圖一：智能汽車(chē)前大燈（相片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

智能汽車(chē)前大燈利用傳感系統(tǒng)采集環(huán)境、天氣、道路、車(chē)速、交通流量以及與其他車(chē)輛相對(duì)位置等信息，經(jīng)由中央處理與控制系統(tǒng)自動(dòng)獨(dú)立控制多像素集成LED光源中每一個(gè)像素點(diǎn)的開(kāi)啟與工作電流，從而改變光束照射范圍、形狀、亮度和角度，以及調(diào)節(jié)切割線位置等，以達(dá)成各種智能駕駛照明功能的目的。例如，當(dāng)駕駛視野中有其他道路使用者時(shí)（如跟車(chē)或會(huì)車(chē)時(shí)），智能汽車(chē)前大燈會(huì)自動(dòng)捕捉其他道路使用者的位置，將相應(yīng)位置的LED 像素點(diǎn)調(diào)暗或者熄滅，避免對(duì)其他道路使用者造成眩目，在保障道路行駛安全的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了視野照明，保證了駕駛安全性（如圖一所示）。當(dāng)智能汽車(chē)前大燈激活且車(chē)速超過(guò)100km/h時(shí)，智能汽車(chē)前大燈將控制遠(yuǎn)光燈處于高速模式，使照明視野更聚攏、更清晰。除標(biāo)準(zhǔn)近光、城市遠(yuǎn)光、標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)光、集束遠(yuǎn)光外，其它智能駕駛照明功能還有車(chē)輛寬度標(biāo)示、追尾與距離提醒、人行道標(biāo)示、行人標(biāo)記與追蹤、行駛軌跡預(yù)測(cè)、盲區(qū)變道提示、車(chē)道偏離提示、路況顯示、交通標(biāo)志照明、速度顯示、低速轉(zhuǎn)向輔助、在道路上投射導(dǎo)航信息等。

 

為了實(shí)現(xiàn)智能駕駛照明功能，智能汽車(chē)前大燈通常需要完成感知、決策與實(shí)現(xiàn)三個(gè)環(huán)節(jié)。借助攝像頭或毫米波雷達(dá)等傳感器采集前方信息完成感知，通過(guò)算法進(jìn)行照明區(qū)域與亮度的處理完成決策，最后通過(guò)控制多像素集成LED光源中每一個(gè)像素的亮、暗、關(guān)、開(kāi)來(lái)完成智能駕駛照明功能的實(shí)現(xiàn)。為完成三大環(huán)節(jié)，智能汽車(chē)前大燈通常集高精度傳感系統(tǒng)，矩陣式LED光源模組，以及數(shù)字化判斷與控制系統(tǒng)于一體，其中矩陣式LED光源模組還包括多像素集成LED光源和單像素大電流驅(qū)動(dòng)模塊。

 

目前，智能汽車(chē)前大燈有三種技術(shù)路線：1）機(jī)械式，主要通過(guò)加入電機(jī)設(shè)備等實(shí)現(xiàn)光源遮罩或前大燈轉(zhuǎn)向；2）矩陣式，通過(guò)將多顆LED排列成行或列或矩陣形成多像素集成LED光源，并對(duì)組成多像素集成LED光源中的每一個(gè)LED像素點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，像素等級(jí)可達(dá)到幾個(gè)，幾十個(gè)到幾百個(gè)，對(duì)驅(qū)動(dòng)能力、散熱能力與光學(xué)系統(tǒng)提出了更高的要求；3）DLP式，通過(guò)在光源前放置 DMD 器件（Digital Micromirror Device, 數(shù)字微鏡元件）實(shí)現(xiàn)對(duì)前大燈百萬(wàn)像素等級(jí)的控制，可做到類(lèi)似投影儀般的精準(zhǔn)光型控制。其中，機(jī)械式智能汽車(chē)前大燈響應(yīng)速度慢、可靠性低，性能差，能實(shí)現(xiàn)的智能駕駛照明功能十分有限。DLP式智能汽車(chē)前大燈雖然可以達(dá)到百萬(wàn)像素等級(jí)，其核心DMD部件目前僅由TI供應(yīng)，系統(tǒng)控制要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合成本遠(yuǎn)高于矩陣式智能汽車(chē)前大燈。矩陣式智能汽車(chē)前大燈能較好地實(shí)現(xiàn)性能與成本的平衡，是當(dāng)前智能汽車(chē)前大燈的主流方案。

圖二：比亞迪秦Pro的矩陣式智能汽車(chē)前大燈。（來(lái)自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院公開(kāi)的行業(yè)研究報(bào)告）
 

矩陣式智能汽車(chē)前大燈己開(kāi)始應(yīng)用于量產(chǎn)的車(chē)型中。例如，在大眾ID.4X、謳歌RDX、傳祺M8及比亞迪唐等車(chē)型中，矩陣式智能汽車(chē)前大燈已成為全系標(biāo)準(zhǔn)配置。以ID.4X為例，該車(chē)型應(yīng)用了來(lái)自大眾的IQ Light矩陣式智能汽車(chē)前大燈，其中多像素集成LED光源由11個(gè)遠(yuǎn)光像素點(diǎn)和7個(gè)近光像素點(diǎn)構(gòu)成，能通過(guò)前置攝像頭采集前方信息，控制大燈光型，具備自動(dòng)開(kāi)啟、延時(shí)關(guān)閉、大燈高度自動(dòng)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)向輔助、遠(yuǎn)近光燈自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。比亞迪秦Pro的矩陣式智能汽車(chē)前大燈則來(lái)自比亞迪照明（BYD Light） 的龍晶大燈（Dragon Beam），像素點(diǎn)較少，僅擁有3-5個(gè)并列的LED像素點(diǎn)（如圖二所示）。

 

據(jù)測(cè)算，2021年矩陣式智能汽車(chē)前大燈整體滲透率由2020年的3.6%提升至5.8%。整體來(lái)看，被統(tǒng)計(jì)車(chē)型2021年銷(xiāo)量約為1931.3萬(wàn)輛，占行業(yè)批發(fā)銷(xiāo)量比例達(dá)90.0%，經(jīng)測(cè)算，矩陣式智能汽車(chē)前大燈的搭載量約為111.7萬(wàn)輛，滲透率達(dá)到5.8%。就新能源市場(chǎng)而言，被統(tǒng)計(jì)車(chē)型2021年銷(xiāo)量約為295.8萬(wàn)輛，占新能源批發(fā)銷(xiāo)量比例達(dá) 90.2%，經(jīng)測(cè)算，矩陣式智能汽車(chē)前大燈的搭載量約為20.8萬(wàn)輛，滲透率達(dá)到7.0%。（來(lái)自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院公開(kāi)的行業(yè)研究報(bào)告）

圖三：矩陣式智能汽車(chē)前大燈像素點(diǎn)數(shù)與車(chē)價(jià)。（來(lái)自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院公開(kāi)的行業(yè)研究報(bào)告）
 

矩陣式智能汽車(chē)前大燈性能和成本取決于構(gòu)成多像素集成LED光源中的LED像素點(diǎn)數(shù)量及其分辨率。像素點(diǎn)越少，能實(shí)現(xiàn)的智能駕駛照明功能就越少，像素點(diǎn)越大，分辨率越低，能實(shí)現(xiàn)的智能駕駛照明精度和效果就越差，反之，對(duì)多像素集成LED光源及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求就越高，成本也隨之提高。圖三表示不同車(chē)系所采用的矩陣式智能汽車(chē)前大燈中多像素集成LED光源的像素點(diǎn)（獨(dú)立照明分區(qū)）數(shù)量與車(chē)價(jià)之間的關(guān)系。例如奧迪A6L配備的多像素集成LED光源具備32個(gè)獨(dú)立光源，最低標(biāo)配價(jià)格超過(guò)40 萬(wàn)元。由圖三可知，目前能成為標(biāo)配的矩陣式智能汽車(chē)前大燈中的多像素集成LED光源的像素點(diǎn)數(shù)量比較有限（<32），像素點(diǎn)也很大，分辨率很差，難以實(shí)現(xiàn)大部分智能汽車(chē)前大燈所要求的智能駕駛照明功能。

圖四：帶有矩陣式智能汽車(chē)前大燈的Model S車(chē)型。（來(lái)自LEDINSIDE的新聞報(bào)道）

最近，特斯拉交付了帶有矩陣式智能汽車(chē)前大燈的Model S車(chē)型（如圖四所示）。特斯拉的矩陣式智能汽車(chē)前大燈中的多像素集成LED光源模組（含驅(qū)動(dòng)）由德國(guó)著名零配件供應(yīng)商HELLA制造，其中多像素集成LED光源的供應(yīng)商為三星電子。公開(kāi)資料顯示，2021年4月，三星半導(dǎo)體發(fā)布適用于矩陣式智能汽車(chē)前大燈的新一代車(chē)載光源PixCell LED模組。模組采用GaN-On-Si（硅上氮化鎵）外延，薄膜倒裝芯片（TFFC），以及晶圓級(jí)封裝（WLP）等技術(shù)。為了提升顯示效果，防止相鄰光源串?dāng)_，每個(gè)像素之間設(shè)立有硅墻隔板，以達(dá)到每一像素單面出光效果。

圖五：由大道半導(dǎo)體制造的矩陣式智能汽車(chē)前大燈LED光源模組。模組（上）局部像素微亮效果（下）
 

深圳大道半導(dǎo)體基于成熟的倒裝芯片和CSP（Chip Scale Package）技術(shù)近日公開(kāi)了一款國(guó)產(chǎn)矩陣式智能汽車(chē)前大燈LED光源模組（如圖五所示）。模組包括多像素集成LED光源和單像素大電流驅(qū)動(dòng)模塊。其主要特點(diǎn)包括：a) 倒裝芯片焊接在高精度陶瓷基板上，不僅可以實(shí)現(xiàn)倒裝芯片間的緊密排布，方便光學(xué)設(shè)計(jì)，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)單一倒裝芯片的獨(dú)立控制。多像素集成LED光源分四行緊密排列，其中二行為56列，一行為48列，一行為44列，合計(jì)204個(gè)像素點(diǎn)。每一個(gè)像素點(diǎn)的尺寸約0.51mm x 0.72mm，其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前大部分矩陣式智能汽車(chē)前大燈中所采用的LED光源尺寸。與常規(guī)矩陣式智能汽車(chē)前大燈中的LED光源相比較，大道半導(dǎo)體采用更多更微小的像素點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的照明功能； b) 大道半導(dǎo)體多像素集成LED光源中每一個(gè)發(fā)光芯片四周設(shè)置有高反射率的白墻，可能遮擋和反射發(fā)光芯片的側(cè)光，從而實(shí)現(xiàn)單面出光的效果； c) 利用陶瓷基板的高導(dǎo)熱性和高絕緣性，可以實(shí)現(xiàn)有效的熱電分離機(jī)制，使LED光源產(chǎn)生的熱量能迅速傳導(dǎo)至散熱器上，以確保LED光源能工作在合適的溫度，不僅提升發(fā)光效率，減小光衰，還能提高器件的可靠性； d) 選用合適的車(chē)規(guī)級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片和足夠散熱能力的散熱裝置，每一個(gè)發(fā)光芯片的最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)100mA，常溫下產(chǎn)生不少于25流明的光，光源總功率可達(dá)60W，可以滿足實(shí)現(xiàn)矩陣式智能汽車(chē)前大燈各種照明功能的需求。

可以看出，矩陣式智能汽車(chē)前大燈由于其優(yōu)異的性?xún)r(jià)比將成為智能汽車(chē)前大燈的主流技術(shù)路線，隨著在特斯拉等流行車(chē)型上的成功應(yīng)用，百個(gè)像素等級(jí)的多像素集成LED光源將取代幾個(gè)或幾十個(gè)像素等級(jí)的多像素集成LED光源，在未來(lái)智能汽車(chē)前大燈市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先并扮演未來(lái)主流的角色，采用成熟的倒裝芯片和CSP封裝技術(shù)制造的百個(gè)像素等級(jí)的多像素集成LED光源的面世預(yù)示著未來(lái)矩陣式智能汽車(chē)前大燈成本的大幅下調(diào)，其應(yīng)用車(chē)型也會(huì)越來(lái)越廣。