LEDヘッドランプは、形と機能で進化します

LEDヘッドランプは、形と機能で進化します

一つは一般照明用のソリッドステート照明(SSL)のサージに特に相対想像のとおり、LEDヘッドライトは、フォームや自動車ヘッドランプにおけるLEDアプリケーションのfunctionDespiteいくつかの輝くの例で進化、普及率はまだのように急速に成長していません。 自動車用途は、ユニークな設計上の課題を提示し、コストが比較的高いまま。 LEDは、しかし、ヘッドライトに独自の機能を追加することを約束します。 そして、我々は、堅牢な機能を備えたヘッドランプシステムを得ることができるデザインオプションを紹介します。 

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あなたは、一般的な照明と自動車照明の間に引くことができる類似点があります。 私たちは皆、まだ従来のタングステンフィラメント電球を覚えています。 一般的に米国の家庭の大部分で使用さ40Wと60Wの白熱電球は、2013年の終わりに、米国で製造され、又は輸入されることから禁止されました。 しかし、彼らはまだ購入することができます。 また、75Wと100W電球が2012年に段階的に廃止されたことに留意すべきです。


その崩壊の原因は、米国環境保護庁(EPA)によって要求されるより良好な電気-光出力効率の必要性によるものでした。 (:米国エネルギー情報局ソース)の移行のための主な理由は、住宅用、家庭用照明は消費電力の約14%を占めているという事実に低い電力消費(したがって世代)を支援することでした。 そこで固体が等価LED、ルーメン出力の同等の量を生成するために、電力の約1/8を必要とする、私たちの現代世界にその方法をしました。



図1は、この図は、マトリックスLEDヘッドライトが光を分散させる方法を示しています。 

SSL電子同等の白熱電球から進化照明の変化のこのシーケンスは、車両用灯に自動車産業で発生する電流の移行に類似しています。 赤色LEDは、10年以上のテールライトに使用されてきたが、それはごく最近のLED採用率の大幅な進歩を遂げてきた車のインテリアと前方照明照明システムの変化です。 例えば、LEDは、内部インジケータライトの70%以上で、機器のディスプレイバックライトは45%を超えて検出されました。 今日は約5%で55%を超えるとヘッドライトで日中走行用ライト(DRL)とは対照的。 これは、ヘッドランプ(ロービーム、ハイビーム、フォグランプ)が最大のチャンスを表しているが、彼 らはまた、浸透以上であることを皮肉です! この明らかなパラドックスの主な理由の一つは、消費者が支払う意志がある価格でそれらを実装するための自動車メーカーのコストです。


自動車のヘッドライト 
我々は低ヘッドランプの採用率の背景に入る前に、それがなぜ多くのドライバーを理解することが有用である、とさえOEMメーカー、LED照明製品を好みます。 これらとしては、以下に限定されるものではありません。 
1.Performanceと設計の柔軟性。 LEDは、それらのフォームファクタに設計の柔軟性を可能にし、調光機能の広い範囲を提供します。 人間の目は光出力の小さな違いに非常に敏感であることに注意してください。 
2.Energy省と低CO2排出量。 LEDは、それによってそれらに電力を供給するのに必要なエネルギーを削減、より良い電力効率を持っているが、彼 らはまた、有意に長いライフサイクルを持っているだけでなく。 
3.Cost。 これは直感に反するように見えるかもしれないが、非ヘッドランプのアプリケーションでは、継続的なコストが低下し、耐久性の向上、および優れた品質は、LED最終顧客価値の新基準ました。 
4.規制。 DRLsとヘッドランプのための要件を指定する政府規制、ならびに他の照明用途では、LED照明の需要が増加しています。 

これは、アウディは一般的には、実質的に任意の外部の自動車照明アプリケーションでのLEDの使用に来るときリーダーであると考えている人には驚きとして来るしない場合があります。 同社の有名な「眉」DRLsは彼らのバックミラーでそれらを見ている人には非常に顕著です。 また、2004年アウディR8のLEDヘッドランプを使用した最初の。 また、同社はよくビーム(ビームステアリングの一例を図1に示されている。1)を操縦することができ、そのマトリックスのヘッドランプのために知られています。



イチジク。 2. LT3956 ICは、広い調光範囲でLEDの直列ストリングを駆動することができます。 

では、なぜそれがヘッドライトをLEDであることが取り出さだけでなく、自動車のLED照明の他の形態で使用されるLEDがありますか? まあ、答えは、もちろん、コストです。 ヘッドランプ内のLEDを使用することの代替案は、白熱電球、ハロゲン電球、または高輝度放電(HID)キセノン電球です。 匹敵するLEDは100%、ハロゲンヘッドライトよりも(もともとヨーロッパで1962年に導入したが、1978年まで米国で採用されていない)とHIDキセノン電球よりも同じくらいの1.5倍以上までの費用がかかります。 HIDキセノンヘッドランプに匹敵する性能を達成することは、低性能のハロゲン代替のためのよりもはるかに高価なLEDソリューションを必要とします。 ところで、ヘッドランプキセノンHID最初は1991年のBMW 7シリーズに登場しました。


どこLEDが合います 

一般的に言えば、LEDヘッドライトは、その発光に関するハロゲンとHIDランプの間に積み重ねられたが、彼 らははるかに集中光線を提供し、また、異なる形状を生成するように制御することができますされています。 また、その小さなサイズのおかげで、LEDは、自動車メーカーは完全に彼らのモデルに一致した形状とアセンブリのすべての種類を作成することができるというのは、素敵な操作を可能に。


彼らが点灯としてLEDは熱を放出していないが、電気は、このように隣接するアセンブリおよび接続ケーブルの潜在的なリスクを作成し、通過するとき、彼らは、エミッタの下部にある熱の一定量を作成してください。 このため、LEDヘッドランプは、融解からそれらを保つために、このようなヒートシンクやファンなどの冷却システムが必要です。 さらに、これらの冷却システムは、エンジンベイ、まともな温度を維持するためにいくつかの他のシステムのためにそれほどクールエリアに位置しています。 これは、LEDヘッドライトは、車両に設計および実装することが困難とのHIDよりも、より高価であり、もう一つの理由です。



イチジク。 示さ3. I2C 8-スイッチマトリックス調光LEDドライバICです。 
LEDはまた、次世代のヘッドライトのための唯一の選択肢ではないかもしれません。 米国の貿易プレスの最近の記事ではアウディは現在、高性能R8にオプションのレーザー高ビームを持っていると述べました。このシステムは、非常に高いビームが上に残り、でも前に最大8つの車で、自分自身を調整することができます先にそれを走行する車両に光を輝かせないで優れています。 LED高ビームと比較すると、アウディのレーザースポットライトはドライバーより長い距離の可視性を可能にする限り道路(500フィート以上)下に2倍の光を投げることができます。 


ICは、LEDの採用を促進

今度はLEDの駆動における課題に対処しましょう。 すべてのことは、光出力を作成するために必要とされるが、フィラメントに電流を通過させることである白熱電球とは異なり、LEDは(図2)、それらを駆動するために特化した集積回路(IC)を必要とします。


LEDドライバICが今日持っている必要があります一つの重要なパフォーマンス機能は十分にLEDを調光する機能です。 LEDは、LEDの明るさを変化させるために、DC電流レベルは、LEDの輝度に比例した定電流で駆動されるので、LEDの電流を制御することにより光を調光する二つの方法があります。 
第一の方法は、LED DC電流レベルを一定LED電流レベルを下げることによって比例して低減されたアナログ調光です。 LED電流を低減するカラーLEDまたはLED電流の不正確な制御の変化をもたらすことができます。 第二の方法は、デジタルまたはパルス幅変調(PWM)調光です。 PWM調光は人間の目で知覚ではありません100ヘルツ、で以上の周波数でLEDをオン及びオフに切り替えます。 LEDドライバICによって設定されるLED電流時に高い調光比の間に一定のLEDの色を維持し、同じレベルのままでPWM調光デューティ・サイクルは、LEDの輝度に比例しています。 いくつかの用途では、1:PWM調光のこの方法は、3000の比率で使用することができます。 
具体的には、高輝度LEDを駆動する場合には、リニアテクノロジーのLEDドライバICを満たす入力電圧範囲及び必要な出力電圧の両方を変換トポロジーのLEDの構成の多くの異なる種類のために十分な電流と電圧を供給することが可能であるだけでなく、電流要件。 このような高輝度LEDドライバICは、典型的には次の資質を持っています: 
1.広い入力電圧範囲 
2.Wide出力電圧範囲 
3.高効率変換 
4.Tightly規制LED電流マッチング 
5.Lowノイズ、固定周波数動作 
6.Independent現在および調光制御 
7.広い調光範囲比 

最小限の外付け部品で8.コンパクトフットプリント


典型的なヘッドランプ回路内の1つの特定のLEDドライバICをさらに詳しく見てみましょう。 新しいLT3965は、80Vの入出力が可能であり、定電流、定電圧変換器を実現することができます。 このトポロジでは、高電流LEDを(図3)を駆動することを可能にします。 これは、内部調整された7.15Vの電源で駆動され、3.3Aで84Vから定格内部ローサイドNチャネル・パワーMOSFETを備えています。 固定周波数、広範囲の電源電圧と出力電圧にわたって安定した動作で電流モード・アーキテクチャにより。 グランド基準電圧のFBピンはいくつかのLED保護機能の入力として機能し、また、それが可能コンバータが定電圧源として生成することを可能にします。 周波数調整ピンは、効率、性能、または外付け部品サイズを最適化するためのユーザプログラム1 MHzの100 kHzのからの周波数を調整することができます。


LT3956は(一般的にハイサイド電流センスと呼ばれる)のLEDストリングのハイサイドで出力電流を検出。 これは、LEDを駆動する昇圧、降圧、または昇降圧モード構成を可能にするための最も柔軟な方式です。


LEDの低レベルの普及率は、今日ヘッドランプにもかかわらず、パフォーマンス機能の進歩は、自動車がはるかに長いため、LEDヘッドランプを見送るために製造してはあまりにも魅力的です。 理由は、ドライバ、ボディスタイリングの柔軟性、エネルギーの節約、および純粋な美貌のための改善された安全性を含んでいます。 そして、我々はすべての車のルックスは、私たちはそれを購入したい行うことを知っています。 あなたの周りに運転しているとき、あなたはあなたのバックミラーで見ると、その中に大幅な増加とLEDヘッドランプの使用を参照しようとしているので、マトリックス照明を監視します。