多变的车灯，绕不开的LED驱动芯片

近年来随着汽车的不断普及，车灯方面也在不断发展，由最开始的卤素灯发展为氙气大灯，再到现在的LED大灯和矩阵式LED大灯。

在今年的北京车展中 ，其中不乏令人眼前一亮的方案。

比如大众途观L pro搭载Micro LED投影大灯，意味着该方案首次已经下沉至30万以内的市场价格区间。还有极氪MIX继续保留贯穿式光幕设计，并且和大灯融为一体，科技感十足。以及一些虽未有突破性创新，但在造型和功能上都得到不同程度的升级。

可以说，对汽车车灯诉求已经远远不止于照明的功能，而是需要与整车造型一道动态营造个性化差异表现。 而支持这些功能快速实现的背后，LED技术的应用功不可没。

LED光源具有节能、寿命长、响应迅速的特点。用于汽车照明时，其尺寸小巧的特点，使得设计更加灵活，为多种方案照明甚至灯光交互的实现提供了可能性。

但LED技术用于车灯照明时也存在两个明显的缺点，分别是散热和LED驱动。 相较而言散热问题较为容易解决，通过增加对应的被动散热结构即可解决。 最难的当属LED驱动 ，众所周知LED需要恒流驱动，因此必须采用对应的驱动芯片，尤其是在当前LED光源数量快速增加的情况下，对LED驱动芯片要求也在不断提升。

01. 如何去选择合适的LED驱动芯片

由于LED本身属于电流敏感型的元件，较小的电流变化就有可能引起很大的温度变化，所以照明中使用的LED，尤其是大功率的LED，最好采用恒流的方式驱动。根据电流的调节方式， LED驱动芯片可以分为两大类，线性LED驱动芯片和开关型LED驱动芯片。

线性LED驱动芯片因电路简单，控制灵活，广泛应用在小灯、尾灯、发光格栅、氛围灯、ISD智能交互显示等汽车照明应用中。但线性LED驱动芯片存在输出功率低，以及工作电压范围较小的缺点，因此在大功率前大灯照明中，线性LED驱动芯片应用较少，仅在部分前灯照明如转向流水灯、日行灯以及发光格栅灯中采用线性LED驱动芯片。

开关型LED驱动芯片通过PWM脉冲控制电流大小，配合内部控制环路，可以在更宽的输出电压范围内实现多个LED的控制。此外，开关型LED驱动芯片的转换效率也明显优于线性LED驱动芯片，配合其更大功率的驱动能力，开关LED型驱动芯片被广泛应用于前大灯照明中，尤其是肩负夜间照明功能的远光灯和近光灯。

当然，实际选型中，由于车灯产品状态以及自身供应链的不同，各企业产品会存在差异。

除确定驱动芯片的类型外，驱动芯片另一关键是去匹配需要驱动的LED数量。

LED驱动芯片数量与LED灯珠个数密切相关， 其中的关键指标是驱动芯片的输出通道数（CH） 。理论上每个通道均可单独控制一个LED灯珠或者一串LED灯珠（具体个数与驱动芯片工作电压有关，线性LED驱动芯片每通道通常驱动1-3颗LED，开关型LED驱动芯片通常会更多）。

通常，对于线性LED驱动芯片这一品类而言，受限于工作电压与散热的限制，其每个输出通道能够驱动的LED灯珠数量有限。为了实现更加灵动炫酷的照明效果，车身照明中LED灯珠数量的逐渐增多，因此拥有更多输出通道数量的线性LED驱动芯片至关重要。

单个线性LED驱动芯片常见的输出通道数有1~3通道、12通道、16通道、24通道，近些年市场上也有芯片供应商陆续推出新一代的48通道乃至能够驱动更多通道的线性LED驱动芯片。

而开关型LED驱动芯片得益于高转换效率的优势，可以依靠较少的输出通道驱动更多的LED灯珠。

02. 尾灯、氛围灯、ISD智能交互灯LED驱动芯片的选型策略

因其技术方案的不同，对于驱动芯片的选型也不尽相同。 根据单芯片的通道数来区分，大抵可以分为低通道数芯片（1~3通道）和高通道数芯片（12通道及以上）。

传统尾灯只需要照明和信号警示功能，搭载的LED灯珠数量较少，对应的LED驱动芯片数量和芯片的通道数也较少。通常仅需要选取单通道或者3通道的驱动芯片即可满足要求。传统内饰氛围灯与传统尾灯类似，对驱动芯片的数量和通道数要求并不高，大部分方案均采用单颗RGB驱动芯片，低通道数驱动芯片即可满足要求。

与传统尾灯有别的是，氛围灯驱动IC通常内部集成MCU以实现颜色合成和温度补偿等功能，系统架构和软件配置与传统尾灯存在差异。近些年随着内饰氛围灯的显示效果越来越丰富多彩，内饰氛围灯照明对于RGB驱动芯片的输出通道数也提成了更高的要求。

高通道数的驱动芯片主要应用于贯穿式尾灯和ISD智能交互灯技术中。

随着LED技术的成熟，尤其是本轮中国新能源市场的大机遇中，动态贯穿式尾灯成为很多车型的标配。

动态贯穿式尾灯所需的LED光源数量较多，对LED驱动芯片的数量及单颗驱动芯片的通道数量提出了新要求。当下方案设计中，12通道、16通道和24通道等多通道线性LED驱动芯片被广泛使用。其中，驱动芯片每通道驱动的LED数量一般为1-3颗。根据所需动态效果的不同，芯片的选型和数量也会多样：动态贯穿式尾灯方案中用到的LED灯珠数量约为100颗到500颗，以常见的12通道LED驱动芯片为例，对应驱动芯片的用量大约在5-20颗之间。如果选用更多输出通道的LED驱动芯片，驱动芯片的用量会进一步降低，可以实现更精简的BOM清单和更低的系统成本。

ISD智能交互灯是近年来应用的一个细分技术，其可以显示一些简单的图形元素，与外界做信息交互。比如极氪007在业内首次采用了交互灯幕，而非单独模块，显示面积达到90英寸，为此采用了1711颗LED发光单元，采用了75颗24通道的线性LED驱动芯片。智己L7全车共采用了5000多颗LED，通过48通道驱动芯片控制，甚至能在尾灯处显示简单的游戏动画效果。

03. 前大灯LED驱动芯片的选型策略

与尾灯、ISD智能交互不同的是，前大灯主要功能是提供照明，意味着前大灯所需的功率更高，这也正是前大灯照明选用开关型LED驱动芯片的原因。

在满足照明的基础上进行交互式创新，这点在远光灯技术的应用上表现的尤其明显。ADB大灯和像素级大灯就是在此背景下发展起来的。ADB大灯全称是自适应远光灯（Adaptive Driving Beam），又称矩阵式大灯，故名思义，其照明区域可以呈矩阵式控制。在车辆行驶时，可根据前方障碍物位置进行照明区域调整，而无需手动切换远近光。

ADB大灯虽然有多种实现方式，但最主流的依然是通过矩阵式LED来实现，即开关型LED驱动芯片提供大功率输出以驱动LED灯珠，配合矩阵管理芯片来实现单个LED（或称之为单个像素）的独立亮灭控制。

04. LED驱动芯片的升级方向

驱动芯片第一大挑战便是如何去驱动数量庞大的LED灯珠。

正如上文提到，除前大灯中需要考虑功率要求，即要求驱动芯片需输出较大电流外，尾灯、ISD智能交互更多的是考虑LED数量，对应的增加驱动芯片的数量。但考虑到芯片布置的空间有限，单纯的叠加芯片的数量肯定是无法持续的。

时分复用技术就在此需求下被提出。 相比于LED直接驱动的方式，时分复用技术在驱动芯片的基础上增加矩阵开关，这样变可以成倍数控制LED的数量，增加的倍数即位矩阵开关的数量。这样便可以在不增加芯片数量的情况下实现增加LED驱动的数量，此类技术可以显著提升线型LED驱动的输出通道数量。

驱动芯片的第二大挑战是如何解决热风险，降低芯片发热量。

得益于高转换效率，开关型LED驱动芯片的散热问题相对较好处理。但对于线性LED驱动芯片来说，如何在散热和稳定电流输出之间做好均衡，这非常考验研发工程师的设计能力。

提升线性LED驱动芯片散热表现的常见方式是通过增加额外的分流电阻来分担热量，以此来降低驱动芯片的发热。此类技术被称之为热共享（Thermal sharing or Thermal balancing）。但随着线性LED驱动芯片的输出通道数增加，对于12通道甚至更多如24通道的线性LED驱动芯片而言，依靠每通道并联分流电阻的传统热共享技术无疑在方案面积和系统成本上都带来了新的挑战，在追求小型化的今天，其结果与产品理念是背道而驰的。

驱动芯片的第三大挑战是如何匹配平台化开发理念，实现供应链降本。

现在随着开发周期、开发成本的不断压缩，平台化的产品开发理念深入人心。平台化体现在两方面，硬件平台化、通讯协议多样化兼容。

硬件平台化即硬件架构和电路板空间需覆盖尽可能多的不同车灯型号的要求。对于驱动芯片而言，即能够兼容尽可能多的不同通道数的驱动芯片，通常为了方便切换，也就要求芯片供应商能提供尽可能多的通道数芯片。目前如英飞凌、TI等外资芯片企业可覆盖1-48通道的芯片产品，国内企业如纳芯微在产品丰富度方面也基本与其持平。

除产品丰富度外，上文提到，车灯的工作原理简单的理解便是MCU发出指令，驱动芯片收到指令后驱动LED灯珠发光或熄灭。其中MCU和驱动芯片之间便会涉及到通讯。通常情况下，车灯控制可以分为控制板和驱动板。控制板即主要为MCU所在的电路板，驱动板则是驱动芯片所在的电路板。基于平台化中灵活布置的诉求，对于驱动板而言就需要尽可能多的兼容控制板的通讯协议。由于各家方案和应用需求的差异，通讯接口目前常见的有LIN、SPI、UART、CAN等等。如何实现不同厂商通讯协议的兼容，是当下迫切需要解决的难题。

审核编辑 黄宇