浅谈 LED 昼间行车灯电路设计要点
上海海马汽车研发有限公司 汪洋
摘要：随着欧盟在 2008 年发布的车辆需安装昼间行车灯的法规出台至今，昼间行车灯已经成为汽车的一项
标配。如今市场上大部分车辆都已选择 LED 作为昼间行车灯的光源，那么在 LED 昼间行车灯设计时需要注意的要
点有哪些。本文以某自主品牌汽车设计的 LED 昼间行车灯驱动电路为例，详细介绍了 LED 驱动电路的设计要点及
实验验证。
关键词：DRL LED
一、 引言
驱动电路 EMC 防护
2008 年欧盟发布了一项新的法规，即所有 M1 类乘用车和 N1 类货车必须安装昼间行车灯， 并要求于 2011 年强制执行。这一法规的提出源于欧洲一些国家（例如英国）常年受到气候影响， 白天多雾，城市里的能见度较低，为了提高汽车在行驶过程中的安全性，在白天行驶时也要开启
行车灯，以便能够制造信号让其他的道路使用者更早更好地察觉和识别机动车。在 2009 年时我 国的国家标准化管理委员会也发布了《GB 23255‐2009 汽车昼间行车灯配光性能》标准，使我国 生产的合资品牌与自主品牌汽车在国内装配昼间行车灯时有据可依。从欧盟的法规发布至今，昼
间行车灯已成为大部分汽车配置中的一项标配，昼间行车灯的电路设计也成为汽车灯具研发中的
必要项目。
二、 昼间行车灯设计思路
昼间行车灯，又名日间行车灯，英文是 Daytime Running Lights，简称 DRL，一般安装在车身 前部，在白天行车视线环境较差的情况下可以提高车辆的被辨识性，为了让车辆被其他的道路使
用者更早更好地察觉和识别，以达到警示作用，可提前预防事故的发生，保障行车的安全，昼间
行车灯属于信号灯的范畴。早期的昼间行车灯多采用卤素灯泡，但随着科技的进步，现在市场上
的昼间行车灯普遍采用 LED 灯，如图 1 所示。相较于卤素灯泡，LED 灯的发光更均匀、光更饱 满，且功率消耗远远低于卤素灯泡，只有原来的 20%左右。同时 LED 灯最长寿命可达 10000 小时 左右，在维修保养方面非常具有优势。
目前的昼间行车灯多采用小功率 LED 灯珠，如功率在 0.5~1W 左右的灯珠使用较为广泛。LED 灯珠功率小，可相对减少 LED 在发光时产生的热量，如果能够保证散热良好，可以保证 LED 的使 用寿命。
图 1 LED 昼间行车灯 汽车内部电路系统较为复杂，且电子元器件的使用环境相较于普通家电产品来说要求更为苛 刻，因此在设计 LED 昼间行车灯驱动电路时，要充分考虑所选元器件的适用等级，一些主要部件， 如驱动芯片、MOS 管、LED 灯珠等最好选取符合车规级别的元件以保证性能良好，电子元器件的 规格中都有该产品的等级，如图 2，图 3 所示。同时汽车电子产品需通过 EMC 认证，即电磁兼容
性（Electro Magnetic Compatibility）的认证，保证产品在电磁环境中工作既能抗干扰又需具备防 止电磁干扰到其他模块的能力。通过这一认证，不仅是对驱动电路中电子元器件性能的考验，更 主要的是对 LED 驱动电路设计成功与否的验证。
图 2 LED 驱动规格书图 3 LED 灯珠规格书
三、 LED 昼间行车灯驱动电路设计要点
1. EMC 防护 在设计 LED 昼间行车灯驱动电路时，首先要考虑到 EMC 防护问题。汽车的电气使用环境比 较复杂，并且在汽车上最忌讳过多的使用开关电源，因为汽车上某些较为重要的模块或是特殊设 计需求的模块都是使用的线性电源，比如收音机。而开关电源有一个固定的开关频率，此开关频 率如果控制不到位，就会产生辐射或传导的干扰进而影响到线性电源。如果在设计汽车中的其他 电路时，过多的使用了开关电源且没有控制好它的频率，就会影响到汽车内部的其他电子产品的 正常工作。在 LED 昼间行车灯电路设计时，如果因产品尺寸及排布限制，必要时可以适当的使用 开关电源，但要注意频率及防护。如果使用开关电源出现辐射骚扰超标的现象时，可以从以下几 方面考虑改进： ①开关电源的开关频率。在选取开关电源时要避开车辆内部其他电路受影响的频率，适当的 降低开关频率值。如某自主品牌汽车 LED 昼间行车灯驱动电路中的驱动开关在最开始选取 1MHz 的频率时 EMC 认证未能通过，经调查分析发现其辐射骚扰超标。因此通过增加电路中电感的感值 使开关电源的频率由原来的 1MHz 降低到了 340KHz，避开了其他电路受影响的频率。 ②回路面积的影响。在设计驱动电路时要明确各个电路区域的职责，且要测量各个电路区域 的面积以及其工作时会产生的电磁辐射大小。当有辐射超标时，可以按照辐射发生量的回路面积 进行排查，减小那个对辐射影响最大的回路面积以便减少辐射的产生。 ③牺牲一定的转换效率。当前两种解决方案仍未将辐射超标彻底解决时，可以考虑牺牲一定 的转换效率来降低辐射骚扰。即通过延缓开关的上升沿和下降沿来减低开关电流，电流的减小会 使形成的辐射相对减小。当然，效率与辐射是一对矛盾体，如何到它们之间的平衡点就需要不 断试验分析以达到理想的效果。 图 4 某自主品牌 LED 驱动电路原理图图 5LED 昼间行车灯产品外观
2. 热量管理 众所周知，伴随着 LED 的兴起，它的致命弱点——热量控制，也成为各界普遍关注的焦点。 如果能很好地控制 LED 的散热，就能更有效地延长 LED 的使用寿命，也将会使 LED 技术应用于更 广泛的领域中。 LED 的特性是 15%能量转换成了光，其余的 85%都转换为了热量，这是使用 LED 做为照明的 最棘手的问题。而怎样处理掉这 85%的热量成为 LED 模组设计中的关键技术。以某国产品牌 LED 昼间行车灯驱动电路为例，该产品上有 5 颗 0.7W 的 LED 灯珠，供电时使用 250mA 的电流，按照 前述的转换效率计算，即每颗 LED 的就会产生的 0.6W 的热量。这种发热量如需散热，按照常规 的设计必须使用 1.6mm 的铝基板，且每颗 LED 的散热面积应达到 9 平方厘米。而该产品因驱动电 路设计于基板之上且空间相对较小，无法使用铝基板。为了尽可能增加散热，在 PCB 设计时使用 四层板，并且在 LED 周围增加通透的导热孔并尽量增大铜箔铺设的面积，以形成良好的散热。同 时避开 LED 散热区域与驱动电路的连接，保证两个区域都能良好散热。 经过测试，该产品实际点亮 2 个小时后局部最高温度，即 LED 周围的温度为 59°，而其他大 部分区域的温度为 50°左右，这可以保证 LED 在正常环境温度下进行工作，进而保证使用寿命。 同时在实验室测得，在 85°环境下连续工作 12 小时，产品没有发生任何问题。因此，在设计时 应充分考虑 LED 的散热，如果条件允许推荐使用铝基板，如果条件限制不能使用铝基板时，要增 加铜箔的铺设面积及 LED 周围的导热孔，保证热量的及时散出。 3. 恒流设计
LED 转换出的光源转换率会随电压、电流等不同参数的变化产生变化，如下图所示。
图 6 LED 电压转换率图 7 LED 电流转换率 当 LED 昼间行车灯驱动电路设计采取恒压设计时，即电压恒定的设计。LED 是并联在一起的， 以保证每颗 LED 上的电压相同。这种设计的缺陷在于：
① 因汽车电气系统中模块众多，均由汽车中的蓄电池或发电机为其提供电能。当汽车点火 或其他电子元器件产生电压波动时，有可能会影响到整个电路系统中的其他部分。如影 响到 LED 昼间行车灯驱动电路，会使每颗 LED 上的电压产生差别，进而影响 LED 的光源 转换率，使同一侧 LED 昼间行车灯上不同的 LED 灯珠发光产生差别，而且这种不稳定的 工作状态会影响 LED 的使用寿命。
② 因 LED 工作时会转换出大量的热量，使 LED 灯珠内部温度升高。而 LED 灯珠内部温度的 升高会使 LED 内阻变小。若使用恒压设计供电则会造成 LED 工作电流的升高。当超过其
额定的工作电流后，会影响 LED 产品的使用寿命。 因此在设计 LED 昼间行车灯驱动电路时，推荐使用稳压电流恒流设计的方法，即使每颗 LED 灯珠串联在一起，减小电压波动对 LED 造成的冲击。同时在设计电路时也应充分考虑可能引起电 流变化的原因，尽可能保证 LED 的工作电流不受外界温度或其他因素的影响。
四、 LED 昼间行车灯驱动电路设计验证
led汽车灯泡
在充分考虑了产品外型要求、布局安排及各项参数等情况下，设计出的 LED 昼间行车灯驱动 电路还要
经过严格的实验验证，主要的验证包括：EMC 实验，7637 实验，光学测试，常规性能 试验等等。下面以某自主品牌设计的 LED 昼间行车灯驱动电路实验为例，介绍主要实验的要点。
1. EMC 实验 一般 EMC 实验会到专业的第三方检测机构进行实验认证。认证合格后，第三方检测机构会出 具有效盖章的文件作为产品经过实验的证明。下图为该产品进行 EMC 认证试验时辐射频率的显示， 从图中可以看出已达到 class 5 等级。
图 8 EMC 实验报告 2. 7637 实验 7637 是汽车电子产品独有的测试，主要是模拟汽车上的电气环境来试验，判断应用于汽车 上的电子产品能否适应汽车的电气环境，主要内容有 5 大脉冲，其中 P5 脉冲较为关键并且不易 通过，需要增加一个性能良好的 MOS 管来抵抗脉冲，而这一脉冲值跟汽车发动机电压等参数有 关。下图为该产品通过 7637 实验的实验数据。
图 9 7637 实验报告图 10 7637 实验设备 3. 光学测试 光学测试主要检测 LED 发光的亮度、LED 的照幅度及 LED 度（CIE 1931）。一般要求亮度大 于 200Lm，温范围为 6000~7000。
下图为该产品进行的光学测试结果。
五、 结束语
图 11 光学测试结果
昼间行车灯的技术现在已得到普遍的推广，尤其是以 LED 作为主要光源的昼间行车灯技术日
趋完善。LED 有着其独有的优势，也有着致命的弱点。如何更有效的对 LED 加以运用也是对汽车
电气设计人员的业务水平与能力的考验。只有设计出高性能的 LED 昼间行车灯驱动电路，才能使
LED 更好的发挥出它的效能，为人们的安全保驾护航。
参考文献：
[1] 吴彬 我国暂不会强制安装 DRL 汽车零部件,2011. [2] 欧洲经济委员会汽车法规 ECE R48-04. [3] 欧洲经济委员会汽车法规 ECE R87.