觀(guān)察市場(chǎng)需求分析LED照明電路設計趨勢

LED照明雖然后勢看好，產(chǎn)業(yè)界也在LED芯片領(lǐng)域投入不少心力，但就電路設計而言，它仍然是驅動(dòng)LED光源的重要角色，即便芯片與封裝作得再好，電路設計不佳也是徒勞，概括來(lái)看，LED照明的電路設計仍不脫體積、成本幾個(gè)基本的重點(diǎn)，但PFC也是重要的參考指標之一。

從整體的LED照明系統來(lái)觀(guān)察，LED芯片與封裝領(lǐng)域占了整體成本相當高的比重，不過(guò)，電路設計雖然比重不高，但畢竟是訴求節能省碳的關(guān)系，如何在功耗上能降低其功耗就成了系統業(yè)者必須思考的課題，但另一方面，LED照明也面臨到成本、使用壽命與體積等諸多設計要求，在同時(shí)面臨諸多要求的情況下，系統業(yè)者也將壓力轉嫁給半導體業(yè)者，也讓半導體業(yè)者在解決方案的提供上也面臨了些挑戰。安森美半導體運算暨消費性產(chǎn)品事業(yè)群技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理林志彥指出，就他本人觀(guān)察，照明業(yè)者對于電路設計是相當陌生的，這一類(lèi)的問(wèn)題，通常會(huì )交由半導體業(yè)者來(lái)想辦法解決，而照明業(yè)者能花更多的心力在機構、光學(xué)、散熱與外型設計上，以達事半功倍之效。

林志彥進(jìn)一步指出，由于照明業(yè)者對于電路設計相當陌生，但為了配合外型或是機構設計等要求，半導體業(yè)者必須站在配合的角度盡可能協(xié)助客戶(hù)解決所有的問(wèn)題，加上又需要快速量產(chǎn)，在開(kāi)發(fā)電路板的設計上，也盡可能朝向能以“馬上出貨”為目標，盡可能在最短時(shí)間進(jìn)入出貨的流程。

應用不同電路設計概念也略有差異

LED照明的應用領(lǐng)域大致上可分為室內、室外與車(chē)用照明等類(lèi)型，雖然這三類(lèi)領(lǐng)域仍可細分相當多的類(lèi)別，但總歸來(lái)看，電路設計并無(wú)太大的差異，較具有差異性的，大多是在作業(yè)溫度、系統體積、可靠度與成本等因素。舉例來(lái)說(shuō)，室內照明應用，像是家用或是商用領(lǐng)域，就會(huì )較為注意成本與系統體積問(wèn)題，若是室外照明，可能較不需要考慮到成本，但在作業(yè)溫度與可靠度等，就會(huì )相對來(lái)得重要。至于車(chē)用照明，雖然無(wú)需AC-DC組件的幫助，但畢竟與人身安全有高度關(guān)聯(lián)，在可靠性與壽命等方面也就會(huì )格外要求。

室內與室外要求不同

室外照明與室內相較，其作業(yè)環(huán)境較為嚴苛，供貨業(yè)者的水平落差較大，而現階段的室外照明也尚無(wú)一個(gè)較為明確的標準，預期未來(lái)室外照明市場(chǎng)要進(jìn)一步成長(cháng)，仍然需要一段時(shí)間。但撇開(kāi)外在環(huán)境不談，事實(shí)上，室外照明的功率需求較高，其主要的原因在于LED燈較多，進(jìn)行串聯(lián)后，功率也會(huì )隨之增加，若是以并聯(lián)方式進(jìn)行，也會(huì )面臨到導通電壓的問(wèn)題，因此若要往室外照明發(fā)展，其解決方案必須相對完整，才能滿(mǎn)足設計要求。

室內與室外照明都會(huì )需要AC-DC組件，來(lái)進(jìn)行交直流電的轉換，但仍需DC-DC的協(xié)助以點(diǎn)亮LED光源，雖然兩類(lèi)組件都相當重要，但前者必須承載110V或220V的高電壓，就進(jìn)入門(mén)坎來(lái)說(shuō)較為不易，后者進(jìn)入門(mén)坎低，競爭則較為激烈。

IR(國際整流器公司)LED部門(mén)經(jīng)理Peter Green表示，室內和室外的LED照明都會(huì )選用脫機電路，且一般取決于的功率大小和應用的安全要求。在低功率應用，不是在不用隔離的情況下使用降壓轉換器，就是需要隔離但采用返馳式轉換器。外部裝置可能更需要隔離，因為它們必須能夠防潮，以防止電擊的風(fēng)險。

在更大型的LED照明器具中，如街道照明，其功率一般超過(guò)50W，相關(guān)的隔離型設計將很可能采用一個(gè)包括前端和后端級的二級電源架構。前端級將提供功率因子校正，而后端級將提供隔離和調節電流，以驅動(dòng)LED負載。

就電路設計上，室外與室內照明并無(wú)太大差異，主要的差別是在作業(yè)溫度上，大約需要到攝氏85度到105度左右，但若是日本地區，可能就要高達 125度的水平，可見(jiàn)光以室外的作業(yè)溫度要求，其門(mén)坎就相當的高。室外照明除了作業(yè)溫度特別要求外，在安規上也幾乎可與工業(yè)等級比擬，不論是在可靠度、產(chǎn)品壽命或是預防雷亟等，這些也都是室外照明所需要考慮到的地方。

車(chē)用照明要求有別安全仍是首要考慮

至于在車(chē)用照明方面，也會(huì )有溫度方面的要求，美國國家半導體(NS)亞太區資深市場(chǎng)工程師陳廣基表示，車(chē)用照明無(wú)需使用AC(交流電)，是直接采用12V的DC(直流電)，電路設計上相對容易，但一般的車(chē)用照明溫度要求大致上為攝氏105度左右，加上溫度的變化會(huì )影響供電的穩定性，再者，應用環(huán)境是屬于車(chē)用領(lǐng)域，也要考慮到安全性、可靠度、壽命與穩定度等相關(guān)要求，因此電路設計的難度并不亞于其他應用領(lǐng)域。

Peter Green也補充說(shuō)明指出，汽車(chē)用LED驅動(dòng)器采用低壓DC電源，這些應用在尾燈、內燈、前燈和顯示背光燈之間有相當大的分別。對部分的應用來(lái)說(shuō)，低電流LED使用簡(jiǎn)單線(xiàn)性調整已經(jīng)足夠。在其他情況下，如在功率相對較高的前燈應用中，就需要一個(gè)切換式電源供應器，并且可以采用幾種可能的電路拓樸，包括升壓、降壓-升壓或SEPIC。這樣的LED驅動(dòng)器需要能夠承受汽車(chē)中可能出現的高浪涌電壓。

PFC要求各異但方向趨于一致

值得一提的是，由于PFC(功率因子校正)也成為L(cháng)ED照明所在意參考數值之一，PFC值愈高，會(huì )讓電路設計愈加復雜，也在無(wú)形中增加成本，但此一作法，也會(huì )犧牲系統面積，這對于家用或是商業(yè)照明的照明系統有著(zhù)相當高的設計難度，尤其是在日本，PFC數值的要求也一直在提高，這也讓半導體業(yè)者大傷腦筋。

恩智浦半導體(NXP)大中華區照明產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)資深經(jīng)理陳嶸認為，不同國家所制定的政策法規各有差異，像是日本的政策運行時(shí)間較早，不論是T5、 T8都已開(kāi)始陸續導入LED光源，同時(shí)也嘗試將LED照明加上智能化或是無(wú)線(xiàn)射頻等功能，以提升LED照明的附加價(jià)值，也因為如此，再加上日本長(cháng)久以來(lái)一直都握有LED的關(guān)鍵專(zhuān)利，若是外來(lái)的半導體業(yè)者要進(jìn)入日本市場(chǎng)，就勢必會(huì )面臨兼容性的問(wèn)題，這一點(diǎn)就并非所有的一線(xiàn)半導體業(yè)者能夠辦到。

陳嶸也進(jìn)一步指出，近來(lái)韓國在LED照明上，也有相當多的著(zhù)墨，在標準制定上所訂定的PFC也必須高達0.9以上，此一舉動(dòng)，也提高了進(jìn)入門(mén)坎，不過(guò)由于亞洲區域的LED照明發(fā)展狀況，大多都由政府來(lái)主導，PFC值的提高，意味著(zhù)電路成本也會(huì )增加，就總體發(fā)展來(lái)說(shuō)，不甚有利，未來(lái)政府的態(tài)度仍然是亞洲LED照明市場(chǎng)發(fā)展的觀(guān)察指標之一。

從應用面上來(lái)看，PFC的確是LED照明電路設計的重點(diǎn)之一，就功率上來(lái)看，15瓦以下的照明應用是否需要高PFC值，甚至可以不用納入考慮，這仍然取決于客戶(hù)的需求，但就她的了解，即便是3到5瓦的工業(yè)照明，現在也開(kāi)始有PFC的要求，其數值要求便高達0.9左右。