LED照明尋求突破價格壁壘 家用市場展拳腳

Maxim公司HBLED產(chǎn)品線業(yè)務經(jīng)理PieroBianco

與商業(yè)照明應用相比，龐大的消費群使得LED家庭照明市場極受關(guān)注，但家用市場對于成本極其敏感，這導致其發(fā)展速度緩慢。Maxim公司HBLED產(chǎn)品線業(yè)務經(jīng)理PieroBianco指出，“制約LED照明進入家庭應用的關(guān)鍵因素是成本。為了與其它技術(shù)（熒光燈是其最主要的競爭產(chǎn)品）爭奪市場份額，LED燈具的價格必須控制在10至15美元以下。”德州儀器（TI）高級技術(shù)市場開拓工程師劉學超對此也有認同，“雖然LED的成本在逐步降低，但和傳統(tǒng)CFL節(jié)能燈相比，還有一定價格差距?！?

德州儀器高級技術(shù)市場開拓工程師劉學超

LED燈泡的高成本主要來自三個方面，包括大功率LED光源、LED的控制芯片以及為實現(xiàn)良好散熱而采用的燈泡外殼材料。通過降低驅(qū)動器成本是減少整個LED系統(tǒng)成本的有效方法之一。據(jù)Maxim公司的PieroBianco介紹，利用單級變換驅(qū)動器，直接采用交流電源供電，能夠有效降低成本。另一種途徑是盡可能在驅(qū)動器中避免使用電解電容，因為LED燈的工作溫度較高，必須選用高級電解電容才能維持足夠的驅(qū)動電路使用壽命。因此，如果驅(qū)動器中不需要使用電解電容，也會節(jié)省相應的成本。該公司已經(jīng)推出了一款單級變換、無需電解電容的LED燈驅(qū)動方案。

無疑，技術(shù)水平的提高將有助于推動LED照明在家庭中的成功應用。高亮度LED的發(fā)光效率在過去幾年中已得到巨大提升，隨著發(fā)光效率、使用壽命、可靠性等的不斷提升，LED照明的市場吸引力和應用價值將會不斷提高，在家庭中的采用率也將因此而逐步提高。除了價格之外，要想產(chǎn)品真正在家庭市場具有競爭力，高亮度LED照明解決方案還必須提供可調(diào)光的選擇。通過增加調(diào)光功能，以便用戶根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)燈的亮度，也有助于降低功耗。

可靠性和散熱設(shè)計面臨挑戰(zhàn)

安森美半導體照明及智能電網(wǎng)市場營銷總監(jiān)鄭樂康

進行LED照明系統(tǒng)設(shè)計時，工程師必須應對的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是在保持極高可靠性同時降低成本。安森美半導體照明及智能電網(wǎng)市場營銷總監(jiān)鄭樂康表示，為降低家用LED照明系統(tǒng)的成本，設(shè)計工程師往往傾向于使用較低等級的元件，如更低額定溫度的電容或精度更低的電阻。如果在家用LED照明系統(tǒng)的電子驅(qū)動器部分使用較低額定溫度的電容，而這些額定溫度較低的電容很可能在使用幾年（3到5年）后失效。那么，最后的局面將會是LED照明系統(tǒng)中LED本身的壽命長達5萬到10萬小時（15到20年），但電子驅(qū)動器由于可靠性問題僅能存續(xù)3到5年。因此，工程師在設(shè)計時不能以犧牲可靠性為代價，并應確保電子驅(qū)動器的可靠性和壽命與LED的可靠性和壽命匹配。

聚積科技LED照明產(chǎn)品線項目副經(jīng)理蘇醒

良好的散熱管理和高效驅(qū)動電路是實現(xiàn)高效LED照明系統(tǒng)的重要保障，“否則將有可能造成系統(tǒng)可靠性降低、光衰甚至產(chǎn)品失效。對于驅(qū)動部分而言，高效的熱管理同樣是必需的，通過提升轉(zhuǎn)換效率可以減少損耗，從而減少熱量的產(chǎn)出。從控制器的設(shè)計到組件的選擇都需要注意?！迸_灣聚積科技LED照明產(chǎn)品線項目副經(jīng)理蘇醒強調(diào)。散熱處理不當將會加速亮度衰減，進而降低產(chǎn)品的亮度與使用壽命。此外，由于LED照明的工作環(huán)境比較惡劣（雷擊、高溫等），提高LED驅(qū)動電源的效率和可靠性成為設(shè)計難點。

從傳統(tǒng)普通照明轉(zhuǎn)向LED照明還必須滿足消費者對產(chǎn)品的高品質(zhì)要求。立琦科技高級項目經(jīng)理廖光彬認為，“LED照明的需求與傳統(tǒng)照明產(chǎn)品對電源的要求不同，因此，專門為LED照明而開發(fā)的電源設(shè)計方案顯得非常有必要。這些需求包括定電流輸出、支持Triac調(diào)光、單輸入多串輸出的設(shè)計、低輸出功率高PF值、全新的架構(gòu)以滿足高功率低成本要求等?！?

Intersil高級應用工程師TamaraSchmitz

Intersil高級應用工程師TamaraSchmitz表示，“消費者要求設(shè)計具有至少達到90的功率因數(shù)和超過80％的效率。在直流應用中，最大輸入電壓可超過約40V。在交流應用中，輸入電壓可能是120V或240V（最大277V）。高亮度LED必須通過運行在120Hz頻率的PWM進行驅(qū)動，以盡可能減少任何可見的干擾。有時還需改變頻率。除了這些設(shè)計上的限制，根據(jù)應用的不同，可以采用隔離和非隔離設(shè)計。”因此，沒有一種適合所有應用的解決方案。每個解決方案都是根據(jù)LED數(shù)量和通過LED的電流專門定義的。根據(jù)磁性元件、所選的功率元件和輸出電容器的變化，必須對解決方案做出調(diào)整。

LED驅(qū)動器IC需實現(xiàn)高效率和可調(diào)光

PowerIntegrations資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理BillWeiss

與傳統(tǒng)開關(guān)電源不同，LED驅(qū)動電源需要考慮散熱、效率和調(diào)光等問題，因而對驅(qū)動器IC提出了許多不同的要求。PowerIntegrations（PI）公司資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理BillWeiss指出，“AC/DC驅(qū)動器IC的技術(shù)發(fā)展趨勢是高可靠性、高效率、高功率因數(shù)、可調(diào)光以及小尺寸。”

據(jù)Maxim的PieroBianco介紹，LED應用對于AC/DC驅(qū)動器IC提出了兩個關(guān)鍵要求，這也正是它們與傳統(tǒng)電源IC的區(qū)別。首先，利用三端雙向可控硅開關(guān)實現(xiàn)調(diào)光非常復雜，需要專用的成熟技術(shù)。無閃爍調(diào)光是驅(qū)動器設(shè)計所面臨的重大挑戰(zhàn)，目前還很難找到能夠達到這一要求的方案；其次，與電源電路不同，由于LED照明時功耗較大，LED驅(qū)動器必須工作在高溫環(huán)境下。開發(fā)能夠在高溫環(huán)境下長期工作的驅(qū)動器是對LED驅(qū)動器的一個特殊要求。

Maxim開發(fā)的交流輸入（120VAC和230VAC）照明方案采用單級變換結(jié)構(gòu)驅(qū)動LED，該方案可以通過三端雙向可控硅開關(guān)調(diào)節(jié)亮度并且不會出現(xiàn)閃爍，由于不需要使用電解電容，可以得到更小的外形尺寸，并有助于延長使用壽命。器件可以配制成隔離（反激型）和非隔離（buck）架構(gòu)，功率因數(shù)優(yōu)于0.9。

安森美半導體最新推出的NCL30000是一款功率因數(shù)校正可調(diào)光LED驅(qū)動器，采用臨界導電模式（CrM）反激架構(gòu)，以單段式拓撲結(jié)構(gòu)提供高功率因數(shù)（＞0.95），因而省下一個DC/DC轉(zhuǎn)換段。典型應用包括LED嵌燈、LED驅(qū)動器電源/驅(qū)動器及TRIAC可調(diào)光基于LED的燈泡替代。該器件兼容于前沿TRIAC及尾沿晶體管調(diào)光器。根據(jù)所使用調(diào)光器的不同，LED輸出可控制到低于2%。 [!--empirenews.page--]

Intersil最熱門的HBLED驅(qū)動器ISL6745A具備可調(diào)節(jié)開關(guān)頻率、可調(diào)軟啟動、過熱保護和精確調(diào)節(jié)的“死區(qū)時間”，可以用于隔離或非隔離，以及可調(diào)或不可調(diào)光應用。

TI新推出的TPS99210是一顆帶PFC功能的LED驅(qū)動芯片，采用固定ON-TIME時間級聯(lián)型Flyback架構(gòu)實現(xiàn)5W～90W功率LED驅(qū)動，同時帶可控硅調(diào)光，適用A19/E27、GU10、PAR30/38等隔離LED驅(qū)動的設(shè)計。TPS92010是TI聯(lián)合LemnisLighting推出的一款完整LED照明驅(qū)動器參考板，有助于解決成本、調(diào)光以及效率三大問題。這款TPS92010LED燈參考板采用TI通用LED照明半導體技術(shù)以及LemnisLighting可調(diào)光照明應用專業(yè)技術(shù)，可幫助加速節(jié)能型LED燈泡燈管的推廣。

AXELite策略營銷部項目經(jīng)理蘇壬穗則表示，未來大功率LED驅(qū)動IC將朝著高集成度SoC、多芯片封裝的方向發(fā)展，除穩(wěn)定性與低功耗之外，還應擁有實現(xiàn)一致性亮度的恒定電流技術(shù)、集成亮度調(diào)整功能的脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，針對室內(nèi)照明的耐高壓特性等。此外，驅(qū)動器輸出獨立，可有效防止過熱問題；數(shù)字軟啟動功能；逐周期電流限制；短路保護、過壓保護及過熱偵測也是其必備的基本功能。

LED驅(qū)動器的設(shè)計還需要設(shè)計工程師在眾多技術(shù)參數(shù)中進行平衡，反復權(quán)衡性能并作出決策。為此，PI提供了一套豐富的參考設(shè)計庫并通過在線電源設(shè)計工具支持全面的LED驅(qū)動器設(shè)計優(yōu)化，幫助設(shè)計工程師加快其產(chǎn)品的上市速度。專家的努力讓技術(shù)得到進一步的革新，發(fā)展的愿景更美好。