LED照明驅(qū)動器技術(shù)分析與展望

德州儀器高級技術(shù)市場開拓工程師劉學(xué)超說，LED技術(shù)的發(fā)展需要驅(qū)動技術(shù)發(fā)展相配合?，F(xiàn)今的LED市場規(guī)模為1億美元，未來3~5年還將擴張10倍以上。

　　對于中國市場，美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場經(jīng)理黎志遠引用iSuppli公司對中國LED驅(qū)動器IC市場的預(yù)測，在全球經(jīng)濟和電子產(chǎn)業(yè)沉陷衰退之際，中國LED驅(qū)動器IC市場2009年僅增長1%,從2008年的1.153億美元上升到1.16s億美元。但是，2010年增速將會加快到9.6%,規(guī)模將達到1.277億美元。預(yù)計2013年中國LED市場將達到1.39億美元。

　　展望2010年。隨著全球景氣逐步回溫，2009年出現(xiàn)衰退的汽車、通訊用LED驅(qū)動IC市場可望回穩(wěn)，工業(yè)/照明用市場亦有2位數(shù)成長空間，至于信息用、消費性電子用市場，則將出現(xiàn)跳躍式成長，預(yù)估2010年全球LED驅(qū)動IC規(guī)模將擴大至34.1億顆，相較2009年的27.0億顆，成長幅度達26.0%.

　　然而，LED驅(qū)動電源的要求也在不斷提高。pI公司高級產(chǎn)品經(jīng)理BillWeiss認為。LED驅(qū)動器IC技術(shù)發(fā)展趨勢及特性表現(xiàn)為：高可靠性、高效率、高功率因數(shù)、可調(diào)光以及體積小。

　　凹凸(OzMicro)科技(中國)有限公司開發(fā)總監(jiān)李勝泰具體介紹了LED驅(qū)動器技術(shù)特點，他說許多廠商的重點是：1.LED發(fā)光效率的增進：2.LED模組的散熱管理：良好的散熱處理。無論對于LED的壽命或演色性皆能提供較佳的狀態(tài);3.轉(zhuǎn)換效率：基于節(jié)能減碳的目的，是否能有效高度利用公用電廠所提供的電力--提升功率因素的轉(zhuǎn)換亦為重點方向之一：4.產(chǎn)品可靠性：在物料選件及電路設(shè)計上多所著墨：5.LED背光：在技術(shù)上，使用LED做背光主要面臨的挑戰(zhàn)有：電流匹配在多顆LED串中的應(yīng)用。包括功耗、保護電路、調(diào)光時的雜訊(Audiblenoiseduringdimming)等。

以下主要介紹LED照明、背光和LED TV方面熱點的技術(shù)市場。

　　德州儀器的劉學(xué)超說，LED照明發(fā)展非常迅速，年增長率超過60%,隨著LED發(fā)光效率的不斷提升，封裝技術(shù)不斷改進，驅(qū)動陸能和壽命的增加，LED照明技術(shù)在未來5年內(nèi)會逐漸進入千家萬戶。

　　02Iviicro李勝泰說，在世界各國環(huán)保議題日漸重視的趨勢下，LED照明產(chǎn)業(yè)將扮演極重要的角色，其主要應(yīng)用在于室內(nèi)、室外照明以及街燈等高功率產(chǎn)品。據(jù)悉，2009年全球照明市場約1219億美元，LED僅占0.5%,顯見其未來潛力之可觀。其中，以亞太地區(qū)的市場規(guī)模為最大、約占全球33.7%之比例：居次為北美的30.1%.和歐洲之27.4%:然而。以應(yīng)用產(chǎn)品來討論。戶外照明約占12%,則具有相當(dāng)大的成長空間，尤其以占有全球38%戶外照明的中國市場為最。此外，值得關(guān)注的部分是，受政府政策及推廣影響較為直接且快速的街燈應(yīng)用可望成為照明產(chǎn)業(yè)中快速成長的第一棒：預(yù)估在歐美優(yōu)先領(lǐng)起的趨勢中，2010年全球可達到450萬盞LED街燈的水平：并且承于國際加緊節(jié)能減碳的腳步，一但路燈標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格普及，中國市場可望占有世界50%以上的規(guī)模。

　　從LED亮度來看，大功率LED的光輸出已經(jīng)達到了100流明/w的重要里程碑，同時有些制造商宣稱已經(jīng)在實驗室中達到了120流明/W.凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場總監(jiān)TonyArmstrong說，這意味著，就能效而言，LED現(xiàn)在已經(jīng)超過了CFL(80流明/w)。不過，據(jù)進一步預(yù)測，到2012年。LED將達到150流明/W的輸出。此外，當(dāng)前的關(guān)注點全部集中在“綠色”上，與CFL不同，LED不合任何有害材料。

　　從LED成本看，LED照明的成本一直在快速走低。在過去12個月時間里，專用白光二極管(其中有很多已被LED燈泡所采用并在其成本中占了大部分)的價格已經(jīng)從幾年前的8美元左右下降至1.50美元。很多LED行業(yè)分析師預(yù)測，在未來一年內(nèi)，取代白熾燈的LED燈的價格將達到消費者可以接受的水平。一些LED制造商宣稱，已經(jīng)設(shè)計出能夠驅(qū)動LED燈的發(fā)光芯片，而且能使LED燈產(chǎn)生可與75W白熾燈媲美的光(美國家庭普遍使用75W白熾燈)。為了輸出這種量級的光，這類LED芯片通常需要約12W功率。

照明LED驅(qū)動器IC的特點

　　晶豐明源半導(dǎo)體有限公司市場總監(jiān)顏重光高工語出驚人：目前常見LED光源驅(qū)動IC都是從通用電源IC借用過來的，真正為LED光源設(shè)計的驅(qū)動IC還很少，很多公司都在設(shè)計中，預(yù)計到2010年中可能會有不少可應(yīng)市。目前LED)光源驅(qū)動的阻容降壓低成本方案是不安全的，CCR只能驅(qū)動0.5w以下的LED,LDO用穩(wěn)壓的方法驅(qū)動對LED光源的壽命不利：DC/DC-恒流源和AC/DC-恒流源可能是目前已知的最理想方案之一。

　　縱觀DC LED光源的驅(qū)動技術(shù)，有三類驅(qū)動IC將是發(fā)展趨勢：一類是高壓工藝生產(chǎn)的DC/DC Buck,Vin寬至DC60~100V.恒流精度達1%.將能滿足所有直流LED燈具驅(qū)動的需要，可滿足LED光源多串少并技術(shù)的需要：第二類是Ac/DCI的LED燈具需要的應(yīng)用電路簡潔、應(yīng)用成本低、能過EMI、CE、UL的高效率諧振半橋(LLC)+PFC拓撲結(jié)構(gòu)驅(qū)動IC第三種是功率因數(shù)校正((PFC)+脈寬調(diào)控(pwM)兩種平均電流模式控制器組成新的AC/Dc驅(qū)動IC它們將在新一代LED燈具顯現(xiàn)其強大生命力，以充分發(fā)揮零電壓開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)(ZVS)的優(yōu)勢，和滿足LED燈具對PFC(功率因素較正)日益提高的要求，并要求在較低的功率等級(如50 w)時能提高效率>90%.寬電壓輸入、短路和過功率保護、開路保護、較低的總諧波失真(THD)是基本的要求。

　凌力爾特的Tony Armstrong也有相近的觀點，他指出，今天，LED驅(qū)動器IC關(guān)鍵性能之一是，必須能夠?qū)ED充分調(diào)光。因為LED是用恒定電流驅(qū)動的，其DC電流值與LED亮度成正比，因此要改變LED亮度，有兩種通過控制LED電流調(diào)光的方法。第一種是模擬調(diào)光，通過降低恒定LED電流值。成比例地降低LED DC 電流值。降低LED電流可能導(dǎo)致LED顏色的改變，或?qū)ED電流的控制不準(zhǔn)確。第二種是數(shù)字調(diào)光或PWM調(diào)光。PWM調(diào)光以等于或高于100Hz的頻率切換LED的通斷，以這樣的頻率切換，人眼察覺不到。PWM調(diào)光占空比與LED亮度成正比，而接通時的LED電流保持同樣的值(如LED驅(qū)動器IC定的那樣)，從而在高調(diào)光比時保持恒定LED顏色。在某些應(yīng)用中，這種PWM調(diào)光方法可以用來實現(xiàn)高達5000:1的調(diào)光比。

　　Diodes公司LED照明部經(jīng)理AllanLin也認為未來LED驅(qū)動器技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個方面，他說，第一，離線式高功率因數(shù)校正可調(diào)光LED驅(qū)動器可替代鹵素?zé)?、白熾燈和熒光?第二。LED驅(qū)動器能高效替代低壓鹵素?zé)?。以上兩種應(yīng)用需要為LED提供電能及熱能保護，以增加其耐用性。其他發(fā)展趨勢還包括優(yōu)化驅(qū)動器以提供最佳功效，并非將電流最大化。

　　中國作為全球制造商。LED驅(qū)動器技術(shù)的制造成本及總體BOM(物料清單)成本至關(guān)重要。為此，Diodes的特色是致力于發(fā)展很具成本效益的LED驅(qū)動器技術(shù)。

LED TV

　　在三星成功帶起LED TV話題之后，LED背光應(yīng)用于電視的趨勢成為備受關(guān)注的焦點之一，預(yù)估其滲透率在2010年將有機會攀升至10%-15%.02,Micro公司李勝泰說，過去由于演色性及對比性的考量，直下式背光(Direct Type)一直是LED TV發(fā)展方向的主軸：然而在成本及薄型化設(shè)計的優(yōu)勢驅(qū)動下，側(cè)光式(Edge TyVe)背光則漸成主流，占所有LED Tv機種至少93%之比例。并集中在40英寸以上的電視尺寸：因此，針對液晶電視未來的前景，LED TV將是2010年的發(fā)展主軸之一。LED TV產(chǎn)品現(xiàn)階段定位在高階市場，而LED背光應(yīng)用于液晶電視的崛起，主要考驗之一在于其與CCFL背光之價差幅度：側(cè)邊式背光發(fā)展確實已經(jīng)大幅拉近此二者之距離，然而之中的挑戰(zhàn)依然存在;據(jù)(BPSemi)市場總監(jiān)悉，2009年第三季度40英寸及46英寸LED背光液晶電視面板與同尺寸CCFL的價差約為35%.預(yù)計至2010年第一季可拉近至30%左右的差距。此外，一臺電視機相較筆記本電腦(NB)之LED用量有數(shù)十倍之多;換言之，LED TV的發(fā)展亦同時受LED產(chǎn)能開發(fā)以及價格之限，未來若LED芯片的供給持續(xù)舒緩，可幫助銷售價位更接近消費者可接受的范圍時，LED TV將有機會如現(xiàn)今LED NB的發(fā)展方式較快速成長。

背光

　　Intersil公司認為：TFT(薄膜晶體