LED車內氛圍燈設計

張軍

【摘 要】LED車內氛圍燈是以發光二極管作為光源的照明設備，由于其具有高光效，壽命長，節能環保，點陣排列，形態自由，色彩多樣等與傳統車內照明設備相比明顯的優勢，除節能效果顯著外，還能提高照明效果改變車內氛圍。所以成為國內外汽車照明企業設計研發的主流方向。本文分析LED技術的背景，針對用戶功能需求，提出了車內儀表板、中控臺、迎賓燈等燈具設計，采用模塊化設計方法，控制各個燈組。

【關鍵詞】三基色混光；半導體發光二極管（LED）；模塊化設計

1 技術原理創新點

發光二極管（Light Emitting Diode，LED）是一種將電能轉換為可見光的固體半導體器件，它可以直接把電能轉換為光能[1]。LED車內氛圍燈依據車內人員對光線顏色和亮度的要求，靈活確定光學系統外形和需配置的LED光源數目及功率大小。根據汽車內飾特征，組合LED發光管并設定配光分布控制，成為“二次光源”，連接配套電源及驅動電路[2]。普通LED變色燈的設計圖如圖1所示，它可以發出青、黃、綠、紫、藍、紅、白幾種顏色的光。設計相對簡單，色彩相對單一，并且需要汽車內部帶有220V交流電接口。穩壓電源輸出15V電壓給LED燈組供電，另外還輸出14.6V給LED控制器供電，控制器通過輸出低電平來控制LED燈的顏色。

2 RGB混光原理

雙色LED一般由紅光LED和綠光LED組成，它可以單獨發出紅光或綠光。若紅光及綠光同時點亮時，紅綠兩種光混合成橙黃色。同理紅、藍兩色LED同時點亮時產生紫色。若紅、綠、藍三種LED同時點亮則會產生白光。如果有電路能使紅、綠、藍光LED分別兩兩點亮、單獨點亮及三基色LED同時點亮，則能發出青、黃、綠、紫、藍、紅、白七種不同顏色的光[3]。本文中的三基色混光，指的是基于紅綠藍（RGB）的加性混光原理。三基色加性混光指的是利用紅光LED（R-LED），綠光LED（G-LED），藍光LED（B-LED）進行混光，產生各種照明色彩[4-5]。根據國際照明委員會（CIE）色度圖得知，光的色彩與三基色R、G、B的光通量比例因子fR、fG、fB有關，并且滿足fR+fG+fG=1，調節fR、fG、fB的值，就可以調節最終輸出光的色彩[6]。因此實際上可以通過調節LED的電流，來調節該LED的亮度，同時調節3顆LED的電流，便可以調節輸出光的顏色和亮度。RGB混光原理變色燈理論上有2種顏色可以進行選擇，以此滿足用戶實際的使用需求，這樣可以在節約能源的同時達到愉悅心靈的目的，從而改善生活品質。如圖2所示，為某汽車加裝的LED車內氛圍燈的效果圖。

3 硬件設計

LED車內氛圍燈硬件系統由變壓器、用戶接口及LED電路板三部分構成。由于轎車電池一般為12V，變壓器也采用12V直流穩壓電源。用戶接口為觸摸按鍵子單元，MCU控制子單元可以根據用戶按鍵輸入的信號控制LED子單元做出相應的顏色變化。LED電路板則集成了恒流源子單元、恒壓源子單元、MCU主控子單元以及LED子單元。具體硬件設計圖如圖 3所示。

4 工作原理

MCU主控制子單元是硬件系統的核心部分，它將觸摸按鍵子單元輸入的信號轉化為對LED子單元的顏色控制。恒流源子單元負責提供LED子單元所需的恒定電流，恒壓源子單元負責給MCU主控子單元和觸摸按鍵子單元提供所需的恒定電壓。 LED子單元由由多組3個三基色LED組成，內含LED短接控制電路，因此MCU可以對各個LED進行單獨控制。

5 結論

本文中三基色LED變色技術的車內氛圍燈結合現有LED技術，通過模塊化設計能夠產生65536種顏色，可以通過改變不同顏色，以此來滿足同一消費者不同用車環境下的要求，同時也可以滿足不同消費者的使用要求，此外因其使用方式靈活多變，形態多樣，功能更加貼合用戶需求，并且能夠有效的提高電能利用率，明顯改善車內環境。因此會受到燃料汽車用戶的青睞，將來在電動汽車領域會得到更加廣泛地應用。

【參考文獻】

[1]李茂春.LED結構原理與應用技術[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2]彭克星，張黎偉.基于模塊化的LED室內照明系列燈具開發設計[J].機械設計，2013.

[3]方佩敏.LED變色燈的剖析[J].北京：電子世界，2006.

[4]E.Fred Schubert.Light-Emitting Diodes[M].New York：Cambridge University Press，2006.

[5]Arturas Zukauskas，Michael Shur，Remis Gaska.Introuduction to Solid State Lighting[M].New York：John Wiley & Sons.Inc，2002.

[6]徐建林.可遙控的三基色LED燈系統設計與實現[J].

[責任編輯：湯靜]