2012 年，高亮度 (HB) LED 的市场规模预计将达到 120 亿美元，到 2015 年，该市场将增长至 202 亿美元，年复合增长率达到 30.6% (数据来源：Strategies Unlimited公司)。促使 LED 这种显著增长的关键应用领域之一是 LED 在汽车设计中的使用。LED 在汽车中的应用范围包括前灯、白天行车灯、刹车灯和转向信号灯，仪表板显示及背光照明，还有所有种类的车内照明灯。由于客户都有风格偏好和安全需求，几乎所有新车型都提供 LED 白天行车灯 (DRL)。本田雅阁的大多数 2013 车型都采用了 LED 白天行车灯，并在旅行车型和混合动力车型中提供了 LED 前灯 (参见图 1)。为了保持这种令人惊叹的增长率，LED 不仅必须提供更强的可靠性、更低的功耗和更紧凑的外形尺寸，而且还必须实现可转向前灯、防眩调光等创新设计。此外，在汽车环境中，LED 所有这些改进都必须优化，同时还要承受条件相对苛刻的汽车电气和物理环境。不言而喻，这些解决方案还必须提供非常扁平、紧凑的占板面积，同时提高总体性价比。
尽管几年来，LED 已经用在白天行车灯、刹车灯、转向信号灯和内部照明中，但是特定于前灯的应用还相对较新。目前，仅有少数量产车提供了 LED 前灯，其中包括本田雅阁、奥迪A8 和 R8、雷克萨斯 LS600h 和 RX450h、丰田普瑞斯、凯迪拉克凯雷德以及保时捷卡宴。有些业界估计数据表明，2012 年 LED 前灯市场大约为 10 亿美元，预计到 2014 年，该市场将超过 20 亿美元，并继续以指数级增长。
汽车照明系统设计师最大的挑战之一是：怎样优化最新一代高亮度 LED 的所有优势。高亮度 LED 需要一个准确、高效率的 DC 电流源，要有调光方法，而且必须提供各种保护功能。此外，这些 LED 的驱动器 IC 必须设计为能在多种多样的条件下满足上述要求。因此，电源解决方案必须效率非常高、提供坚固的功能和可靠性，同时又是非常紧凑和经济实惠的。可以说，就驱动高亮度 LED 而言，要求最苛刻的应用就是汽车前灯照明应用，包括白天行车灯和前灯，因为这类应用所处的是严酷的汽车电气环境，必须提供大功率，一般在 15W 至 75W 之间，还必须放入空间非常有限的外壳中，在达到所有这一切要求的同时，还要保持富有吸引力的成本结构。
图 1：2013 本田雅阁旅行/混合动力车型的 LED 白天行车灯和前灯
LED 白天行车灯和前灯
尺寸小、寿命极长、低功耗、更强的调光能力等优势，是高亮度 LED 白天行车灯和前灯得到广泛采用的催化剂。几家汽车制造商 (例如奥迪和梅塞德斯奔驰、以及雷克萨斯和丰田) 都用 LED 设计了非常独特的白天行车灯，让这些白天行车灯成为前灯的“眉毛”或“底线”，以此彰显品牌的独有魅力。这些应用不仅从设计角度来看非常独特，而且在提供可靠、具成本效益的解决方案时也有一些设计挑战。随着高亮度 LED 逐步用在近光和远光前灯中，这些挑战也变得愈加显著了。
大家熟知的是，前灯的主要功能是在夜间或者在不太理想的天气情况下 (例如雨天、雪天和雾天) 提供前向照明。需要更高的照明度一直是前灯发展的主要驱动力。在上世纪 80 年代，卤素灯成为业界标准，凭借 50W 的电功率，这类灯能提供大约 1500 流明的光，这比其之前的钨丝灯发光量提高了 50%。这样的发光量转换成功效 (即大家熟知的每瓦光输出) 或每瓦提供的光，就是每瓦 30 流明 (30lm/W)。在上世纪 90 年代，高强度放电 (HID) 氙灯成为主流，因为这类灯能提供 80lm/W，从而使制造商能提供更大的总体光输出。不过，氙灯也有缺点，例如：需要准确地调节，以避免使对面的车辆看不清道路；工作寿命相对短，仅为 2000 小时；使用有毒的水银气体和制造费用昂贵。随着高亮度 LED 灯的功效持续提高，这类灯已经变得更加理想地适用于前灯应用了。5 年前，量产高亮度 LED 灯提供 50lm/W 的功效，这还不足以用于前灯应用，不过，目前的 LED 设计可提供 100lm/W 光输出，而且估计在接下来的几年内，光输出将超过 150lm/W，这甚至超过了最好的高强度放电灯。LED 能提供大致相同的每瓦光输出量，而且还有其他一些优点，包括长寿命、坚固性和环保设计，因此用 LED 构成新一代前灯变得尤其有吸引力了。
用 LED 构成汽车前灯和白天行车灯有很多优势，产生了几种积极影响。首先，LED 灯从不需要更换，因为它们的可靠寿命长达 10 万小时以上 (使用年限为 11.5 年)，超过了车辆的寿命。这就允许汽车制造商将 LED 灯永久性地嵌入到车身中，而无需为进行更换留出操作余地。LED 灯还有助于极大地改变车辆款式，因为 LED 照明系统不需要高强度放电灯或卤素灯所需的深度或面积。从输入电功率提供光输出 (以流明为单位) 时，高亮度 LED 灯还比卤素灯的效率高 (而且不久就将超过高强度放电灯)。这有两种积极影响。首先，可以耗费更少的汽车总线电功率，这在电动型汽车和混合动力型汽车中尤其重要，同样重要的是，效率高还可以减少需要在外壳中散出的热量，从而无需任何笨重、昂贵的散热器。最后，通过在前灯阵列中使用高亮度 LED 阵列，并以电子方式进行转向以及调光，可以很容易地设计 LED 阵列，并为很多不同的驱动情况而优化照明。
设计参数
为了确保最佳性能和长工作寿命，LED 需要一种有效的驱动电路。这意味着，无论输入电压源怎样变化，驱动器 IC 都必须高效率地提供准确的 DC 电流并提供准确的 LED 电压调节。其次，驱动器 IC 必须提供一种调光方法，还要提供多种保护功能，以防遭遇 LED 开路或短路故障。除了依靠电气环境十分恶劣的汽车电源总线可靠地工作，驱动器 IC 还必须经济实惠，节省空间。
当电池电缆意外断接而交流发电机仍然在给电池充电时，就会发生负载突降。当电池电缆连接松动而汽车正在运行，或者当电池电缆断开而汽车正在运转，都会发生这种负载突降情况。这种电池电缆的突然断接可能导致高达 60V 的瞬态电压尖峰，因为交流发电机试图全力给一个已经不在的电池充电。交流发电机上的瞬态电压抑制器通常将总线电压箝位在 30V 至 34V，并吸收大部分浪涌；不过，交流发电机下游的 DC/DC 转换器和 LED 驱动器会遭遇高达 36V 的瞬态电压尖峰。人们不仅期望这些 LED 驱动器能承受这样的电压尖峰，而且在发生这些瞬态事件时，这些 LED 驱动器还必须连续调节输出电压和 LED 电流。
短路保护
就白天行车灯和前灯而言，单串高亮度 LED 串中包括 6 到 20 个 LED。由于标称输入电压为 13.8V，在某些瞬态情况下甚至更低，所以一般首选升压型 LED 驱动器架构，因为这种架构比 SEPIC 或降压-升压型设计效率更高、更简单和具成本效率。不过，直到不久前，升压型架构一直难以抵御短路的影响。在汽车应用中这一点尤其重要，因为 LED 在前端碰撞中容易被损坏，而且任何电弧都可能点燃溅出的汽油。由于这个原因，过去大多数前端照明 LED 应用都采用更昂贵和更复杂的 SEPIC 解决放案，这种解决方案具备固有的短路保护能力。然而，随着新的和具备非常坚固保护能力的升压型 LED 驱动器的出现，未来的应用将会采用这种设计，以提供效率更高和具成本效益的解决方案。
EMI 问题
降低 LED 驱动器的任何电磁干扰 (EMI) 都有利于电源总线的总体设计。因为 LED 驱动器通常是基于开关稳压器的，所以降低开关噪声是人们所希望的。这可以通过采用扩展频谱频率调制来实现。正如在图 2 中可以看到的那样，这种调制方法通过在较宽的频率范围内扩展频谱，将输出开关噪声降低了 20dB，从而极大地减轻了 EMI 问题。
LT3795 集成了短路保护功能，当检测到短路时，该功能使稳压器停止切换，并断开 LED 阵列与电源通路的连接。此外，该器件还通过 SHORTLED 引脚报告短路情况。在短路保护启动以后，可以设定 LT3795 以运用“打嗝” (Hiccup) 模式，看短路是否已得到纠正，或运用锁断模式，该模式要求切换 EN/ULVO 以重新启动该器件。不管输出电压高低，这种功能都为升压以及降压-升压型应用提供了非常坚固的短路保护。此外，LT3795 还提供 LED 开路保护并报告开路情况，这样如果一串 LED 中的某个 LED 开路了，这些 LED 就不会被损坏。
LT3795 提供 ±3% 的 LED 电流准确度，这可确保用在一个 LED 串提供恒定照明，同时该器件 ±2% 的输出电压准确度允许提供几种 LED 保护功能，还使转换器能作为衡定电压源工作。LT3795 可运用PWM 调光提供高达 3000:1 的调光比，或提供调光比高达 20:1 的模拟调光。其他功能包括输出断接、输入和输出电流限制 / 监视器以及集成的故障保护。该器件的高集成度和耐热增强型 TSSOP-28 封装可构成非常紧凑的高亮度 LED 驱动器解决方案。
图 4：采用 LT3795 的图 3 所示电路之 LED 效率
Efficiency vs VIN：效率随 VIN 的变化
对更高性能和更高性价比永无止境的需求，促进了高亮度 LED 应用的持续加速增加，尤其是在汽车白天行车灯和前灯中的 LED 应用。这种需求必须要有新的高亮度 LED 驱动器 IC 才能满足。这些 LED 驱动器必须提供恒定电流，无论输入电压或 LED 正向电压怎样变化，都能保持一致的亮度，同时这些 LED 驱动器还必须以高效率工作、提供非常宽的调光范围、以及各种保护功能 (例如: 短路和开路保护) 以提高系统可靠性。当然，这种 LED 驱动器电路还必须提供占板面积非常紧凑、扁平和热效率非常高的解决放案。幸运的是，凌力尔特公司不断地重新定义 LED 驱动器系列，以凭借 LT3795 等高亮度 LED 驱动器 IC 应对这些挑战。此外，我们已经开发了一个完整的大电流 LED 驱动器 IC 系列，该系列专门针对汽车应用，从先进的前向照明前灯到 LCD 背光照明，可用于多种应用。在汽车照明系统不断要求性能更高的 LED 驱动器之际，设计师有了创新的 IC 解决方案以满足他们的要求。
