驅(qū)動器技術(shù)是LED高效可靠性及長壽命的關(guān)鍵

在節(jié)能減碳的全球趨勢下，LED照明備受期待，而隨著近年高亮度LED發(fā)光效率不斷提升，單位成本亦隨之下滑，促使高亮度LED應(yīng)用已不再局限于中小尺寸電子產(chǎn)品，或是筆記本電腦、顯示器、電視等較大尺寸背光應(yīng)用與LED顯示廣告牌，目前更已開始取代傳統(tǒng)白熾燈等照明產(chǎn)品，LED無疑已成為次世代一般照明的重要光源。

針對LED照明的市場前景，拓墣產(chǎn)業(yè)研究所研究員陳可樺預(yù)估指出，2012年全球LED照明產(chǎn)值可望成長至110億美元，2015年增加至192億美元，四年中年復(fù)合成長率近20%。據(jù)拓墣分析，消費性電子產(chǎn)品受到景氣不佳沖擊，加上新型顯示技術(shù)如AMOLED的替代效應(yīng)逐漸擴(kuò)大，使得仰賴消費性電子產(chǎn)品的LED背光市場成長面臨瓶頸。反觀LED照明即便成長緩慢，但市場前景確立，五年內(nèi)可望為LED產(chǎn)業(yè)帶來新希望。

尤其各國政府禁用白熾燈政策將在2012年開始發(fā)酵，全球超過2/3的地區(qū)開始禁用白熾燈或高瓦數(shù)白熾燈照明。拓墣認(rèn)為，后白熾燈時期已經(jīng)來臨，LED于照明應(yīng)用的重要性已被凸顯，未來4年為LED布局照明市場的最后關(guān)鍵期。應(yīng)用市場部份，將以戶外照明優(yōu)先，商用照明、工業(yè)照明、車用照明居次，最后再滲透進(jìn)家用市場。

高效率、可靠性及長壽命，驅(qū)動器為關(guān)鍵

在各個LED照明應(yīng)用市場中，現(xiàn)階段尤以替代燈管市場最受矚目，而此一市場的成功要素包括高效率、驅(qū)動電源有足夠工作可靠性和壽命等，針對這些條件，LED驅(qū)動器扮演極為重要的角色。針對此，IR亞太區(qū)銷售副總裁潘大偉指出，固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，因此對于低成本驅(qū)動器電子組件的需求與日俱增，藉以為高亮度及高功率的LED供應(yīng)恒流輸出。

為滿足上述需求，IR日前針對LED燈泡替換、LED燈管照明及其他非隔離式LED驅(qū)動器應(yīng)用，推出全新高電壓降壓穩(wěn)壓器控制IC——IRS2980。IRS2980是該公司在高電壓LED驅(qū)動IC系列的首個產(chǎn)品，額定值為600V，且利用滯環(huán)平均電流模式控制，達(dá)到精準(zhǔn)的電流調(diào)節(jié)。新款LED降壓驅(qū)動器包含附有高電壓內(nèi)部穩(wěn)壓器和高側(cè)電流感應(yīng)的低側(cè)MOSFET驅(qū)動器。轉(zhuǎn)換器則兼容電子脈沖寬度調(diào)變調(diào)光，電流控制覆蓋0至100%。

潘大偉還進(jìn)一步指出，相對其它為非隔離式LED驅(qū)動器應(yīng)用而設(shè)的解決方案，全新的IRS2980能夠以更低的系統(tǒng)成本提升效能。采用SO-8封裝的IRS2980，憑借整合了最新高電壓電平位移和終端技術(shù)的IR先進(jìn)高電壓IC制程，可提供頂級的電氣過應(yīng)力保護(hù)和更高的場效可靠性。

數(shù)字電源控制法解決諸多難題

基本上，LED替代燈管的驅(qū)動器，多是采用降壓型切換式穩(wěn)壓器方式實現(xiàn)。羅姆電子(ROHM)便指出，要讓LED能在固定亮度的條件下亮燈，就必須加裝可執(zhí)行定電流控制的LED驅(qū)動IC。一般來說通常會采用降壓型切換式穩(wěn)壓器方式。這是因為傳統(tǒng)方式會造成輸入電壓/輸出電壓變化過大，而且依應(yīng)用條件不同，有可能還必須重新設(shè)計電源模塊。

當(dāng)輸入電壓變化過大時，AC電壓的頻率(全波整流后：100Hz-120Hz)會導(dǎo)致輸入電壓出現(xiàn)漣波，此時，LED的亮度將會變得不穩(wěn)定。如果要讓輸入電壓穩(wěn)定，勢必要在電源模塊設(shè)計上加上一些巧思。當(dāng)輸入電壓的變化愈大，就必須根據(jù)光源的輸出電壓(LED顆數(shù))，改變外接零件的常數(shù)，結(jié)果卻造成電源模塊的樣式增加，耗費設(shè)計工時。

針對上述問題，由羅姆所研發(fā)的BD555AKFV系運用數(shù)字電源控制法，不需要增加外接零件，只要檢測線圈電流，即可解決前述問題。運用數(shù)字電源控制法后，無論輸入/輸出電壓值為何，皆可達(dá)成控制LED電流平均值的目標(biāo)。此種方法就是將線圈電流取樣(A/D轉(zhuǎn)換)并進(jìn)行數(shù)字化，然后根據(jù)取樣數(shù)據(jù)，運算峰值電流值，以便讓LED電流的平均電流達(dá)成穩(wěn)定的目標(biāo)。接著，再將演算結(jié)果進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并反饋至用來檢測峰值電流的比較器中。

以更具成本效益方式抑制

除外商外，臺灣地區(qū)業(yè)者盛群半導(dǎo)體也已針對LED照明市場推出通用隔離降壓型LED照明驅(qū)動控制IC-HT7L2102與HT7L2103，此兩款驅(qū)動器均支持完整的LED保護(hù)功能，盛群并特別針對EMI的抑制加入了Frequency Jitter功能，讓EMI可以降低5-8dB，節(jié)省EMI成本。

此外，面對多樣化的LED負(fù)載條件與串并數(shù)，HT7L2102與HT7L2103內(nèi)建了Green Mode節(jié)電模式，使得用戶可以只用一種電路設(shè)計便可驅(qū)動不同的LED負(fù)載串并數(shù)，而不會降低轉(zhuǎn)換效率。而在調(diào)光的支持上，兩者都內(nèi)建支持PWM調(diào)光接口。HT7L2102是針對T8/T9燈管的應(yīng)用而設(shè)計，HT7L2103則是針對E26/E27球燈泡的應(yīng)用而設(shè)計。盛群半導(dǎo)體強(qiáng)調(diào)，由于E26/E27球燈泡的機(jī)構(gòu)空間小，所以HT7L2103整合更多功能，使得在有限的空間中可以做到隔離式的AC-DC電源驅(qū)動功能。

高質(zhì)量LED驅(qū)動推動LED照明市場

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Strategies Unlimited預(yù)測，LED驅(qū)動IC市場營收規(guī)模將由2010年的近20億美元，在2015年達(dá)到近35億美元。Strategies Unlimited還估計照明用LED驅(qū)動IC市場成長率在2010至2015年間可達(dá)40%。

而由于LED驅(qū)動IC負(fù)責(zé)控制電子產(chǎn)品的LED發(fā)光質(zhì)量，因此芯片的質(zhì)量及穩(wěn)定度相當(dāng)重要，相較之下，國際大廠設(shè)計能力較佳，品牌知名度與質(zhì)量保證也有較高水平，因此在該市場仍有較大的占有率。不過值得注意的是，近年臺灣地區(qū)LED驅(qū)動IC業(yè)者積極投入LED替代燈管領(lǐng)域，也為市場提供外商以外的選擇。

整體而言，LED光源是低電壓、大電流驅(qū)動的器件，其發(fā)光強(qiáng)度由流過LED的電流大小決定。電流過大會引起LED光衰減，電流過小會影響LED的發(fā)光強(qiáng)度。因此，LED的驅(qū)動需要提供恒流電源，以保證大功率LED使用的安全性，同時達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度。在LED照明領(lǐng)域中，為體現(xiàn)出LED燈節(jié)能和長壽命的特點，正確選擇LED驅(qū)動IC至關(guān)重要，唯有選擇良好的驅(qū)動IC的匹配，才能凸顯LED照明優(yōu)勢，進(jìn)而促進(jìn)LED照明的加速普及。