CN203523109U - 亮度色温可调的led汽车前大灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种亮度色温可调的LED汽车前大灯，包括工作电源、保护电路、控制电路、采样电路、LED阵列和Buck-Boost电路；工作电源、保护电路、Buck-Boost电路、LED阵列依次连接；采样电路的输入端与LED阵列相连接，输出端与控制电路相连接；控制电路的输出端分别与保护电路、Buck-Boost电路相连接；LED阵列包括大功率的蓝光晶片、中功率的黄光晶片和小功率的红光晶片，并且在LED阵列表面采用荧光胶进行封装；蓝光晶片、黄光晶片和红光晶片并联，形成三个电路回路。该LED汽车前大灯可以满足汽车前大灯对各种照明环境的需求、亮度色温可调，并且设计逻辑合理、安全可靠、制造成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED车灯，具体涉及了一种可以调节亮度色温的LED汽车前大灯。
背景技术
自1960年第一个商用二极管诞生以来LED技术无论是其显示技术还是其照明技术都得到了巨大的提升。它为今后高效、节能、环保的照明工程带来了希望。LED 又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。发光二极管的实质性结构是由P 型半导体和N 型半导体组成的晶片，在P型半导体和N 型半导体之间有一个过渡层，称为PN 结。在半导体的PN 结上加正向电压，PN 结势垒降低，N 区得电子和P 区得空穴分别越过势垒进入P 区和N区，注入的少数载流子与多数载流子在复合时，多余的能量以光的形式辐出来，将电能转换为光能。
色温定义：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。LED色温是以绝对温度K 来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红 - 浅红 - 橙黄 - 白 - 蓝，逐渐改变，这就是我们常说色温可调。某光源与黑体的颜色相同时，黑体当时的绝对温度的光源。通过调节色温可以使LED发出不同颜色的光线，深红到蓝色温的光线穿透性逐渐变弱。
从LED的应用历史来看，早在1992年时已经有LED应用于第三刹车灯上的先例；而在2000年时则进一步的应用于尾灯、转向灯与刹车灯；到了2002年Audi A8率先将LED光源置于前置灯具内作为日行灯，开启了设计师与工程师们在前置灯具的想象空间。在之后的许多国际车展上都可以看到LED作为前照灯源的概念车。
国内LED车灯的发展的现状：
汽车LED灯在国内汽车上的使用率不足1%，与汽车LED灯使用率达30%的瑞士等国家相比有较大差距。目前制造LED汽车灯的主要制造商有：飞利浦照明，点亮科技，汇诚光电…等多家专业制造产商。随着LED技术的不断更新及LED车灯技术发展现状与趋势来讲，我国LED高位制动灯将进一步普及，价格稳步下降，LED后制动灯、转向灯和雾灯开始商品化，LED汽车灯具向个性化和艺术化方向发展，同时LED智能控制系统也将快速发展。
2012年全球汽车传统光源照明占整个照明光源总产量的10%左右，因此车用市场是最被看好的LED照明细分市场。目前LED已应用到汽车内部和外部，尤其是在汽车内部照明，彩色LED的应用已经非常成熟，例如用仪表灯、背光照明开关、汽车阅读灯或抬头显示系统等；汽车外部，主要是组合型LED尾灯，例如刹车灯、转向灯、停车灯组合而成的。但是LED 应用汽车前照灯仍然具有挑战性，即LED 不同于传统汽车光源的光学特性，使LED 应用于前照灯时要面临复杂的光学设计，并且国内外还没正式出台LED 汽车前照灯的相关标准；即LED 前照灯仍处于研发阶段。然而将LED应用到汽车的前大灯上是必然的趋势，这就需要我们针对汽车前大灯的特性，提出一种可靠的LED驱动方式以及LED亮度色温可调的技术方案。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可以满足汽车前大灯对各种照明环境的需求、LED亮度色温可调的设计逻辑合理、安全可靠、结构简单、制造成本低的LED汽车前大灯。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种亮度色温可调的LED汽车前大灯，包括工作电源、保护电路、控制电路、采样电路和LED阵列；其中，还包括Buck-Boost电路；所述的工作电源、保护电路、Buck-Boost电路、LED阵列依次连接；所述的采样电路的输入端与LED阵列相连接，输出端与控制电路相连接；所述的控制电路的输出端分别与保护电路、Buck-Boost电路相连接；所述的LED阵列包括大功率的蓝光晶片、中功率的黄光晶片和小功率的红光晶片，并且在LED阵列表面采用荧光胶进行封装；所述的蓝光晶片、黄光晶片和红光晶片并联，形成三个电路回路。
在本实用新型中，大功率、中功率、小功率的led功率范围值指一般常规的划分。如大功率led一般指1W以上的led；小功率led是普通led，一般指零点零几瓦左右的led；而中功率led则是介于前两者之间，如零点几瓦的led。
在本实用新型的电路设计中，LED的驱动电路采用了Buck-Boost电路拓扑结构来满足LED阵列对电压的要求。此电路拓扑结构直流增益（输出电压与输入电压之比）与占空比D（一个开关周期内，开通时间与周期的比值）有关。当电池电压低于LED 所需电压时，调节D > 0.5，使电路处于升压状态；当电池电压高于LED所需电压时，调节D < 0.5，使电路处于降压状态。LED是电流控制的电流型元件，亮度与流过的电流成正比，通过改变电流波动，可使电压LED的亮度变化。而LED阵列，采用了一颗大功率蓝光晶片、一颗中功率红光晶片和一颗小功率黄光晶片集成封装并采用荧光粉激发方式得到高光通量、高显色性的白光LED；即在在水平大功率基板上分别固一颗大功率蓝光、中功率黄光以及小功率红光，三颗晶片分别采用三条电流回路，再在其表面封装荧光胶，蓝光晶片激发荧光胶产生色温在6000K左右的正白光，通过控制黄光晶片的电流从而实现2700k～10000k的白光色温可调；通过控制红光晶片的电流从而实现白色光色显指数可调。通过控制电流大小从而实现0～100%亮度可调。
作为本实用新型进一步改进，该LED汽车前大灯还包括与蓝光晶片的电路板固定安装的散热器。
作为本实用新型的上述技术方案的进一步说明，上述的散热器采用铝质散热器，并且在散热器和蓝光晶片的电路板之间还填充有一层导热介质。LED工作时所产生的热量通过传导方式经由电路板被传导到热传导率较好的铝质散热器上，铝质散热器的翼片与空气大面积接触将热散发开来；其间填充了导热介质，可以更有效地减小散热器和电路板之间的热阻。导热介质采用本领域常用的导热材料即可，如导热硅胶片、导热硅脂等等。
作为本实用新型的上述技术方案的进一步改进，在散热器附近还设有一风扇。加装风扇进行强制对流，可以缓解散热器温度不均匀情况，实现更好的散热效果。此散热方案合适大中型车类型。比如：大货车；大客车等。
作为本实用新型的上述技术方案的进一步说明，上述的散热器采用半导体制冷片；所述的蓝光晶片的电路板与半导体制冷片的冷端面接触安装。在采用半导体制冷片作为散热器时，我们还可以在其冷端面上加装一个温度传感器，连接一个智能温度控制电路，可以实现对LED灯的温度保持在一定范围内。在其热端面可以加装风扇进行强制强制对流，加快散热。此散热方案合适小中型车，特别是高档轿车。智能温度控制电路可以融合到本实用新型固有的控制电路中，也可以单独设置，与固有的控制电路并联在本实用新型的电路中。
半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接而成一个电偶对。 当直流电流从N极流向P极时，上端产生吸热现象，此端称冷端而下面下端产生放热现象，此端称热端如果电流方向反过来，则冷热端相互转换。由于一个电偶产生热效应较小（一般约 IKcal／h）所以实际上将几十。上百对电偶联成的热电堆。所以半导体的致冷即一端吸热一端放热，是由载流子（电子和空穴）流过结点，由势能的变化而引起的能量传递，这是半导体致冷的本质，即帕尔帖效应。
半导体制冷片作为散热器，在技术应用上具有以下的优点和特点：1.不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。2.半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。3.半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。4.半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。
作为本实用新型的上述技术方案的进一步说明，上述的工作电源采用蓄电池。
在本实用新型中，保护电路和采样电路的电路设计采用通常的设计即可，只要能实现相应的电路功能。控制电路是基于PWM控制芯片设计的控制电路，其电路结构设计亦是采用本领域的通常的设计即可。
本实用新型的工作原理：Buck-Boost 电路将蓄电池电能变换后对LED阵列供电，采样电路对流过LED的电流采样，将信号传到控制电路。控制电路分析采样信息，调节Buck-Boost 电路中开关管的占空比，保证通过LED 电流恒定;当电路出现异常时，通过控制保护电路切断电源，保证LED不受损害。
本实用新型的优点：
1.在本实用新型的技术方案中，我们采用了Buck-Boost电路作为驱动电路，并采用了一颗大功率蓝光晶片、一颗中功率红光晶片和一颗小功率黄光晶片集成封装并采用荧光粉激发方式得到高光通量、高显色性的白光LED；从而可以满足汽车前大灯对各种照明环境的需求，可根据道路情况调节亮度和色温，解决了传统光源只能调节亮度不能调节色温的矛盾。比如：晚上路况良好的城市路面把灯光调节偏白，加强视野清晰度；大雾路段可以把LED前大灯的亮度调高，颜色偏黄加强光线的穿透性，增加视野距离。甚至可以取消传统的雾灯，节约成本。
2.本实用新型加装了铝质散热器或是半导体制冷片，有效解决了大功率LED灯的散热问题，延长其使用时间，保证其工作的稳定性。
3.产品具备了LED本身的特点和优点：（1）：寿命长，一般可达几万乃至十万小时。有人认为如果未来的汽车照明灯使用LED，整个汽车使用期限将不用更换灯具。（2）：高效率、低能耗。LED光源不需要滤色就能直接产生汽车灯具需要的红色、琥珀色等颜色，无损耗，电能利用率高达80%以上。（3）光线质量高，属于环保产品基本上无辐射，“绿色”光源。（4）LED的结构简单，内部支架结构，四周用透明的环氧树脂密封，抗震性能好。（5）点亮无延迟，亮灯响应速度快。（6）适用低电压工作。
4.LED占用体积小，设计者可以随意变换灯具模式，令汽车造型多样化。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种亮度色温可调的LED汽车前大灯，包括蓄电池、保护电路、控制电路、采样电路、LED阵列和Buck-Boost电路；所述的蓄电池、保护电路、Buck-Boost电路、LED阵列依次连接；所述的采样电路的输入端与LED阵列相连接，输出端与控制电路相连接；所述的控制电路的输出端分别与保护电路、Buck-Boost电路相连接；所述的LED阵列包括大功率的蓝光晶片、中功率的黄光晶片和小功率的红光晶片，并且在LED阵列表面采用荧光胶进行封装；所述的蓝光晶片、黄光晶片和红光晶片并联，形成三个电路回路。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于：该LED汽车前大灯还包括与蓝光晶片的电路板固定安装的散热器。所述的散热器采用铝质散热器，并且在散热器和蓝光晶片的电路板之间还填充有一层导热介质。在散热器附近还设有一风扇。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于：该LED汽车前大灯还包括与蓝光晶片的电路板固定安装的散热器。所述的散热器采用半导体制冷片；所述的蓝光晶片的电路板与半导体制冷片的冷端面接触安装。
实施例4：
本实施例与实施例3的区别在于：在半导体制冷片的冷端面上加装一个温度传感器，并且增设一个智能温度控制电路，可以实现对LED灯的温度保持在一定范围内；在其热端面可以加装风扇进行强制对流，加快散热。
Claims (6)
1. 一种亮度色温可调的LED汽车前大灯，包括工作电源、保护电路、控制电路、采样电路和LED阵列；其特征在于：还包括Buck-Boost电路；所述的工作电源、保护电路、Buck-Boost电路、LED阵列依次连接；所述的采样电路的输入端与LED阵列相连接，输出端与控制电路相连接；所述的控制电路的输出端分别与保护电路、Buck-Boost电路相连接；所述的LED阵列包括大功率的蓝光晶片、中功率的黄光晶片和小功率的红光晶片，并且在LED阵列表面采用荧光胶进行封装；所述的蓝光晶片、黄光晶片和红光晶片并联，形成三个电路回路。
2. 根据权利要求1所述的亮度色温可调的LED汽车前大灯，其特征在于：该LED汽车前大灯还包括与蓝光晶片的电路板固定安装的散热器。
3. 根据权利要求2所述的亮度色温可调的LED汽车前大灯，其特征在于：所述的散热器采用铝质散热器，并且在散热器和蓝光晶片的电路板之间还填充有一层导热介质。
4. 根据权利要求2或3所述的亮度色温可调的LED汽车前大灯，其特征在于：在散热器附近还设有一风扇。
5. 根据权利要求2所述的亮度色温可调的LED汽车前大灯，其特征在于：所述的散热器采用半导体制冷片；所述的蓝光晶片的电路板与半导体制冷片的冷端面接触安装。
6. 根据权利要求1-3，5任一所述的亮度色温可调的LED汽车前大灯，其特征在于：所述的工作电源采用蓄电池。
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