试论温度补偿技术在led车灯上的应用

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1、试论温度补偿技术在LED车灯上的应用　　摘要：文章讲述了温度补偿技术在汽车LED尾灯上的应用。通过单片机控制，从系统上解决了LED供货不定Bin级及LED本身光衰带来的光通量问题，从设计到实际应用使尾灯光通量处于长期稳定状态状态，符合国家标准，并且很好地保持高度一致性，提高了行车安全。　　关键词：LED车灯；尾灯；光通量；光衰；位置灯；温度补偿技术文献标识码：A　　中图分类号：TP306文章编号：1009-2374（2016）20-0040-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016

2、.20.018　　灯光是安全行车的保障，当前，LED照明技术在车灯上的应用已成为一个热门领域，各大整车企业、零部件公司、学校及科研机构都开展了深入研究及应用。而实现这些系统方案的零部件公司，如海拉、法雷奥等在LED车灯技术上领先全球，基本垄断了LED车灯业务。技术以及严格的标准和法规都是后来者难以逾越的门槛。如在尾灯设计上，法规对于位置灯、制动灯的照度上下限值有着严苛的要求。但LED芯片制造中固有的光学离散以及机构造型的高要求导致配光设计十分困难，因此如何保证符合法规及车企要求的稳定的车灯光输出，成为一个重要的技

3、术难题。　　1法规对汽车LED尾灯照明的要求　　本文的设计是尾灯，实现制动灯和后位置灯复合功能。我国机动车标准《汽车及挂车前位灯、后位灯、示廓灯和制动灯配光性能》（GB45920-2008）对车灯有明确的光学要求限制：（1）在任一可见方向上，一个发光强度级制动灯的发光强度应不低于0.3cd，两个发光强度级制动灯的发光强度，用于白天的不应低于0.3cd，用于夜晚的不应低于0.07cd；（2）对于与制动灯混合的后位灯，两灯同时点亮和单独点亮后位灯，在h-h上下5°和v-v左右10°所围成的范围内，测量的发光强度之比，

4、应至少为5∶1。若制动灯具有两个发光强度级，则在夜晚条件下必须满足此要求。　　2产品设计及技术难点　　本设计中，LED尾灯通过两段光导实现尾灯的整体亮灯线条造型。因为造型及结构限制，主电路驱动模块与LED分两块PCB设计，根据车身侧输入源通过驱动板的PWM调节控制，实现制动灯、后位置灯的功能。我们选用的OSLON某型号LED，表1是本设计的尾灯参数要求。经过充分考虑各种生产零部件尺寸误差和损耗，计算需要的设计余量及整灯性能，反推出单颗LED必须满足的光通量范围，如表1所示，约使用4pcs，即可满足法规要求。　　表

5、2使本设计使用LED的BIN规格，这是目前市场上能稳定出货的最大光输出的LED。这里的数值是厂家出厂测试的最大值，通常是额定电流上电后1秒钟的测量值。为了满足设计要求，我们使用的电流大于额定电流，使LED输出光通量加大。这种做法是可行的，只要散热条件良好。如表2所示，LED行业的通行规则是随机供货三个Bin，光通量范围不同，所以车灯设计者必须考虑如何让三个Bin的LED都能使产品满足光通量的限定，即法规要求的1分钟和30分钟光通量测试。4　　这里就出现了技术难点，设计光通量的比值（最大值/最小值）要求太小，位置灯

6、在2lm，而从表2看出LED自身的一个Bin的最大值偏差范围已经接近于这个值了，这意味着即使只使用一个Bin且驱动的电流精度误差近似为0，也无法满足要求。因为随着温度的升高，LED结温上升，光通量在急剧下降。通过改变驱动上面调整电流的电阻是没用的，因为那只是去改变电流来匹配LEDBin，提高电流精度，并不能使光通量稳定。因此要保持稳定的光通量，驱动输出的电流应该要动态调整。本文实现的方法就是根据LED在点亮后，用单片机跟随驱动板或灯板的温度上升与LED亮度衰减的负相关规律，来动态调整驱动LED的电流。我们称之为温

7、度补偿技术。　　3温度补偿技术的控制方案及原理4　　图1是本设计的驱动控制电路构架图。电路采用线性恒流控制，5V电压调整模块为单片机MCU及恒流控制提供电源和参考电压，我们设计了一个热敏电阻NTC设计在LED的PCB上，这样能得到较精确的采样数据，反映出LED的温度变化。MCU外接NTC监控温度变化，输出PWM信号到线性恒流进行调光。设计采用的是一个低端配置8脚的性价比较高且通用的单片机PIC12F683。当车灯刚上电时，由于这时候LED结温较低，光效较高，为了达到限制的光通最大值即法规的一分钟测试值，MCU输出

8、的PWM占空比较小，使通过LED的电流较小。随着LED结温的上升，即反映在NTC的温度变化上，阻值变化，反馈至MCU上。LED结温上升，光效下降，此时MCU加大占空比，LED电流增大，从而使LED光通量保持在一个稳定的水平。因此，在系统稳定后的测试时，车灯仍然能满足法规的30分钟值。反之，如果由于某种原因导致温度降低，MCU控制又会减小电流以维持光通稳定。总而言之，MCU