命長(zhǎng)

普通燈通常采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，其燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈。

以白熾燈為例，白熾燈使用時(shí)間可達(dá)2000小時(shí)，而LED使用時(shí)間可達(dá)50000小時(shí)。由此可見LED的使用會(huì)大大減少換燈的頻率。

2.5 響應(yīng)速度快

以剎車燈和方向指示燈為例，假設(shè)車輛時(shí)速為125公里/小時(shí)，即35米/秒時(shí)，白熾燈的熱啟動(dòng)時(shí)間約為250毫秒，而與白熾燈相比，LED可提早約8米距離發(fā)出剎車警告，從而有效避免汽車相撞。轉(zhuǎn)彎指示燈也是如此。

3 LED車用剎車燈的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)汽車剎車燈的工作模式為：行駛由單片機(jī)PWM控制，得到亮度為額定值的30%～50%左右，當(dāng)剎車時(shí)汽車由單片機(jī)輸出完全的低電平，得到100%的亮度。

3.1 基于LED剎車燈的總體框圖設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)將12V汽車蓄電池電壓提升到34V以上，驅(qū)動(dòng)3路各20只串聯(lián)的LED燈發(fā)光的電路。

硬件電路主要由單片機(jī)控制電路，升壓電路，驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)光二極管電路組成。圖1所示為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖：

圖1 電路硬件結(jié)構(gòu)

升壓電路由MC34063組成，可將外接電源進(jìn)行升壓，滿足LED發(fā)光需求，并輸出。該電路主要由二極管、電阻、電感、電容構(gòu)成。升壓電路圖如圖2所示：

圖2 升壓電路圖

電路中選用單片機(jī)控制電路時(shí)選用AT89C51系列單片機(jī)16引腳封裝。由于汽車上是12V直流電源，而AT89C51單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓在3.3～5.5V左右，所以不能直接將汽車上的電源接在單片機(jī)上。故需利用CW0805來(lái)輸出5V穩(wěn)定電源。圖3恒流電源電路圖：

圖3 穩(wěn)壓電路圖

4 結(jié)束語(yǔ)

LED具有節(jié)能、無(wú)污染、發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)燈一系列優(yōu)點(diǎn)，在日后必將成為汽車照明中不可缺少的光源。但其仍有需要改進(jìn)之處，本文不僅詳細(xì)介紹了LED，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)剎車燈電路，達(dá)到了預(yù)期效果，可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

[1]沈仁元、吳勇.數(shù)字電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[2]周太明、宋賢杰.LED-21世紀(jì)照明新能源.照明工程學(xué)報(bào)，2001