現(xiàn)在，歐洲法律規(guī)定機(jī)動(dòng)車輛必須配備日間行車燈。 自 2011 年 2 月起新制造的小汽車和 2012 年 8 月起新制造的商用車輛強(qiáng)制安裝日間行車燈。 既然現(xiàn)在法律規(guī)定車輛上需要安裝日間行車燈，如此便為小汽車和廂式車設(shè)計(jì)人員提供了許多機(jī)會(huì)，從而在多個(gè)方面改進(jìn)駕駛體驗(yàn)和各自的品牌形象。

這些改進(jìn)的關(guān)鍵在于改用了發(fā)光二極管 (LED) 固態(tài)技術(shù)。 由于核心工藝的量子效應(yīng)得到改進(jìn)，現(xiàn)在可以穩(wěn)定獲得汽車所需的可靠性水平及高亮度 LED。

LED 燈比傳統(tǒng)的白熾燈具有更高的能效。 據(jù)測(cè)算，在傳統(tǒng)車輛中相比傳統(tǒng)燈泡，低功耗的日間行車 LED 燈每 1000 公里能節(jié)省兩升汽油。 此外，它們還可增加插電式混合動(dòng)力和電動(dòng)車的有效范圍。

LED 日間行車燈的另一大優(yōu)勢(shì)是元器件可靠性更高。 LED 的有效使用壽命在十年以上，這意味著在車輛使用壽命期間無(wú)需進(jìn)行更換。 由于對(duì)更換空間的要求并不如白熾燈那樣重要，這也為制造商在造型和設(shè)計(jì)方面提供了更大的靈活性。

此外，相比白熾燈而言，LED 所需空間更小，可將日間行車燈放置在各種位置 —— 這些均有助進(jìn)一步提升汽車制造商的品牌形象。 例如，設(shè)計(jì)師可以利用與制造商徽標(biāo)相呼應(yīng)的 LED 燈串形態(tài)，或者根據(jù)車輛輪廓設(shè)計(jì)更具美感的形狀。

圖 1：LED 日間行車燈可實(shí)現(xiàn)獨(dú)樹一幟的造型設(shè)計(jì)。

日間行車 LED 燈能夠更好地應(yīng)對(duì)駕駛條件的變化。例如，在霧天時(shí)會(huì)增加輸出，在停車時(shí)會(huì)降低亮度。 因此，有效控制 LED 燈串的調(diào)光是對(duì)電源控制器的關(guān)鍵要求。 但這并不是唯一的要求。

無(wú)論是日間行車燈，還是夜間行車燈，汽車環(huán)境都對(duì) LED 前大燈的設(shè)計(jì)有著諸多影響。 在這些設(shè)計(jì)中，所有用到的元器件均需要根據(jù) AECQ100 和 TS16949 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)并達(dá)到相關(guān)要求。 它們必須能在較廣的溫度范圍內(nèi)工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了面向消費(fèi)者的應(yīng)用要求。其中的關(guān)鍵零件，溫度范圍需達(dá)到 +125°C。 由于前端電子控制單元相距較近，低電磁干擾顯得尤為重要。

LED 電源和控制電路需要達(dá)到特定的電氣要求。 即使在機(jī)動(dòng)車的正常工作條件下，電源電壓的范圍也可達(dá)到 9 - 16 V。在從亞北極到熱帶的廣泛溫度條件范圍中行車時(shí)，這一電壓足以為電池充電。 然而，實(shí)際電壓很容易超出這些限值。

從意外的反向電池連接、到應(yīng)急啟動(dòng)條件下 12 V 電池電壓的翻番、再到導(dǎo)致負(fù)載突降的故障，輸入電壓都可能會(huì)發(fā)生較大的變化。例如，當(dāng)電池因?yàn)殡娎|松動(dòng)而從交流發(fā)電機(jī)斷開時(shí)，就可能發(fā)生負(fù)載突降故障。 此時(shí)，交流發(fā)電機(jī)會(huì)嘗試為斷開連接的電池充電，繼而形成瞬時(shí)電壓峰值。

即使采用集中式負(fù)載突降鉗位電路，元器件也需要能處理最高 60 V 的輸入電壓。在汽車的電氣系統(tǒng)中，雖然通常都內(nèi)置有保護(hù)機(jī)制，但仍需要有保護(hù)電路，對(duì)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路和超溫等條件提供保護(hù)。

除了這些故障條件外，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟停技術(shù)的引入，對(duì)能效設(shè)計(jì)亦更加關(guān)注，這意味著需要注意更加廣泛的工作電源范圍。 在車輛重新發(fā)動(dòng)，準(zhǔn)備從靜止位置開動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電流的大量需求會(huì)將電池電壓拉低到 9 V 以下，通常會(huì)低至 6 V。LED 驅(qū)動(dòng)器所面臨的挑戰(zhàn)就是要提供適當(dāng)調(diào)節(jié)的輸出電壓和 LED 電流，確保 LED 亮度即使在承受 30 V 或更高的電壓峰值時(shí)也不會(huì)改變。

單一的穩(wěn)壓器拓?fù)洳蛔阋詰?yīng)對(duì) LED 控制器的應(yīng)用范圍。 在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，LED 電路需要用作升壓穩(wěn)壓器，為更長(zhǎng)的 LED 燈串提供更高的電壓，但在電源電壓升高時(shí)，該電路需要臨時(shí)切換到降壓工作狀態(tài)，提供較低的電壓。 對(duì)于低電壓 LED 鏈，需要降壓配置。 Diodes 的 ZXLD1371 可以在降壓、升壓或升降壓模式下工作，避免了汽車設(shè)計(jì)師為不同的布局配置使用不同的 LED 控制器。 升降壓模式能夠有效地響應(yīng)在驅(qū)動(dòng) LED 燈串時(shí)所需的電源電壓變化。 400 kHz 的開關(guān)頻率則可提供高效的電壓調(diào)節(jié)。

圖 2：ZXLD1371 LED 驅(qū)動(dòng)器控制器的功能框圖。

更改檢測(cè)電阻器等支持元件的排列結(jié)構(gòu)，可在控制器不同的功率控制模式之間實(shí)現(xiàn)切換。 Diodes 網(wǎng)站提供了計(jì)算器輔助設(shè)計(jì)軟件，可提供全自動(dòng)的元器件方案，進(jìn)而加速開發(fā)和原型設(shè)計(jì)。

該器件采用了改良的遲滯控制算法，可在三種模式下提供較高的電流精度。 電流精度對(duì)確保 LED 在電源電壓變化下以及在不同的 LED 陣列之間提供一致的色彩和輸出水平至關(guān)重要。 其設(shè)計(jì)可確保偏差不超過(guò) 5 %，并在車輛正面的兩個(gè)或更多個(gè)前向燈陣列之間實(shí)現(xiàn)出色的視覺(jué)匹配。 該器件支持板載的脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 調(diào)光模塊，可在 1000:1 的比率下控制 LED 燈串的亮度，能夠在行車能見(jiàn)度降低時(shí)增加輸出，在停車時(shí)將亮度降至非常低的水平。

ZXLD1371 可在 5 V 到 60 V 電源范圍下工作，能夠滿足滿電池電壓和交流發(fā)電機(jī)電壓的支持要求，包括負(fù)載突降等情況。 該控制器將在最高 +125°C 的溫度下工作，并配有 LED 燈串熱保護(hù)回路，可確保在高溫條件下不會(huì)受到過(guò)多的電流應(yīng)力。

集成的故障報(bào)告功能有效集成了其余的車輛電子元件。 兩個(gè)引腳用于進(jìn)行故障診斷。 標(biāo)志引腳發(fā)出故障信號(hào);另一個(gè)多級(jí)狀態(tài)引腳則提供有關(guān)故障性質(zhì)的進(jìn)一步信息，如超溫。

此類集成 LED 控制器不僅可降低整個(gè)車輛設(shè)計(jì)范圍所需的庫(kù)存，還可消減板載元器件的數(shù)量，節(jié)省電路板空間，并簡(jiǎn)化制造。 ZXLD1371 依照 AECQ100 和 TS16949 標(biāo)準(zhǔn)制造，能夠輕松集成到全新的汽車設(shè)計(jì)中，從而確保制造商將 LED 日間行車燈的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。