使用LED作為汽車照明，僅只是車上一種用途設計的想法；然而，在今日許多汽車和卡車內，無論是儀表板的背光源、內部照明及煞車燈等，都可看見LED。此外，豪華汽車製造商也正逐漸利用固態LED照明的最新技術，以強化2007～2008年車種的美學造詣，其所憑藉的，正是這些可用於內部和外部照明，具有輕盈、小巧且更為可靠的元件。例如，LED實現了低廉的長期成本和更長壽命，對於內部照明而言，這在許多優點方面已勝過白光燈泡，而HID（高強度氣體放電）和鹵素燈則使用於頭燈照明。

使用汽車電池驅動LED，需要一個DC/DC轉換器以精確地調節電流，確保燈光強度的均勻和顏色的完整，並且保護LED。此外，DC/DC穩壓器還需因應企圖採用LED所延伸出特定的電源要求進行最佳化：頭燈、尾燈、方向燈或內部情境或閱讀燈。而且，一個重要的挑戰是從一個可能低於、等於或高於負載電壓的電池電壓，去驅動一個或數個字串顯示用LED。然而另一個考量是能否有效率地讓LED以大調光比例進行調光，同時保持其在低、以及高亮度位準時的色彩特性。DC/DC 驅動器的有效操作是一個極關鍵的要求，特別在驅動HB（高亮度）LED時，因為所有的功率若非用於光的放射，便是熱的產生。

Linear Technology的兩款新DC/DC LED驅動器，特別針對汽車內部和外部照明的嚴厲要求，其具備高操作效率、負載保護、寬廣輸入和輸出額定電壓範圍、精確電流調節以及更多功能，這些IC可簡單地設置成數個DC/DC架構，因此提供設計者滿足不同應用轉換需求，以認可一顆IC的選項。

保持顏色固定的調光LED

LED的發光強度是與其順向電流密切相關的，藉由調整順向電流，LED驅動器可對LED進行調暗或調亮的動作，這種最簡單的調光方式，所依侍的是線性電流變化率的類比控制，例如，使用電位計搭配驅動IC，便可設定調整輸出電流，然而，除了光線強度的差異外，LED顯示色彩會隨著順向電流的改變而有所變化。採用線性電流變化率方式，一個受調整的白光LED會泛有溫和黃光，相對於電流變化的影響，這種顏色的改變程度與光的波長成正比；波長愈長導致愈明顯的偏移或變異，高亮度LED顏色的偏移是很容易被一個在不同照明環境，比如強烈日光下或夜幕籠罩下的觀察者所察覺。

第二種LED調光的方式，是數位化控制承擔以固定峰值將電流脈衝化送入LED的電流。藉由調變與精準控制電流工作週期，從而調整LED的亮度，並於從全暗到全亮的調光範圍，維持其顏色的完整性和一致性。雖然本質上LED在每一個脈衝區間皆會被打開與關閉，但當電流以近約高於120Hz的頻率被調變時，人肉眼的感覺會整合且解譯分隔光脈衝間的亮度，而將這種發光看成是一個平滑連續光束。

在許多的應用特別是汽車內部照明，寬廣調光範圍是一個明確的先決條件。不論週遭照明如何，也不管訊息是來自導航GPS或車用電腦，LED光亮度的控制對於強化顯示設備面板LCD螢幕上訊息視覺敏銳度，是相當主要的因素。現在，因美學觀點而選擇性地調光控制一個彩色LED陣列則是新增的要求。例如，藉由變化一群RGB LEDs中每一個LED的光強度，一輛汽車的內部可能浸浴在一種適合駕駛人或乘客情境的色域中。

針對以上原因，LED驅動器IC應該提供寬廣的調光範圍，並且還需保持LED的顏色。許多LED驅動器提供50：1或100：1調光比例；然而，更多汽車設計者要求更寬的範圍，對於未來車款，這些設計者尋求高達2000：1的調光比例，其為一項非常難以達到的設計要求，除非驅動器IC具備一個精巧的調光設計與電流控制架構。

最大發光輸出而不使LED過載

LED不會像白光燈泡一樣產生紅外線輻射熱，但LED確實會產生熱。畢竟，使用於照明目的之所有LED，都是在一個極小封裝中的極佳光強度來源。不良的熱源管理和散熱方法會造成LED的接面溫度上升，甚至高出安全的操作界限，潛在地危害、改變元件的特性與生命週期，雖然LED提供較長的操作壽命，但不論其對於過電壓的保護如何，電流和熱仍然是一個問題，尤其是在汽車上，那裡的LED是裝在不可觸及的地方，更重要地是，沒有任何的豪華汽車製造商希望建立其汽車需要維修服務，以更換LED的名聲。

若驅動LED超出其供應商所建議的範圍將提高接面溫度，從而對LED造成永久性的損壞[1]。在其技術資料中，所有如Osram Semiconductors和Lumileds等主要LED製造商，皆針對過熱對LED生命期衝擊的警告。除了過熱保護，這些固態元件也必須受到保護而避免處於過電壓和過電流狀態。LED驅動器在保護LED或LED字串顯示，避免過熱、電流和電壓過載上扮演主要角色，當過載時，LED將顯示顏色光譜的變化，如不能挑選一個高效能LED驅動器而依賴較不精巧、且欠缺精準的驅動器IC，將會付出慘痛代價，最終這些IC將會造成LED損壞。

當一個LED處在幾百微安培的順向電流時，典型上可提供最大發光輸出，因為LED上的電流會隨著順向電壓而產生急遽變化，順向電壓的些微增加會造成電流以指數倍率上升，這些過多的電流持續地退化發光輸出，最後導致LED壽命的縮短。很明顯地，驅動與保護高亮度LED包含著許多特定的設計挑戰。

一個高效能LED驅動器在一個穩定輸出電壓下，必須提供一個精準的電流，如此的一個驅動IC必須具備精巧電路，以提供精確LED電流與絕佳電源與負載穩壓。此外，內部參考電壓必須是經過測試的且保證其準確度於一個寬廣的週遭溫度範圍，除了此精確的電流與電壓控制，一個良好設計的LED驅動器也必須在啟動時能避免過大的輸入供電電流衝擊。一個可程式化軟啟動特性將限制在啟動照明組合時所見的過高電流。

高效能 LED 驅動器

Linear Technology的兩款新LED驅動器具備驅動高亮度LED所有必須的電路，且同時能提供保護。這些IC可被設置成數個DC/DC電路架構，例如降壓、升壓和降壓－升壓轉換器，其多功能性能滿足內部或外部光源等特殊汽車照明要求之不同電壓轉換應用，以認可一顆IC。

LTC3783是一款高功率LED驅動控制器。這款IC整合一個強大的MOSFET驅動器以開關外部N通道MOSFET，使其可擴展以提供具有嚴格穩壓程度的高輸出電壓和高輸出電流。LTC3783是驅動一群聚串聯和並聯LED的理想選擇，例如順向頭燈，如(圖一)所示。

《圖一　LTC3783整合MOSFET驅動器，提供高功率給一群聚LED》

對於低功率與電壓驅動的LED，LT3477以一個整合3A、42V且具有過電壓和過電流保護的開關而引以為傲，此款IC採用4×4mm QFN和20接腳TSSOP封裝，與LTC3783相同，可用於多重DC/DC轉換架構。

當VIN低於、高於或等於VLED時，恆定LED電流及電壓

汽車電池的電壓受到溫度、操作狀態、年齡與充電量而變化甚大。當字串或群聚內的LED數目增加時，總LED電壓很容易落在電池的最低和最高電壓範圍，因此，一個LED驅動器必須能從變動電壓的汽車電池中，不僅提供一個固定的電流，還要有一個固定的電壓。如此一個LED驅動器必須能自動地執行降壓和升壓DC/DC轉換操作，而且無縫式地在這些操作模式中轉移（也就是VIN?n×VLED或VIN ? n×VLED）。

LTC3783和LT3477提供最簡單且具備唯一單電感架構的降壓－升壓電路，如(圖二)。兩者皆擁有一個高階電流檢測模式，在此檢測處負載電流可流回到VIN，因此可提供大於或小於輸入電壓的負載電壓（VOUT-VIN）。這種架構允許輸入與輸出電壓完全重疊。

《圖二　單電感降壓－升壓電路示意圖》

具有3000：1調光比例的真實色彩True Color PWM調光

時至今日，設計者若非犧牲HB LED的顏色品質以獲得寬廣的調光範圍，就是限制調光範圍以保存顏色一致性。LTC3783以正在申請專利的True Color PWM調光技術解決了這個問題。LTC3783具備3000：1的數位調光範圍，超出照明設計者的預期；直到今日，如此一個設計需要複雜的電路與多重IC組合。LTC3783也允許額外以類比輸入控制的100：1調光範圍。

保護LED

LT3477（單晶片LED驅動器）和LTC3783（LED驅動控制器）可保護LED避免遭受過度電和熱應力的衝擊。每一個都具備過電壓和過電流保護。軟啟動功能可由一個小電容調整，且在啟動時，可保護輸入供電避免過電流的破壞。兩款IC皆使用電流模式操作，以實現絕佳的電源與負載穩壓，即使在大量電壓轉變存在的汽車供電排線內亦然。

兩款元件在LED發生過熱事件時，允許降低LED的電流。LT3477和LTC3783讓設計者擁有存取內部參考電壓的能力。利用一個簡單電路的改變，這些驅動器可連接位在LED座附近的熱敏電阻，進行溫度監控，若LED座週遭溫度逼近有害位準時，LTC3783和LT3477會減少負載電流以降低LED上熱的產生，保護其避免過熱，免受永久性的傷害。

結論

LTC3783和LT3477 LED驅動器於許多DC/DC架構上提供絕佳效能，將系統設計者從選擇多個IC以因應不同照明應用的泥沼中釋放出來。LT3477和LTC3783可能實現的架構包括降壓、升壓、降壓－升壓、SEPIC以及返馳。每一款LED驅動器都專門為從內部華麗燈光到外部前頭燈等特定LED供電與電壓需求而設計。LTC3783和LT3477都經Linear Technology的測試方法測試過，符合汽車電壓與溫度規格需求[2]。（作者為Linear Technology凌特電源管理產品行銷工程師）

＜參考資料：

[1]LED的優點與缺點；Tim Whitaker, LED Magazine

[2]Linear Technology獲得汽車工業品質系統認證，新聞稿＞