背光及照明用LED驅動(dòng)IC技術(shù)市場(chǎng)分析

　　LED作為綠色環(huán)保的清潔光源得到廣泛的認可。LED使用壽命長(cháng)、節能省電、應用簡(jiǎn)單方便、使用成本低，因而在手機、MP3、MP4、PMP、DSC(數碼相機)、PDA、GPS、PND、游戲機、學(xué)習機、筆記本電腦等的手持產(chǎn)品的LCD背光；LED手電筒、礦燈便攜照明；在建筑照明、裝飾照明、標識牌照明；在汽車(chē)的儀表板背光、前后霧燈、第三剎車(chē)燈、方向燈、尾燈；以及將在家庭照明都會(huì )得到海量的應用。

　　LED驅動(dòng)IC目前市場(chǎng)需求

　　LED驅動(dòng)IC目前市場(chǎng)需求按應用來(lái)分基本有三大類(lèi)，一是用于消費性電子產(chǎn)品的，其應用特點(diǎn)是以電池為能源，一般為4.2-8.4V，因此低電壓、小電流的LED驅動(dòng)器是目前量大面廣的產(chǎn)品；二是用于汽車(chē)照明產(chǎn)品，因其電源來(lái)自汽車(chē)蓄電池，一般是48V，所以需要較高電壓降壓的LED驅動(dòng)IC；三是建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將AC能直接變換成DC的LED驅動(dòng)IC，主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源，并同時(shí)完成與LED的電壓和電流的匹配。因而不同應用的LED驅動(dòng)IC是完全不同的。

　　消費性電子產(chǎn)品的LED驅動(dòng)器擁有比較成熟的技術(shù)、產(chǎn)品和相對成熟的市場(chǎng)。2007年全球手機市場(chǎng)使用LED驅動(dòng)IC達6億顆，2008年將繼續增長(cháng)。

　　汽車(chē)照明產(chǎn)品使用的LED等的數量較多，大多是串、并聯(lián)驅動(dòng)，需要較高的電壓，對于取自48V汽車(chē)蓄電池的電源來(lái)說(shuō)是十分方便的。目前能耐60V高壓的LED驅動(dòng)器新品推出已較多。因而在汽車(chē)前裝市場(chǎng)直接采用LED的儀表板背光、前后霧燈、第三剎車(chē)燈、方向燈、尾燈的市場(chǎng)十分看好和樂(lè )觀(guān)。

　　建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將AC能直接變換成DC恒流源的LED驅動(dòng)IC，目前還不能提供單個(gè)SOC的集成電路產(chǎn)品，大多數是模塊電路。建筑裝飾照明在國內各大城市應用已十分廣泛，節能效果顯著(zhù)。社會(huì )對家庭用LED照明燈需要量將是一個(gè)天文數字，但目前的家庭用LED照明燈技術(shù)和生產(chǎn)成本離大批量生產(chǎn)還有一定的距離，尚需努力。

　　消費性電子產(chǎn)品常用LED驅動(dòng)IC

　　消費性電子產(chǎn)品LCD屏的背光一般是2-8顆LED燈，并聯(lián)或單顆供電的應用居多。自2000年來(lái)，消費性電子產(chǎn)品常用LED驅動(dòng)IC有DC/DC開(kāi)關(guān)穩壓器(Boost)、電荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant)和低壓差穩壓器(LDO)。

　　DC/DC開(kāi)關(guān)穩壓器是用電感器來(lái)儲存電能的，而電感器容易發(fā)射開(kāi)關(guān)頻率，易對射頻(RF)發(fā)生新的干擾，因此在手機產(chǎn)品中用得較少。電荷泵也是一種開(kāi)關(guān)穩壓器，但它是用電容器作電能儲能，因而不會(huì )發(fā)射開(kāi)關(guān)頻率，在手機產(chǎn)品中占了最大的份額。LED發(fā)光要求IF恒流，恒流源就是針對這個(gè)市場(chǎng)而特別設計、生產(chǎn)的，恒流源的價(jià)格是電荷泵的50%，因而近年來(lái)在普及型手機產(chǎn)品中也占有一定的份額。普及型手機產(chǎn)品苛求成本下降，手機背光驅動(dòng)單元尚可榨油的就是降低LED驅動(dòng)IC的成本，大多數手機的關(guān)機電壓設計在電池電壓降至3.3V時(shí)，因此恒流源就設計成在4.2V-3.3V時(shí)恒流輸出20-30mA，3.3V以下輸出電流急降。電荷泵的賣(mài)點(diǎn)是效率(η)，但大多數電荷泵在4.2V-3.3V時(shí)其轉換效率并不高，當電池電壓降到3.0V-2.5V時(shí)它的轉換效率能達85-90%，可惜在目前大多數的手機方案中并不能發(fā)揮其優(yōu)勢。LDO是一個(gè)性能很好的低壓差穩壓器，輸出電壓穩定，當負載不變時(shí)，它流過(guò)負載的電流也恒定，基于此原理LDO也是一個(gè)很好的LED驅動(dòng)器。就目前手機用LED驅動(dòng)IC而言，一個(gè)DC/DC(Boost)的售價(jià)是USD0.12-0.15，一個(gè)電荷泵的售價(jià)是USD0.20-0.25，一個(gè)恒流源的售價(jià)是0.09-0.12，一個(gè)LDO只幾分美金，對于降低手機背光驅動(dòng)單元成本，有一定的空間，今年來(lái)不少普及型手機都已選用。手機背光LED驅動(dòng)芯片的演變如圖1所示。

　　手機除了彩屏背光需要LED驅動(dòng)IC，手機的鍵盤(pán)背光，手機相機的閃光燈也需要LED驅動(dòng)IC。其特點(diǎn)是低電壓、小電流，因為是以電池為能源的。

　　沒(méi)有RF部分的消費電子產(chǎn)品的LCD屏背光驅動(dòng)可以選用DC/DC開(kāi)關(guān)穩壓器，LED一般是N串聯(lián)+N并聯(lián)使用，工作電壓略高，工作電流較小。多個(gè)LED的串并聯(lián)可作較大的LCD屏背光源，如圖3 LCD電子燈箱。此外，還有如LED手電筒。

　　移動(dòng)手持顯示產(chǎn)品背光LED驅動(dòng)IC的選擇

　　移動(dòng)手持顯示產(chǎn)品背光LED驅動(dòng)IC的選擇，按LCD的面積來(lái)設定需要LED點(diǎn)光源的個(gè)數；按LED的N串N并的點(diǎn)亮方式來(lái)選擇不同工作原理、不同輸出能力的LED驅動(dòng)IC；1.8英寸~3.5英寸手機用LCM其LED點(diǎn)光源是2-4顆LED；3.5英寸~8.0英寸 MP3/MP4/PDP/GPS/PND/DPF用LCM其LED點(diǎn)光源是6-28顆LED；12.1英寸~15.4英寸筆記本電腦用LCM其LED點(diǎn)光源是48-60-72顆LED；手機有RF怕干擾，因此大多數不選用以電感器為電能儲存器的DC/DC Boost；沒(méi)有RF的消費電子產(chǎn)品，大多選用DC/DC Boost，因其能輸出較高電壓，和有較高效率；常用LED驅動(dòng)IC有電荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant current)、電感升壓開(kāi)關(guān)穩壓器( DC/DC Boost )。

　　家庭用LED照明燈驅動(dòng)器

　　家庭用的照明燈目前還沒(méi)有成熟的產(chǎn)品，家庭用的照明燈的功率要求10W以上。目前市售的1-5W LED燈在家庭只能作為壁燈和輔助照明用，因為他們的亮度還達不到白熾燈、熒光節能燈的要求，還不能作為書(shū)寫(xiě)閱讀照明用?，F在的高亮度LED燈價(jià)格十分昂貴，非一般老百姓能享用的。

　　白光LED技術(shù)突飛猛進(jìn)，用作照明燈源的單顆芯片的LED，其功率越做越大，已經(jīng)大批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)的有1W、3W、5W、10W、20W、30W、50W、100W，發(fā)光亮度最大已達到4400lm。大功率照明用LED其封裝從成品來(lái)看是單顆芯片的，其實(shí)是用N顆LED管芯封裝在一個(gè)單位里的(如圖4)。它們的排列組合是串并聯(lián)，它們是N個(gè)串聯(lián)，再N個(gè)并聯(lián)，然后由二點(diǎn)聯(lián)接電源。大功率照明用LED的大批量生產(chǎn)給最終生產(chǎn)照明用LED燈創(chuàng )造了必須的條件和物質(zhì)基礎。

　　高亮度和大功率LED照明燈進(jìn)入家庭用在應用技術(shù)上還有技術(shù)瓶頸亟待解決，主要是芯片散熱(熱量管理)、發(fā)光亮度(流明)和EMI/EMC，成本下降也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。家庭照明用LED驅動(dòng)IC技術(shù)還在攻堅中，驅動(dòng)芯片需要采用700VBCD高壓工藝；芯片內的MOSFET要做好熱量管理，要考慮驅動(dòng)IC的散熱設計；AC到DC恒流源各功能芯片整合在一個(gè)封裝內的SOC需要創(chuàng )新一個(gè)新的電源芯片模式。家用LED照明燈樣品如圖5。

　　開(kāi)關(guān)電源式恒流源可能是AC到DC恒流源比較有效的方法之一。開(kāi)關(guān)電源的效率高達65%-85%。電源效率的提高使設備制造商得以將待機電流降低到Energy Star(能源之星)和Blue Angel(藍天使)認證所需的水平。

　　家庭用的照明燈采用白光LED是科技發(fā)展的必然趨勢。家庭用白光LED照明燈發(fā)光效率高、使用壽命長(cháng)是不爭的事實(shí)，只是目前還需等待產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)成熟和成本的進(jìn)一步下降。熒光節能燈從產(chǎn)品誕生到進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)百姓家庭普及也差不多經(jīng)歷了十年的時(shí)間。家庭用照明燈的發(fā)光效率及平均壽命比較如表2。

　　歐美等國在2007年2月和3月分別通過(guò)政府決議，在未來(lái)二年逐步取消白熾燈，提倡使用節能燈和LED照明燈。由此，LED照明燈進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)揭開(kāi)序幕，其市場(chǎng)需求量將是一天文數字。集成電路和燈具廠(chǎng)商紛紛開(kāi)始行動(dòng)，奔向這個(gè)巨大市場(chǎng)。

　　大功率照明燈用LED制造技術(shù)突飛猛進(jìn)，今天已經(jīng)能大批量生產(chǎn)了，而且在向增加LED發(fā)光效率(lm/W)方面努力；從AC到DC恒流源輸出、經(jīng)濟而有效地驅動(dòng)大功率照明燈用LED的芯片還需要更多的集成電路開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商投入，迎合未來(lái)市場(chǎng)的創(chuàng )新設計是贏(yíng)得高利潤回報的先決條件，抓住機遇、發(fā)揮創(chuàng )造力、配合必要的財力和物力是企業(yè)成功的理念。