1990年以前，標準的汽車前燈組裝件只包含白熾光源，并且大多是獨立的，以創建所需的全部功能。無論這些功能是由密封光束燈創建還是由燈泡、反射器和光學組裝件創建，它們都以相似的方式運行。光模式是靜態的，且主要由反射器和光學器件限定。受支持的標準照明模式是遠光燈、近光燈、轉向信號燈、位置燈和霧燈模式。數十年來，這些功能僅提供了在大多數情況下安全駕車所需的基本配光選項。
20世紀90年代初，一種全新的高強度放電（HID）源出現了。這種放電源能產生更高效、更明亮的燈光，并支持近光燈和遠光燈功能。然而，在向HID過渡以后，曾經簡單的電池連接就不足以控制燈光了。相反，HID源需要高級電力電子產品，來把直流電池電壓源轉換成能合理調節光輸出的諧振交流電源。
這種變化把曾經只涉及機械和光學系統的設計帶入高級電子產品設計人員的設計領域。在接下來的20年中，HID系統被工程師進一步改進成可同時實現遠光燈/近光燈功能的高成本效益的解決方案。。然而，它仍然不具備更多的高級照明功能，因為單一的光源會受到固定尺寸的約束。
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2007年，首批基于發光二極管（LED）的前燈被應用在新型汽車中。基于LED的系統因光源極小，所以可賦予設計人員更大的靈活性。當然，LED的調節還需要依靠某種電源的轉換。具體而言，要把電池電壓源轉換成適用于串聯或串聯/并聯型LED陣列的恒定電流驅動源，LED驅動器是不可或缺的。
與HID電子產品相似，LED驅動器也會增加汽車前燈系統的成本和復雜性。盡管如此，LED驅動器固有尺寸減小了，強度和顏色的可控性顯著提高了，并且效率也有所提升。這給汽車制造商帶來的好處是：系統被改進得更適合銷售。另外，設計人員還可以利用設計美觀和新穎的外形，該外形還可為汽車制造商建立有效的品牌認知度。
縱觀過去的8年，LED汽車前燈已慢慢從日間行車燈（DRL）或霧燈等單個LED功能選項，演變成一個集多功能于一身的完整LED前照燈系統。今天，大多數中高檔汽車均有一個完全基于LED的汽車前燈選項。現在，讓我們深入地了解一下LED汽車前燈系統。
LED汽車前燈架構
由于相關組件固有的功率級，LED汽車前燈組件通常被設計成一個單級開關模式電源。一般而言，為了在負載突降和冷車啟動情況下提供調節功能，降壓-升壓型拓撲結構是首選。在負載突降期間，電池電壓可能會上升到60V（有時甚至更高）；而在冷車啟動期間，電池電壓則可能下降到4.5V甚至更低！在任一極端的輸入條件下，降壓-升壓型轉換器均可對流至LED串（總正向電壓高于或低于電池電壓）的輸出電流進行調節。
1.這個典型的汽車前燈系統實施了一種單級功率架構，其中每個轉換器均可在該系統里調節一種不同的功能。
一個完整的前照明系統常由多個轉換器組成，每個轉換器負責調節該系統的不同部分（圖1）。一般用獨立的LED串支持每種汽車前燈功能。通常只有DRL和位置燈經過多路復用成為一個串。在這種情況下，通過脈沖寬度調制（PWM）功能以大約10％的占空比對DRL串進行調光來創建位置燈。
大多數現有的LED汽車前燈都具備兩個基本的電子組件：汽車前燈內的LED陣列連同相關的光學和機械組件，以及置于耐候性外殼內、通常從外部連接的照明控制單元（LCU）。LCU印刷電路板（PCB）包含電流調節器等電源轉換器以及可與系統中其它電子控制單元（ECU）進行通信的微處理器和收發器。位于駕駛艙附近的車身控制單元（BCU）可將命令發送到LCU，以管理汽車中的所有車身功能。
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LED陣列本身位于金屬芯PCB（被連接至某個類型的散熱系統）上。該電路板通常包含可對所需系統輸出電流進行編程的LED、溫度補償和電流分檔信息。汽車前燈將含有多個LED陣列PCB，包括同時支持多種（如果不是全部）功能的獨立電路板。
自適應前照明系統
各種汽車已在前燈（通常被稱為自適應前照明系統 （AFS））中具有更復雜的功能。當前基于HID的AFS系統具有自動校平電機，該電機可校準汽車位置相對于地形的垂直變化。這就能確保燈在垂直軸上被精確地對準，以免違反有關遠光燈和近光燈模式的規定。
此外，某些AFS還可改變HID源的水平位置（相對于方向盤位置）、速度，有時還能改變攝像頭輸入。該功能可在駕駛員需要察看路況或是在潛在險情時，最大限度地增加光的輸出。不過，步進電機需要利用HID源來實現這樣的功能。步進電機會限制一次對多個條件作出反應的能力，可能會在汽車的整個生命周期中產生可靠性問題。
相同的AFS功能可在LED汽車前燈中輕而易舉地實現，增加的優勢是更強、更綜合的可控性以及更高的可靠性。為獲得高動態功能，可利用前視攝像頭（通常出現在后視鏡組裝件內）來控制用于整個AFS的動態光輸出。這對于無眩光遠光燈系統（該系統允許駕駛員在任何時間同時使用遠光燈和近光燈）特別有用。在這樣的一個系統中，該攝像頭可在檢測到迎面駛來的汽車時，控制前燈系統關閉相關區域的燈。事實上，該攝像頭還有更先進的功能，如行人檢測功能、車道照明功能、避免碰撞功能以及其它安全關鍵功能。
自適應汽車前燈架構
自適應汽車前燈必需的增強型動態功能要求一種不同類型的電力電子架構。考慮到在輸入端出現負載突降和冷車啟動的情況下需要支持快速變化的輸出條件，兩級拓撲結構通常更受青睞。最常見的解決方案是采用一個升壓型穩壓器將電池輸入轉換成穩定的高電壓直流軌，然后再用獨立的降壓型轉換器來分別驅動系統中的每個串聯型LED串。
2.自適應汽車前燈系統可采用兩級功率架構 —— 一個級能平息電池的輸入瞬變事件，另一個級則可確保對輸出的一致性調節。
該系統更能在寬范圍的條件下進行精確調節，原理是第一個級可平息汽車電池的輸入瞬變事件，而第二個級則可保證在所有時間對輸出的調節都是一致的（圖2）。此外，與單級降壓-升壓型系統相比，該拓撲結構還能更有效地減少傳導和輻射的電磁干擾（EMI），因為輸入和輸出電流都是連續波形。對于最高動態的系統（如無眩光遠光燈），當進行PWM調光時通常需要降壓輸出來實現所需的調光分辨率和對比度。
LED矩陣管理器
雖然自適應汽車前燈架構看起來很有前途，但您如何有效地實現動態功能呢？如果我們把該系統作為可控光模式的系統看待，那么我們可把它解析成像素級控制圖。當然，像素的定義可能有所不同，但以理想的方式分別控制每一個LED可帶來最大的設計靈活性。對于這個兩級升壓-降壓型架構，TPS92661-Q1 LED矩陣管理器可提供這些功能。
3.這種自適應汽車前燈架構采用德州儀器（TI）的TPS92661-Q1 LED矩陣管理器，該管理器能在LED總數多達96個的設計中對每個LED進行獨立的PWM控制。
在包含多達96個LED的系統中使用TPS92661-Q1可以實現像素級控制（圖3）。該器件可為每一個LED提供獨立的PWM控制。此功能（假定調光比為1000:1，且調光頻率是可編程的）可實現幾乎任何級別的動態控制。無眩光遠光燈、動態折射光以及任何其它類型的AFS功能都更容易添加到任何兩級LCU設計。該矩陣管理器可直接安裝到LED陣列所在的金屬芯PCB上，從而有助于優化熱連接和系統性能。
該器件具有12個串聯開關，這些開關的設計目的是以給定的占空比和頻率對LED周圍的電流進行分流。借助LCU上的微控制器實現的串行通信可為將被接收的高速調光命令（并且幾乎在瞬間按其行事）提供路徑。
另外一個優勢與固有的故障覆蓋率相關。和典型的LED串驅動器不同的是，TPS92661-Q1可分別接觸到每個LED，使其能檢測并防止任何故障。這添加了一個額外的覆蓋層，有助于延長汽車前燈的壽命。如果單個LED在開路或短路情況下發生故障，那么該LED串就能得到保護，且周圍的LED輸出能被增加，以維持所需的光級。
總之，LED矩陣管理器為汽車制造商提供了一個前所未有的全新照明系統平臺。無論是完全動態的AFS系統，還是復雜的迎賓燈序列，亦或是程式化的連續轉向指示燈，通過靈活、可擴展的像素級控制，就可以實現任何功能，。