在今年的北京車展中，雖然汽車車燈照明并不是鏡頭前的主角，但其中不乏令人眼前一亮的方案。

如大眾途觀L pro搭載Micro LED投影大燈，意味著該方案首次已經下沉至30萬以內的市場價格區間。極氪MIX繼續保留貫穿式光幕設計，并且和大燈融為一體，科技感十足。其余雖未有突破性創新，但在造型和功能上都得到不同程度的升級。

可以說，對汽車車燈訴求已經遠遠不止于照明的功能，而是需要與整車造型一道動態營造個性化差異表現。

而支持這些功能快速實現的背后，LED技術的應用功不可沒。

LED光源具有節能、壽命長、響應迅速的特點。用于汽車照明時，其尺寸小巧的特點，使得設計更加靈活，為多種方案照明甚至燈光交互的實現提供了可能性。

作為最早量產應用LED技術的奧迪，分別于2004年在量產A8車型搭載了LED日間行車燈、2006年在量產A6車型上搭載了全LED的尾燈、2008年在其R8車型上搭載了全LED的大燈。自此之后，LED開始大量在汽車上實現搭載。目前LED光源已經廣泛應用在前大燈總成、后尾燈總成、氛圍燈總成、屏幕背光以及近些年興起的ISD智能交互等車燈總成上。根據TrendForce預測，2024年全球車用LED市場規模有望達到34.45億美金。

■全球首款全LED大燈量產車型-奧迪R8 V10（注：2007年亮相的雷克薩斯的LS600h未在遠光燈中使用LED）

當然，LED技術用于車燈照明時也存在兩個明顯的缺點，分別是散熱和LED驅動。相較而言散熱問題較為容易解決，通過增加對應的被動散熱結構即可解決。最難的當屬LED驅動，眾所周知LED需要恒流驅動，因此必須采用對應的驅動芯片，尤其是在當前LED光源數量快速增加的情況下，對LED驅動芯片要求也在不斷提升。

01.

如何去選擇合適的LED驅動芯片

上文提到LED需要恒定電流來驅動，根據電流的調節方式，LED驅動芯片可以分為兩大類，線性LED驅動芯片和開關型LED驅動芯片。

線性LED驅動芯片因電路簡單，控制靈活，廣泛應用在小燈、尾燈、發光格柵、氛圍燈、ISD智能交互顯示等汽車照明應用中。但線性LED驅動芯片存在輸出功率低，以及工作電壓范圍較小的缺點，因此在大功率前大燈照明中，線性LED驅動芯片應用較少，僅在部分前燈照明如轉向流水燈、日行燈以及發光格柵燈中采用線性LED驅動芯片。

開關型LED驅動芯片通過PWM脈沖控制電流大小，配合內部控制環路，可以在更寬的輸出電壓范圍內實現多個LED的控制。此外，開關型LED驅動芯片的轉換效率也明顯優于線性LED驅動芯片，配合其更大功率的驅動能力，開關LED型驅動芯片被廣泛應用于前大燈照明中，尤其是肩負夜間照明功能的遠光燈和近光燈。

當然，實際選型中，由于車燈產品狀態以及自身供應鏈的不同，各企業產品會存在差異。

除確定驅動芯片的類型外，驅動芯片另一關鍵是去匹配需要驅動的LED數量。

LED驅動芯片數量與LED燈珠個數密切相關，其中的關鍵指標是驅動芯片的輸出通道數（CH）。理論上每個通道均可單獨控制一個LED燈珠或者一串LED燈珠（具體個數與驅動芯片工作電壓有關，線性LED驅動芯片每通道通常驅動1-3顆LED，開關型LED驅動芯片通常會更多）。

通常，開關型LED驅動芯片得益于高轉換效率的優勢，可以依靠較少的輸出通道驅動更多的LED燈珠。但對于線性LED驅動芯片這一品類而言，受限于工作電壓與散熱的限制，其每個輸出通道能夠驅動的LED燈珠數量有限。為了實現更加靈動炫酷的照明效果，車身照明中LED燈珠數量的逐漸增多，因此擁有更多輸出通道數量的線性LED驅動芯片至關重要。

單個線性LED驅動芯片常見的輸出通道數有1~3通道、12通道、16通道、24通道，近些年市場上也有芯片供應商陸續推出新一代的48通道乃至能夠驅動更多通道的線性LED驅動芯片。

02.

尾燈、氛圍燈、ISD智能交互燈LED驅動芯片的選型策略

上文提到的汽車尾燈、內飾氛圍燈、發光格柵以及近些年興起的ISD智能交互，雖較多采用線性LED驅動方案，但因其技術方案的不同，對于驅動芯片的選型也不盡相同。根據單芯片的通道數來區分，大抵可以分為低通道數芯片（1~3通道）和高通道數芯片（12通道及以上）。

傳統尾燈只需要照明和信號警示功能，搭載的LED燈珠數量較少，對應的LED驅動芯片數量和芯片的通道數也較少。通常僅需要選取單通道或者3通道的驅動芯片即可滿足要求。市場上芯片供應商如TI、英飛凌、以及國產芯片供應商納芯微等均提供此類驅動芯片。

傳統內飾氛圍燈與傳統尾燈類似，對驅動芯片的數量和通道數要求并不高，大部分方案均采用單顆RGB驅動芯片，低通道數驅動芯片即可滿足要求。與傳統尾燈有別的是，氛圍燈驅動IC通常內部集成MCU以實現顏色合成和溫度補償等功能，系統架構和軟件配置與傳統尾燈存在差異。近些年隨著內飾氛圍燈的顯示效果越來越豐富多彩，內飾氛圍燈照明對于RGB驅動芯片的輸出通道數也提成了更高的要求。

高通道數的驅動芯片主要應用于貫穿式尾燈和ISD智能交互燈技術中。

為了體現品牌個性，整車對尾燈的要求已經不止滿足于照明和信號警示。早在上世紀60年代，豪華品牌林肯汽車就開始了貫穿式尾燈的嘗試，但受制于技術原因未能得到普及。進入本世紀后，隨著LED技術的成熟，結合整車造型的需求，貫穿式尾燈幾乎成為豪華車型的標配，并且其技術能力也不斷下放至家用車型中。尤其是本輪中國新能源市場的大機遇中，動態貫穿式尾燈成為很多車型的標配。

由于動態貫穿式尾燈所需的LED光源數量較多，對LED驅動芯片的數量及單顆驅動芯片的通道數量提出了新要求。當下方案設計中，12通道、16通道和24通道等多通道線性LED驅動芯片被廣泛使用。其中，驅動芯片每通道驅動的LED數量一般為1-3顆。根據所需動態效果的不同，芯片的選型和數量也會多樣：動態貫穿式尾燈方案中用到的LED燈珠數量約為100顆到500顆，以常見的12通道LED驅動芯片為例，對應驅動芯片的用量大約在5-20顆之間。如果選用更多輸出通道的LED驅動芯片，驅動芯片的用量會進一步降低，可以實現更精簡的BOM清單和更低的系統成本。市場上常見型號如TI的TPS929120-Q1系列和納芯微的NSL21912系列均是典型的12通道線性LED驅動芯片產品。

ISD智能交互燈是近年來應用的一個細分技術，其可以顯示一些簡單的圖形元素，與外界做信息交互。

比較典型的是高合在2020年發布的Hiphi X車型，全車分別在車前和車尾搭載4塊LED矩陣模塊，組成ISD智能交互燈。為此共采用了1716顆LED光源。此后，包括深藍、奇瑞、問界在內的整車企業也開始搭載ISD智能交互燈方案，如深藍S7所搭載的ISD智能交互燈采用了348顆LED，對應的需要32顆12通道的LED驅動芯片。

極氪007在業內首次采用了交互燈幕，而非單獨模塊，顯示面積達到90英寸，為此采用了1711顆LED發光單元，采用了75顆24通道的線性LED驅動芯片。

智己L7全車共采用了5000多顆LED，通過48通道驅動芯片控制，甚至能在尾燈處顯示簡單的游戲動畫效果。

■智己L7尾燈動畫效果

從驅動芯片應用來看，對于ISD智能交互燈所采用的驅動芯片更傾向24通道或者48通道，市場上的常見型號如TI的TPS929240-Q1和TLC6C5748系列，以及納芯微的NSL21924系列。

03.

前大燈LED驅動芯片的選型策略

與尾燈、ISD智能交互不同的是，前大燈主要功能是提供照明，意味著前大燈所需的功率更高，這也正是前大燈照明選用開關型LED驅動芯片的原因。

在滿足照明的基礎上進行交互式創新，這點在遠光燈技術的應用上表現的尤其明顯。ADB大燈和像素級大燈就是在此背景下發展起來的。ADB大燈全稱是自適應遠光燈（Adaptive Driving Beam），又稱矩陣式大燈，故名思義，其照明區域可以呈矩陣式控制。在車輛行駛時，可根據前方障礙物位置進行照明區域調整，而無需手動切換遠近光。

ADB大燈雖然有多種實現方式，但最主流的依然是通過矩陣式LED來實現，即開關型LED驅動芯片提供大功率輸出以驅動LED燈珠，配合矩陣管理芯片來實現單個LED（或稱之為單個像素）的獨立亮滅控制。

■LED前大燈驅動電路結構，來源：納芯微

由于大功率驅動能力的需求，前燈照明中廣泛采用的LED驅動芯片的輸出電流能力遠大于線性LED驅動芯片。但從像素點或者LED燈珠數量上來比較的話，矩陣式ADB大燈所需像素點明顯少于尾燈和ISD智能交互燈。受限于成本和散熱，單側ADB大燈最多僅有100余像素點，如特斯拉單側ADB大燈像素點為102像素。

ADB大燈的發展方向之一是更高的像素點位，但受限于成本和散熱的挑戰，并且隨著萬級像素HD大燈的落地，高像素矩陣ADB大燈的發展受到了一定程度的影響，當下主機廠更多轉而開發更經濟型的ADB大燈，疊加平臺化思路進行成本控制，進而實現配置下探，提升搭載比例，如小米SU7單側ADB大燈的像素點為12像素，全車共24像素。

相較于傳統遠光燈，ADB大燈對于開關型LED驅動芯片提出了新的架構要求，并且為了降低開發成本和縮短開發后期，雙重影響下搭載數字接口如SPI接口的兩級式開關型LED驅動方案逐漸成為主流。國外芯片廠商如TI、羅姆、NXP均提供此類解決方案，而國產芯片公司納芯微在2024年也將陸續推出兩級式開關型LED驅動芯片和矩陣管理芯片，為汽車前燈照明市場注入新的活力。

像素級大燈又稱投影大燈，顧名思義像素級大燈可以在車輛前方投射出明顯的圖形而不僅僅是ADB大燈中的障礙物避光。該方案目前主要有兩種方案，DLP和micro LED，通常像素點數達到幾萬甚至上百萬。

當前量產的方案主要是DLP方案，如問界M9、智己L7、高合HiPhi X、奔馳S、奧迪A8等等。車燈像素可以達到百萬級。其核心技術是基于數字微鏡元件DMD來完成可視數字信息顯示，與現有常用到的投影儀原理類似。但DLP大燈的光學設計和系統較為復雜，相應的成本短期內也難以降低，僅在高端車型上應用搭載。

Micro LED大燈雖然在像素點數量上不如DLP的百萬級，但在系統難易度和成本方面存在明顯優勢。保時捷將其最先應用與量產車型中，在2023年保時捷卡宴車型上實現量產。保時捷全車采用了四個micro LED模塊，左右單側大燈各兩個。每個模塊包含了16,384 個microled，對應的16,384個像素，即全稱共有65,536個像素點。其后蔚來ET9、大眾途觀和福特也將應用該技術方案。其中大眾途觀的方案由馬瑞利提供，單側包含25,600像素。

■保時捷micro led大燈

前大燈中除大功率的遠光燈和近光燈外，功率較小的轉向燈、日行燈以及新興的發光格柵在動態顯示上也有更吸引眼球的效果。對于驅動芯片而言，受前大燈方案的影響，此類應用中，部分廠家沿用了ADB遠光方案，即開關型LED驅動芯片配合矩陣管理芯片來實現動態效果。

但隨著LED數量的逐漸增多，以及系統成本的考慮，在此類非大功率、有流水呼吸等動態效果的前燈照明中，市場上亦有開始使用線性LED驅動芯片的用法。此類方案使用類似動態貫穿流水尾燈方案中的多通道線性LED驅動方案，如12通道和24通道線性LED驅動芯片，系統成本得到進一步降低，帶來了靈動的動態顯示效果。國外芯片廠商TI、羅姆、以及國產芯片供應商納芯微等均提供此類方案。為了減輕此類前燈照明中的散熱壓力，納芯微的多通道線性LED驅動芯片支持最新一代的熱共享技術，極大程度緩解了線性LED驅動芯片的散熱壓力。

04.

LED驅動芯片的升級方向

驅動芯片第一大挑戰便是如何去驅動數量龐大的LED燈珠。

正如上文提到，除前大燈中需要考慮功率要求，即要求驅動芯片需輸出較大電流外，尾燈、ISD智能交互更多的是考慮LED數量，對應的增加驅動芯片的數量。但考慮到芯片布置的空間有限，單純的疊加芯片的數量肯定是無法持續的。

時分復用技術就在此需求下被提出。相比于LED直接驅動的方式，時分復用技術在驅動芯片的基礎上增加矩陣開關，這樣變可以成倍數控制LED的數量，增加的倍數即位矩陣開關的數量。這樣便可以在不增加芯片數量的情況下實現增加LED驅動的數量，此類技術可以顯著提升線型LED驅動的輸出通道數量。

■時分復用LED驅動技術，來源：TI

驅動芯片的第二大挑戰是如何解決熱風險，降低芯片發熱量。

得益于高轉換效率，開關型LED驅動芯片的散熱問題相對較好處理。但對于線性LED驅動芯片來說，如何在散熱和穩定電流輸出之間做好均衡，這非常考驗研發工程師的設計能力。提升線性LED驅動芯片散熱表現的常見方式是通過增加額外的分流電阻來分擔熱量，以此來降低驅動芯片的發熱。此類技術被稱之為熱共享（Thermal sharing or Thermal balancing）。但隨著線性LED驅動芯片的輸出通道數增加，對于12通道甚至更多如24通道的線性LED驅動芯片而言，依靠每通道并聯分流電阻的傳統熱共享技術無疑在方案面積和系統成本上都帶來了新的挑戰，在追求小型化的今天，其結果與產品理念是背道而馳的。

因此如何解決多通道線性LED驅動芯片的散熱問題就顯得尤為關鍵。納芯微最新一代的Thermal-sharing熱共享技術便是為解決該難題而來，其核心優勢是僅需要單個分流電阻而非多個分流電阻，便可以提升多通道線性LED驅動芯片的散熱表現。實際工作時根據不同的工況，納芯微Thermal-sharing熱共享技術可以自動調節電流配比，在保持負載電流精準輸出的情況下減少驅動芯片的發熱量，最大化實現通道利用率。

■納芯微Thermal-sharing熱共享技術芯片溫升對比

驅動芯片的第三大挑戰是如何匹配平臺化開發理念，實現供應鏈降本。

現在隨著開發周期、開發成本的不斷壓縮，平臺化的產品開發理念深入人心。平臺化體現在兩方面，硬件平臺化、通訊協議多樣化兼容。

硬件平臺化即硬件架構和電路板空間需覆蓋盡可能多的不同車燈型號的要求。對于驅動芯片而言，即能夠兼容盡可能多的不同通道數的驅動芯片，通常為了方便切換，也就要求芯片供應商能提供盡可能多的通道數芯片。目前如英飛凌、TI等外資芯片企業可覆蓋1-48通道的芯片產品，國內企業如納芯微在產品豐富度方面也基本與其持平。

除產品豐富度外，上文提到，車燈的工作原理簡單的理解便是MCU發出指令，驅動芯片收到指令后驅動LED燈珠發光或熄滅。其中MCU和驅動芯片之間便會涉及到通訊。通常情況下，車燈控制可以分為控制板和驅動板。控制板即主要為MCU所在的電路板，驅動板則是驅動芯片所在的電路板。基于平臺化中靈活布置的訴求，對于驅動板而言就需要盡可能多的兼容控制板的通訊協議。由于各家方案和應用需求的差異，通訊接口目前常見的有LIN、SPI、UART、CAN等等。如何實現不同廠商通訊協議的兼容，是當下迫切需要解決的難題。

05.

埋頭發展的國產芯片企業

與其他芯片的應用一樣，汽車LED驅動芯片應用首先面對的便是車規級要求的門檻。車規芯片通常有三大認證門檻，分別是IATF 16949質量管理體系認證、AEC-Q100可靠性認證、ISO 26262功能安全標準。集中表現在芯片可靠性要求高、功能安全要求高等方面，此外車規級認證及配合量產的時間要求也遠高于其他領域。

在汽車LED驅動芯片領域，過往出現的更多的是全球芯片企業的身影，如英飛凌、TI、NXP、羅姆等。其優勢主要體現在兩個方面，一是產品的豐富度，二是產品的穩定性。

近年來隨著國產芯片產業的日漸成熟，加之國內汽車新技術的快速落地應用，以納芯微為代表的國產芯片企業在LED驅動芯片領域已經逐漸具備與全球芯片企業正面競爭的實力。

汽車照明是納芯微專注領域之一。納芯微汽車LED驅動產品布局包含尾燈照明、頭燈照明、內飾氛圍燈照明、車載屏幕背光驅動等多個汽車照明應用。

在產品豐富度方面，納芯微目前已量產多個車規級線性LED驅動芯片產品，如單通道NSL2161X系列，3通道NSL2163X系列，以及12通道NSL21912(A)系列，已經廣泛應用于車內小燈、經典尾燈、動態貫穿式尾燈、動態發光格柵等場景。從2024年開始，納芯微新一代16通道和24通道車規級線性LED驅動新品也將陸續量產，進一步完善其產品序列，為車身照明市場提供高性價比和高可靠性的一攬子解決方案。目前搭載納芯微車規級線性LED驅動芯片的車輛數超過300萬輛，其穩定性也得到了市場的認可。

除了產品的豐富度和穩定性外，納芯微針對一些產品應用的痛點保持持續創新，上文提到的了“Thermal-sharing”方案便是其為解決汽車領域多通道芯片散熱的痛點而推出的創新技術方案。

而這一些創新的基礎來源于其深厚的汽車級芯片的技術積累和應用經驗。正如納芯微創始人、CEO王升楊在慶祝十周年之際所言，“納芯微在成立之初就想著要去干一些愚公移山的事，去干一些鑿山洞的事得了。怎么鑿山洞？就是干一些比較難，而且沒人干的東西，鑿出一條之前沒有人的路”，正是這份信念和堅持，使得納芯微在汽車領域能夠直面競爭，不斷創新。

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