解析LED驅動(dòng)市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)現狀及其未來(lái)趨勢

　　在LED照明市場(chǎng)的強勁驅動(dòng)下，也帶動(dòng)LED驅動(dòng)市場(chǎng)成長(cháng)，LED驅動(dòng)規模逐漸攀升，據市場(chǎng)研究機構預測，LED驅動(dòng)IC市場(chǎng)營(yíng)收規模將由2010年的近20億美元，在2015年達到近35億美元，期間平均復合年成長(cháng)率為12%。該機構并指出，LED照明所需的LED驅動(dòng)IC，會(huì )是該市場(chǎng)的成長(cháng)主力，照明、汽車(chē)頭燈等LED的新興應用市場(chǎng)大量涌現，掀起了LED的又一波應用狂潮。

　　不過(guò)StrategiesUnlimited也指出，LED驅動(dòng)市場(chǎng)規模擴大的同時(shí)，可能伴隨產(chǎn)品價(jià)格的下滑;此外，AC-LED產(chǎn)品雖使得所需驅動(dòng)IC數量縮小、甚至不需要驅動(dòng)IC，但并不會(huì )對預測期間的該市場(chǎng)營(yíng)收產(chǎn)生顯著(zhù)沖擊，甚至有助于加速LED照明產(chǎn)品市場(chǎng)滲透率成長(cháng)。StrategiesUnlimited估計照明用LED驅動(dòng)IC市場(chǎng)成長(cháng)率，在2010~2015年間可達40%;該領(lǐng)域技術(shù)所面臨挑戰包括可調光技術(shù)、省電效能、功率因子與價(jià)格。

　　LED驅動(dòng)電源的使用現狀

　　標準電燈正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命。出于保護能源和應對全球氣候變暖的考慮，美國一些州和其它一些國家已經(jīng)禁止使用低能效的白熾燈泡。各種新技術(shù)正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案。盡管這種CFL燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質(zhì)汞。相比之下，LED燈可以提供更高效和更環(huán)保的解決方案。

　　LED最初的商業(yè)應用出現在上世紀七十年代，但因其光輸出極低，應用范圍也僅限于指示燈和計算器顯示屏等領(lǐng)域。如今，能夠產(chǎn)生白光的高功率LED在效率方面不斷得以提升，價(jià)格也在逐年下降，因此它已成為主流照明應用值得考慮的選擇之一。

　　通過(guò)全球LED技術(shù)領(lǐng)導廠(chǎng)商對材料、工藝和封裝技術(shù)的努力改進(jìn)，高亮度LED的發(fā)光效率和性能得到了顯著(zhù)提升，除了傳統的背光和顯示面板市場(chǎng)外，高亮度LED開(kāi)始走向室內外普通照明、汽車(chē)內外照明、探照燈、交通燈等全新應用。這些都預示著(zhù)LED驅動(dòng)電源將有一個(gè)廣闊的應用前景。

　　LED驅動(dòng)電源面臨的問(wèn)題：在LED大放異彩的同時(shí)，LED驅動(dòng)電源器則是LED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展的保障，LED電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品的可靠性，因此，在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日，LED驅動(dòng)電源的成熟也至關(guān)重要。由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過(guò)程中需要對其進(jìn)行穩定工作狀態(tài)和保護，從而產(chǎn)生了驅動(dòng)的概念。LED器件對驅動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2～3伏的低電壓驅動(dòng)，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國際市場(chǎng)上國外客戶(hù)對LED驅動(dòng)電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數，因為電源在整個(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。

　　但是在市場(chǎng)一片繁榮的背景下，LED產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，對驅動(dòng)電源的要求混亂，市場(chǎng)上LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢下，就LED驅動(dòng)電源企業(yè)而言，目前面臨幾個(gè)挑戰。首先是驅動(dòng)電路整體壽命，尤其是關(guān)鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅動(dòng)器應挑戰更高的轉換效率，尤其是在驅動(dòng)大功率LED時(shí)更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉換效率的過(guò)低，影響了LED節能效果的發(fā)揮。第三，以大調光比高效率地對LED調光，同時(shí)能夠保證在高和低亮度時(shí)顏色特性恒定。

　　爭奪應用“潛力股”IC架構掀革新

　　在環(huán)保呼聲高漲的今天，節能照明技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到大眾的重視，歐、美許多國家甚至立法以規范照明管理。LED照明技術(shù)以其低功耗、長(cháng)壽命的優(yōu)勢當之無(wú)愧的成為了節能照明技術(shù)的“排頭兵”。

　　除了演出照明、景觀(guān)照明、住宅照明、防火照明等傳統照明市場(chǎng)之外，汽車(chē)前燈照明市場(chǎng)也是LED照明技術(shù)發(fā)展的大好空間。TonyArmstrong甚至認為：增長(cháng)最快的LED驅動(dòng)器集成電路市場(chǎng)是汽車(chē)前燈照明，從現在到2011年，年復合增長(cháng)率將超過(guò)150%。一個(gè)流行的應用領(lǐng)域是很多汽車(chē)和卡車(chē)的儀表板背光照明、內部照明和剎車(chē)燈。豪華型汽車(chē)制造商正在越來(lái)越多地采用最新的固態(tài)LED照明技術(shù)，用這些更輕、更小和更耐用的器件提供內部和外部照明，以提高未來(lái)車(chē)型的美感。

　　于是針對各種照明應用，如何提高LED發(fā)光效率成為L(cháng)ED驅動(dòng)廠(chǎng)商們目前最為關(guān)注的話(huà)題。為了盡快推動(dòng)LED照明市場(chǎng)的快速增長(cháng)，各個(gè)廠(chǎng)商也相繼推出了一系列優(yōu)秀的LED驅動(dòng)產(chǎn)品。由于發(fā)光二極體(LED)驅動(dòng)積體電路(IC)架構掀革新。LED驅動(dòng)IC商已開(kāi)始部署高功率LED驅動(dòng)IC方案，將金屬氧化物半導體場(chǎng)效電晶體(MOSFET)獨立于LED驅動(dòng)IC封裝外，以因應商業(yè)照明市場(chǎng)日益高漲的高瓦數照明需求。

　　LED驅動(dòng)IC顧名思義，即是應用于在LED上的驅動(dòng)芯片，主要是用來(lái)控制通過(guò)LED的電流，以達到使LED發(fā)光的效果，受惠于LED的應用面不斷擴大，LED驅動(dòng)IC的發(fā)展也不斷進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)規模持續擴大，成長(cháng)性值得期待。

　　LED發(fā)光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施加電流，透過(guò)電子與電洞的結合，過(guò)剩的能量會(huì )以光的形式釋出，達成發(fā)光的效果。由于發(fā)光亮度由電流大小決定，通過(guò)LED的電流越強，亮度就越亮，因此，電流的穩定度將影響LED發(fā)光的質(zhì)量，一般在控制LED電流的方法會(huì )采用供應固定電壓的方式，并以電阻的方式調整通過(guò)LED的電流強度，這是成本最低的解決方案，這樣做的缺點(diǎn)是，電阻不但增加功耗，無(wú)法達到節電的效果，也會(huì )增加熱能，降低LED壽命，同時(shí)，當電源供應來(lái)源的電壓產(chǎn)生變化時(shí)，無(wú)法及時(shí)調整通過(guò)LED的電流量，因而可能產(chǎn)生LED發(fā)光不穩定的現象。

　　由于控制LED電流的要求提升，LED驅動(dòng)IC的需求亦應運而生，預估在LED背光源應用大幅成長(cháng)以及LED大型廣告牌分辨率持續提高下，采用可提供精確電流的LED驅動(dòng)IC將成為市場(chǎng)的主流。

　　意法半導體技術(shù)行銷(xiāo)經(jīng)理吳玉君表示，今年下半年意法半導體LED驅動(dòng)IC架構將會(huì )有新的轉變，并帶給客戶(hù)更多的產(chǎn)品組合選擇。

　　意法半導體(ST)技術(shù)行銷(xiāo)經(jīng)理吳玉君表示，今年LED照明市場(chǎng)最主要的轉變在于客戶(hù)對于高功率LED照明燈泡類(lèi)型如拋物面鍍鋁反射燈的需求上漲，此種聚光燈型經(jīng)過(guò)電路串聯(lián)后，往往需要30～40瓦的功率才能啟動(dòng)。

　　吳玉君指出，由于之前居家照明用的球泡燈僅需12瓦左右功率即可運作，因此，MOSFET大多由于空間限制，便與LED驅動(dòng)IC封裝在一起。不過(guò)，這樣的封裝形式不僅限制驅動(dòng)IC應用的LED燈瓦數，更重要的是若MOSFET導通電阻值(RDS(ON))低，則將以高電流運作，以提高效率，但其若同時(shí)與驅動(dòng)IC放在一起，反而會(huì )讓燈泡整體功耗變高。

　　英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業(yè)處資深經(jīng)理張文貴亦有相似看法，他指出，燭光燈、球泡燈等封裝形式較小的LED燈可采整合式方案，至于戶(hù)外LED照明應用，則因其常有雷擊透過(guò)電力線(xiàn)傳導到接地線(xiàn)，進(jìn)而對LED路燈照明品質(zhì)產(chǎn)生干擾的情形，為提高驅動(dòng)IC可靠度，1，000伏特(V)以上的高壓MOSFET將成為重要關(guān)鍵。

　　張文貴進(jìn)一步指出，在這樣的應用中，若將MOSFET獨立于驅動(dòng)IC外將是較好的安排，原因在于MOSFET與驅動(dòng)IC于制程上有高低壓之分，若將兩者放在一起，結果將是MOSFET與驅動(dòng)IC的功能將無(wú)法在電路設計過(guò)程中確實(shí)優(yōu)化，廠(chǎng)商還須要加上更多元件補強功能，如此一來(lái)，整體電路板成本反而未必能因整合而降低。

　　吳玉君指出，意法半導體針對LED市場(chǎng)最新趨勢，將于今年第四季推出新的脈寬調變(PWM)LED驅動(dòng)IC，并額外搭配800伏特MOSFET，這樣的驅動(dòng)IC架構將有助于意法半導體搶攻高功率LED照明應用市場(chǎng)，并帶給客戶(hù)更多的設計彈性。

　　LED驅動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢

　　從目前市場(chǎng)了解來(lái)看，LED日光燈管式結構應用會(huì )較好發(fā)展。從家居照明來(lái)看，合適的照明強度還是需要10W以上節能燈具產(chǎn)品。熒光燈大多在7～15W功率，節能型日光燈在20～40W功率。如果用LED集中設計10W以上的功率，散熱會(huì )令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數,顯然像燈泡結構式的產(chǎn)品很不適合LED應用。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規模量產(chǎn)民用。日光燈管式結構符合LED散熱要求，也符合現有燈具接口方式。

　　廠(chǎng)商從成本考量，大多設計功率在20W以?xún)鹊腖ED燈管，從不斷增長(cháng)的LED亮度來(lái)說(shuō)20W符合未來(lái)LED照明光源發(fā)展要求，待LM值達到150LM/W時(shí)，才是LED照明大呼節能輝煌時(shí)代!未來(lái)的方式是，先恒壓，再線(xiàn)性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內適應負載需要，按LED有不同的Vf值3～3.6V之間，那按LED實(shí)際數量乘于3V計算出最低值，再按3.6V電壓乘于數量計算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調整的電壓范圍。再線(xiàn)性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并聯(lián)使用，也可以單路多個(gè)恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差，調整合適負載需求電壓，從而達到高效、靈活的驅動(dòng)線(xiàn)路需求。

　　具體表現為以下四點(diǎn)：

　　1、針對LED的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路，利用集成電路技術(shù)將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值，使得LED能獲得穩定的電流，并產(chǎn)生最高的輸出光通量。LED驅動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。

　　2、LED驅動(dòng)電路具有智能控制功能，使LED的負載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預先設計的水平上。當負載電流因各種因素而產(chǎn)生變化時(shí)，初級控制IC可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)使負載電流回到初始設計值上。

　　3、在控制電路電路設計方面，要向集中控制，標準模塊化，系統可擴展性三方面發(fā)展。

　　4、在目前LED光效和光通量有限的情況下，充分發(fā)揮LED色彩多樣性的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)變色LED燈飾的控制電路。