如何设计一套简单、准确调光汽车照明系统

夜间驾驶时，您可能很少会想到汽车的前大灯和尾灯，而我对这些照明系统中的很多设计元素却非常着迷：

车身造型师设计出令人赞叹的前大灯和尾灯轮廓和外形，激发消费者的购买欲望

政府监管机构关注光束的形状和亮度

系统架构师决定光源和功能

光学工程师开发了反光碗和玻璃特性

机械工程师选择材料并设计光源的物理结构

电气工程师设计电路为光源供电并与车载电子设备通讯。

鉴于灯光设计中涉及的众多学科，最终产品的开发过程也便自然而然地会有很多的设计选择。今天，我想谈谈其中的LED灯。

LED灯

和家用照明一样，汽车的外部照明之前也多采用白炽灯。随着发光二极管（LED）灯在家庭中的使用日益普遍，它在汽车市场也逐渐受到追捧。LED汽车尾灯和刹车灯便是一个例证。设计人员经常使用一组共享的LED串作为这两种车灯的光源。当驾驶员刹车时，刹车灯变亮，而尾灯则变暗。这一功能是设计人员通过驱动LED光源的电子设备中的调光功能实现的。

图1所示为驱动LED前大灯和尾灯的电子元件的框图。

 

 

 

图1：驱动汽车照明LED的典型架构的框图。

 

汽车LED前大灯和尾灯系统调光中的一些关键考虑因素包括：

带PWM的LED驱动器：如图1所示，LED驱动器，即向LED提供电流的电子电路，从定时器电路接收脉宽调制（PWM）信号。该PWM信号的占空比控制由LED驱动器驱动的平均电流，而平均电流又控制LED光源的亮度。因此，当驾驶员刹车时，来自LED的光变亮，而仅提示周围车辆和行人时，则光被调暗。电子设计工程师通常使用TI的555定时器集成电路（IC）生成PWM信号，该定时器集成电路（IC）广泛用于汽车、工业和其它很多行业。

占空比精度：基于555定时器的PWM信号的缺点是占空比的精度不足。影响占空比的555定时器IC参数在不同的IC上会各不相同；这意味着即使设计中的每个组件值都相同，一个555 IC定时器产生的占空比与另一个555 IC产生的占空比也可能会不同。而在汽车中，这就意味着左右两侧的尾灯亮度可能不同。解决这个问题的方法之一，是用以晶体为时钟源的微控制器代替555 IC，从而生成精确的占空比PWM信号。但是，这个解决方案需要使用更多的昂贵部件和更复杂的软件编程。另一种方法是在制造过程中校准尾灯的亮度。但是，这种方法要求电子设备支持校准，因而所需的生产时间更长，也会提高整体的产品成本。

反馈：第三种可能性是使用反馈。图2描述了这一方法。原理很简单：将PWM占空比与精确参考值进行比较，然后相应地调整定时器的电路输出。这种方法操作简单而且成本效益较高。

 

 

 

 

图2：框图中添加了反馈，用于提高TI 555定时器电路生成的PWM信号的精度。

我相信您会一定会问：这种方法有效吗？答案是肯定的！汽车照明的精密PWM调光LED驱动器参考设计中包含有相关的设计细节和测试结果。

希望我为汽车照明设计师又提供了一个有用的技巧。我相信，采用反馈来改善占空比精度的这个方法比其它方法更加简单，成本优势也更高。现在，尝试一下吧，不要忘了给我提供反馈！