Системы питания автомобильных светодиодных фар: глубокий анализ

Автомобильные светодиодные фары революционизируют наш опыт вождения в ночное время. Благодаря улучшенной энергоэффективности, долговечности и видимости, они быстро становятся предпочтительным выбором среди водителей. Этот блог предлагает глубокое изучение систем питания светодиодных фар, обсуждая их компоненты, управление температурой и влияние перебоев и колебаний питания. Будь вы энтузиастом автомобилей или просто интересуетесь технологией освещения, этот пост для вас.

Система питания является ядром автомобильных светодиодных фар, задача которой – регулировать и поставлять энергию светодиодам. В общем, его можно разделить на два типа: источники питания постоянного тока и линейные источники питания постоянного тока.

Классическая структура Buck

структура высокой эффективности Synchronous Buck

Это самые распространенные источники питания, подразделенные на стабильную и экономичную классическую структуру Buck и более эффективную, но дорогую структуру высокой эффективности Synchronous Buck. В зависимости от установки источника питания у нас есть две категории:

Встроенный источник питания

здесь источник питания интегрируется с корпусом лампы, обеспечивая компактный размер и стильный вид. Однако из-за пространственных ограничений мощность лампы несколько ограничена.

Внешний источник питания

в этой конфигурации источник питания отдельно от корпуса лампы, что способствует лучшему управлению теплом и поддерживает приложения высокой мощности. Этот дизайн более распространен из-за его практических преимуществ.

В этом новом варианте питания обычно используются малогабаритные микросхемы со встроенным МОП и контролем тока. Он достигает контроля постоянного тока с минимальными внешними резисторами и конденсаторами. Общие характеристики варьируются от 1,5 А до 3 А. Несмотря на меньший размер, этот источник питания обычно имеет меньшую эффективность и генерирует больше тепла. Следовательно, он часто располагается на другом конце медной пластины, на которой находится бусина лампы, для облегчения рассеивания тепла. Этот источник питания идеально подходит дляэкономичных светодиодных фар.

Автомобильные светодиодные фары, обладающие высокой плотностью мощности, в основном зависят от вентиляторов для охлаждения. Эффективное управление температурой, следовательно, критически важно. Все чипы источников питания для автомобильных светодиодных фар обладают возможностями управления температурой:

• Тепловое управление источником питания: источники питания уменьшаются, чтобы удовлетворить эстетические предпочтения и требования к миниатюризации, что создает проблему для теплового управления. Общая стратегия включает в себя включение функции управления температурой в чип управления питанием. Это снижает выходную мощность, когда внутренняя температура чипа достигает около 110°C – 140°C, тем самым контролируя тепло.

• Управление теплотой корпуса светодиодной лампы: для предотвращения потенциальных рисков, связанных с отказом вентилятора или проблемами с системой охлаждения, управление температурой корпуса лампы является жизненно важным. Обычно в корпус лампы встроен резистор NTC, и выходная мощность источника питания уменьшается по мере повышения температуры корпуса лампы, обеспечивая стабильность.

В дополнение к механизмам защиты от высокой температуры, источник питания также защищен от обратной полярности питания – общей ошибки. Структура на основе схемы BUCK с обратной полярностью питания может вызвать короткое замыкание, повредив источник питания и даже создав другие опасности.

Диоды Schott или MOSFET часто добавляют на вход блока питания для предотвращения опасностей, связанных с обратной полярностью питания. Диоды дешевле, но имеют большое падение напряжения, что приводит к значительным потерям и выделению тепла при работе в режиме высокого тока. В отличие от них, MOSFET, хоть и более дорогие, являются предпочтительным выбором.

Обычно светодиодные фары получают энергию от аккумулятора автомобиля, что минимизирует эффекты от перепадов напряжения. Однако следует обратить внимание на колебания напряжения во время запуска двигателя и ускорения. Для адаптации к 12-вольтовой системе питания большинства автомобилей и характеристикам популярной в настоящее время структуры питания с понижающим преобразователем большинство светодиодных фар используют светодиодные чипы на 9В (и немногие на 6В). Это снижает разницу в напряжении между двумя концами источника питания, что позволяет достигнуть более высокой эффективности. Однако некоторые производители предпочитают использовать светодиодные бусины на 12В. Однако некоторые производители предпочитают использовать светодиодные микросхемы с напряжением 12 В, поскольку напряжение аккумулятора после запуска автомобиля обычно составляет около 13,2 В, но это может быть не лучшим выбором для общего применения.

Для автомобилей с 24-вольтовой системой питания эффективность питания снижается, что приводит к увеличению генерации тепла. Идеальным решением было бы использование светодиодных бусин с более высоким номинальным напряжением (например, 21В) для соответствия 24-вольтовой системе питания. Однако, похоже, пока ни один производитель не принял этот подход.

Чтобы обеспечить долговечность ваших светодиодных фар:

• Размещайте источник питания вдали от объектов, генерирующих тепло.

• Дайте источнику питания несколько минут для охлаждения после продолжительного использования перед тем, как к нему прикасаться.

• Из-за ограничений по размерам блоки питания обычно не имеют внутреннего предохранителя. При установке необходимо убедиться, что провод питания проходит через предохранитель. Обычно это не вызывает проблем, поскольку оригинальная розетка в автомобиле обычно проходит через предохранитель, но будьте внимательны, если в проводку были внесены какие-либо изменения.

С учетом продолжающегося развития электронных компонентов, мы можем ожидать, что в будущем источники питания станут все более эффективными. Кроме того, удовлетворение индивидуальных потребностей пользователей приведет к появлению большего разнообразия интеллектуальных светодиодных фар на рынке.

Понимание системы питания светодиодных фар, важности управления температурой и влияния перепадов и колебаний напряжения критически важно для оптимизации их производительности и срока службы. По мере развития технологий светодиодные фары продолжат улучшаться, обеспечивая более безопасные и эффективные решения для освещения наших автомобилей.