1、基于溫度反饋控制的RGB汽車氛圍燈應用研究隨著人們對于汽車個性化、舒適性的要求逐漸提高,可變色的全彩汽車內飾氛圍燈逐漸成為一種新的趨勢。應用在汽車中的LED在使用壽命和可靠性等方面比普通LED的要求高很多,隨著汽車級RGB單封裝LED的出現,RGB氛圍燈的設計也變得越來越靈活,比采用三顆R、G、B不同顏色的汽車級LED顆粒,更節省車內有限的寶貴空間,且混光更均勻。同時汽車內飾背光及其氛圍燈對于顏色和亮度一致性要求很高,由于氛圍燈的安裝位置和工作溫度各不相同,RGB中任何一個的顏色或亮度的變化都會引起最終混光的顏色和亮度變化,因此顏色一致性的控制成為RGB氛圍燈的應用難點。本文從RGB混光的基本

2、原理和LED的特性出發,探討了基于溫度探測反饋的RGB汽車氛圍燈顏色一致性控制方法。RGB混光的基本原理LED三原色混光時,遵循混光加法原理。如圖1,在參與混光的RGB三色的LED光源光譜分布或色坐標確定的情況下,則可以混合出該三個點圍成的三角形內的任意顏色。混光后的顏色由RGB三原色的光通量相對比例決定,混光的總亮度等于三原色的光通量總和。由于RGB三色LED的不同顏色的光強分布基本相同,因此光通量與其出光面法向量方向的發光強度之間的轉換系數相同。在進行混光計算時可采用各種顏色的發光強度代替光通量。 圖1RGB混光區域假設RGB三色的色坐標為:(x1,y1,(x2,y2,(x3,y3,參與混

3、光LED的發光強度分別為:Y1,Y2,Y3,混光后的色坐標為:(x,y,混光后的發光強度為:Y。則: RGB LED特性及混光控制的難點由上式13可知,混光顏色可以量化為與RGB三色的色坐標和亮度的關系式, RGB三色的色坐標或亮度中任何一個參數值變化都會導致最終混光的顏色和亮度的變化。LED的亮度和顏色與其工作電流及結溫相關。我們以OSRAM的汽車級LRTB GVSG為例,分析電流和溫度對于RGB LED的顏色和亮度的影響。從圖2中可知,隨著電流的增加,LED的光強輸出也增加,RGB 三色的電流-光強曲線各不相同。 圖2RGB LED電流-亮度曲線紅光LED的純度很高,隨電流的變化其主波長幾

4、乎穩定不變。由圖3可知,隨著電流的增加,藍光的主波長略有減小,True Green的主波長減小最多。 圖3RGB LED電流-波長曲線由圖4可知,隨著結溫的上升,LED的亮度輸出均下降,但紅綠藍三色降幅各部相同:紅光最多,綠光次之,藍光最少。 圖4RGB LED結溫-相對光強曲線由圖5可知,隨著結溫的上升,LED的主波長均增加。 圖5RGB LED結溫-主波長變化曲線結溫的變化,同樣也影響LED的正向電壓,如圖6所示。 圖6RGB LED結溫-正向電壓變化曲線汽車氛圍燈通常與光導一起使用來營造車內不同的氛圍,其安裝位置各不相同,同時光導的長度也不盡相同。這就使得作為光源的RGB LED的工作溫

5、度及其有效工作電流也各不相同,而電流和結溫的變化對于RGB三色的亮度和顏色影響各不相同,使得RGB LED混光顏色一致性控制成為了難點,包括同一個RGB LED 不同工作狀態下的混光顏色一致性和不同位置的RGB LED的混光顏色一致性。溫度探測反饋的控制方法探討汽車制造廠為了保證車內背光的一致協調性,通常會規定所需要的顏色和亮度。因此在實際應用中更多的需求是,給定混光后的效果,即:給定了混光目標的色坐標(x,y和亮度Y。要保證混光顏色的一致性,可采用恒流PWM脈寬調制驅動方式,因不改變驅動電流的峰值,可有效的消除電流對于RGB LED光學特性影響,此時通過調整RGB三色不同的占空比,就可以改變各自的亮度輸出,從而混合出所需的不同顏色。采用恒流PWM驅動時,LED的有效亮度輸出與峰值電流下的亮度和占空比成正比,即: (4其中Ys為有效輸出亮度,Yp為峰值電流下的亮度,D為PWM的調制占空比。LED在工作過程中結溫會上升(相對外界環境溫度,我們無法消除RGB LED 結溫的變化對于RGB三色的光學特性的影響。但是通過一定的控制方法,可以消除溫度對于最終混光的顏色影響,即在未超規格應用的情況下,無論LED結溫為多少,都能使