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我们旧房车中的新灯

作者： Michael Marwell 2019-03-05

标签

工程

照明

电源管理

光电器件

电源与电路保护

我和妻子去年买了一辆旧房车，像通常的旧车一样，车内照明不怎么先进。这是台 29 前的车，它所采用的技术也同样久远。

图 1：我们新买的旧房车。（图片来源：Michael Marwell）

旧灯泡发出的光线美妙而昏暗，这对于浪漫的晚餐来说是赏心悦目的，但不太适合阅读或棋盘游戏。在完全照明的情况下，还需要大量电力来照亮房车。

如果我们把房车停在野营地并有电力线可用，那么电力供应不是什么大问题。然而，我们计划今年驾驶房车前往罗马尼亚，并在那里的荒野中自由自在地度过一晚或多个晚上。在这种情况下，车上的各种灯必须由电池供电。因此，我希望以尽可能低的功耗实现最佳照明。我的解决方案是将照明换成 LED。

最简单的可能方案是使用 12 V LED 灯带，安装后工程即告完工。

但是，如果要 LED 长时间提供可靠的照明，就不那么简单了。LED 在使用过程中的发热通常相对较强烈，因此 LED 不应直接粘合到木材上，而应粘合到金属型材上以确保充分散热。

过去，我总是用不好 LED 灯带，胶水会因受热而脱胶，且 LED 灯带还远离地面。

因此，我更喜欢固体载体（比如电路板）上的 LED 模块。DigiKey 现货供应各种各样的 LED 模块（LED 照明 - COB、引擎、模块）。

考虑到色温、电压、功率和其他参数，我选择了 Samsung Semiconductor, Inc. 的 SI-B8T06128CWW LED 模块。灯光的色温为 4000K，对我来说不太冷，对我太太来说也不过暖。

虽然车载电压为 12 V，但实际电压通常高于 12 V。充电器和交流发电机输送最高 14.7 V 的电压，具体取决于所用的电池技术和充电曲线设置。如果我通过灯开关将模块直接连到车载电源，则 LED 模块可能会因为电压过高而不能可靠工作，变得过热并最终失效。

所以，我需要一种合适的 LED 驱动器。我是可调光源的爱好者，因此 LED 驱动器也应当具备调光能力。

虽然我对 LED 调光有所了解，但肯定还有很多东西是我考虑不到的。技术文章“如何在不影响光线质量的情况下给 LED 调光”正好满足了我的需要。

然而，我还是决定不亲自构建电路，而是使用现成的解决方案。

DigiKey 提供多种 LED 驱动器，既有 PCB 安装式，也有外接式。

根据调光能力、合适的电流限制、输入电压范围和印刷电路板节省这些重要标准，我选择了 Recom Power 的 RBD-12-0.50/W。此版本的电缆可以连接到 LED 模块和现有电缆。

通过这款 LED 驱动器，我可以利用简单的电位计或使用 PWM 控制来调节亮度。此外，升降压驱动器不会限制电池电压。

我很快将元器件连接到实验室电源并进行了各种测试。

第一次测试是将 LED 模块直接连到电源。结果表明，电压从 10 V 增加到 15.5 V 时，电流显著增加，LED 亮度也有提高。由于模块没有指定 15.5 V 电压，因此我只是简单地做了这个测试以确认我的假设。强烈建议不要做这个测试，因为 LED 模块在短时间后就变得相对较热。

第二次测试是将 LED 驱动器与 LED 模块连接，将 LED 驱动器未使用的电缆端隔离，并再次测试 10 V 至 15.5 V 的电源电压。结果完全符合我的预期。根据我的主观看法，LED 在整个输入电压范围内保持恒定的亮度。

图 2：快速测试设置。（图片来源：DigiKey）

尽管输入电压不同，但在 LED 模块所测的电压却一直稳定在 12 V。我没有测量 LED 驱动器的输出电流，但输入电流从 10 V 时的约 600 mA 降低到 15 V 时的约 400 mA，符合预期范围。

在第三次测试中，我在 LED 驱动器的基准电压输出和地面之间接入了一个电位计，并将抽头连接到 LED 驱动器的模拟调光器线路。这样就能立即调节灯的亮度。

然而，亮度控制仅在电位计的部分转动范围内有效。在电位计的大约一半转动范围内，LED 处于最大亮度。

原因可以在规格书中快速找到。早在模拟输入为 1.5 V 时，输出电流就已调节到 100%。由于基准电压输出提供 5 V 的电压，因此电位计也会将电压从 0 V 调节至 5 V。为了解决这个问题，我在电位计和基准电压输出之间放置了一个电阻器，随后我便能使用电位计在整个范围内控制亮度。为避免基准电压输出过载，我使用了一个 27 kOhm 电阻器和一个 10 kOhm 电位计。

模拟调光足以满足我的要求，因此目前我没有使用 PWM 输入。也许以后我会让我的房车变得更智能一点，并通过 PWM 电路调节灯光。至少我有在未来那样做的可能性，而无需全部重新设计。