LED汽车大灯的寿命有多长，能用多久？这种设计能延长其寿命吗？

LED汽车大灯因其低功耗和长寿命而受到青睐，但面对汽车照明的高要求，设计挑战也随之增加。本文介绍了一种基于NTC的线性调光电路，通过温度调节驱动电流，有效延长LED寿命。文章首先回顾了汽车照明设计的问题和解决方案，然后通过仿真和实际测试验证了电路性能。LED照明系统设计需考虑热特性，避免热击穿，尤其在高环境温度和长工作时间下。本文提出的电路方案简单、低成本，通过NTC热敏电阻采样温度，实现温度依赖的线性调光，降低高温下的LED驱动电流，延长组件寿命。尽管存在NTC电阻非线性变化的缺陷，该方案仍提供了一种有效的解决方案。LED汽车大灯的寿命问题一直是车主关注的焦点。本文通过介绍一种基于NTC的线性调光电路，为延长LED大灯寿命提供了一种有效的解决方案。该电路通过温度调节驱动电流，实现高温下降低LED电流，避免热击穿，从而延长LED寿命。文章首先回顾了汽车照明设计面临的挑战，然后通过仿真和实际测试验证了电路性能。尽管存在NTC电阻非线性变化的问题，但该方案仍具有简单、低成本的优点，为汽车LED照明提供了一种可行的解决方案。

LED因其功耗低、使用寿命较长而越来越多地被汽车制造商用于照明应用。然而，当新技术趋势遇到极具挑战的汽车需求时，对设计方案的要求也水涨船高。新型LED设计解决方案不仅要避免LED热击穿，还要延长其预期寿命。本文将介绍一种简单、低成本、基于NTC的线性调光电路，它可以根据温度调节驱动电流，从而提供更有效的汽车LED照明解决方案。

首先，我们简单回顾一下汽车照明方案设计面临的问题及助力。然后，结合仿真结果展示其采样电路。最后，通过实际测试验证仿真结果，并在文章的最后一节中展示验证的结果。

LED照明是一项技术创新，但也伴随着额外的设计挑战。在设计LED照明系统时，必须同时考虑组件的热特性，以避免热击穿。这在汽车照明等应用中尤为重要，在这些应用中，高环境温度和长工作时间会导致组件迅速老化。

L汽车照明技术的发展需要更大的驱动电流和更小的封装尺寸，这使散热设计的优化变得更加困难，也更加必要。较高的驱动电流会使器件结温升高，甚至优化后的散热也不能满足需求。因此，必须想出一种方法，在温度过高时可以降低LED电流。

大多数汽车LED驱动器都具有电流调光功能。例如，MPS的MPQ2489利用DIM引脚实现PWM和模拟调光。然而，调光控制电路通常会由比较复杂的模拟或数字电路实现，这些电路常常在终端应用中占用大量空间并且还会增加整体系统成本。本文将介绍一种基于NTC的简单电路解决方案，可以根据温度对输出电流进行线性调光。

图1显示的电路可以在温度低于70°C时，保持驱动器中的标称输出电流稳定。如果超过温度阈值，输出电流会与温度呈准线性关系下降，以避免热击穿；当LED达到最高额定温度(约120°C)时，电流值最小。

本文以MPQ2489-AEC1的电路作为示例，它是MPS提供的一款60V、1A汽车级降压LED驱动器。该驱动器可同时实现PWM和模拟调光，但在本应用中仅使用后者。要使用模拟调光功能，需要在DIM引脚上施加0.3V到2.5V之间的直流电压。该电压可以在250mA和1.1A之间线性调节LED电流(见图2)。当直流电压范围在0.3到1.25V之间时，将产生250mA到550mA之间的电流。

我们采用NTC热敏电阻(TDK的NTCG164BH103JTDS)来采样温度，其作为电压电阻分压器的一部分连接在电路中。NTC电阻变化会引起分压器输出端电压根据温度变化。这会改变DIM引脚上的电压，从而改变输出电流。

施加到DIM引脚上的标称电压由1.25V参考电压设置。这确保了温度低于70°C阈值时的输入电压稳定。此外，电阻分压器的电源电压通过250mW齐纳二极管设置为固定的6.2V。

当器件温度为70°C或更低时，参考电压提供的1.25V限制了DIM输入，并向LED提供550mA电流。一旦温度超过70°C阈值，电阻分压器输出将降至1.25V以下。然后DIM输入遵循电阻分压器配置文件，随着温度的持续升高，继续降低LED驱动电流。

仿真测试用于估计电路的操作。本示例的仿真结果表明，在达到温度阈值之前，DIM电压稳定在1.25V；达到阈值之后，DIM电压呈指数下降，在温度为120°C时达到0.3V最小输出(见图3)。

该系统有一个缺点，即NTC电阻遵循Steinhart-Hart方程随温度变化，我们通过方程(1)来计算其值：

Steinhart-Hart方程表明，温度与NTC电阻值之间的关系是非线性的，因此电阻分压器与温度之间也是非线性关系。因此，由温度引起的电流下降也是非线性的。这种下降可以用等式(2)来估算：

尽管存在一些缺陷，该电路仍然提供了一种小巧而简单的解决方案，可以在高温下降低LED驱动电流，从而延长这些组件的预期寿命。

为了测试电路性能，我们构建一个系统来模拟真实用例(见图4)。用一个3Ω电阻代替LED，通过在其两极之间施加压差来加热。然后，将选定的NTC用导热膏连接在电阻上，以确保尽可能精确地检测电阻/温度。最后，将NTC连接到设计的电路中。通过改变电阻温度(改变提供的电源电压)，获取DIM电压曲线。

在25°C至145°C的温度范围内进行测试。图5显示的结果达到了预期的电路性能。当温度低于74°C(接近估计的70°C阈值)时，电路的输出电压(VDIM)保持在稳定的1.25V。超过此温度后，在145°C时，电压降至0.25V。

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