LED驅(qū)動器IC特點

　　德州儀器高級技術(shù)市場開拓工程師劉學(xué)超說，LED技術(shù)的發(fā)展需要驅(qū)動技術(shù)發(fā)展相配合?，F(xiàn)今的LED市場規(guī)模為1億美元，未來3～5年還將擴張10倍以上。

　　對于中國市場，美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場經(jīng)理黎志遠引用iSuppli公司對中國LED驅(qū)動器IC市場的預(yù)測，在全球經(jīng)濟和電子產(chǎn)業(yè)沉陷衰退之際，中國LED驅(qū)動器IC市場2009年僅增長1%，從2008 年的1.153 億美元上升到1.165 億美元。但是，2010 年增速將會加快到9.6%，規(guī)模將達到1.277 億美元。預(yù)計2013 年中國LED 市場將達到1.39 億美元。

　　展望2010年，隨著全球景氣逐步回溫，2009年出現(xiàn)衰退的汽車、通訊用LED驅(qū)動IC市場可望回穩(wěn)，工業(yè)/照明用市場亦有2位數(shù)成長空間，至于信息用、消費性電子用市場，則將出現(xiàn)跳躍式成長，預(yù)估2010年全球LED驅(qū)動IC市場規(guī)模將擴大至34.1億顆，相較2009年的27.0億顆，成長幅度達26.0%。

　　然而，LED驅(qū)動電源的要求也在不斷提高。PI公司高級產(chǎn)品經(jīng)理Bill Weiss認為，LED驅(qū)動器IC的技術(shù)發(fā)展趨勢及特性表現(xiàn)為：高可靠性、高效率、高功率因數(shù)、可調(diào)光以及體積小。

　　凹凸(O2Micro)科技(中國)有限公司開發(fā)總監(jiān)李勝泰具體介紹了LED驅(qū)動器技術(shù)特點，他說許多廠商的重點是：⒈LED發(fā)光效率的增進;⒉LED模組的散熱管理：良好的散熱處理，無論對于LED的壽命或演色性皆能提供較佳的狀態(tài);⒊轉(zhuǎn)換效率：基于節(jié)能減碳的目的，是否能有效高度利用公用電廠所提供的電力──提升功率因素的轉(zhuǎn)換亦為重點方向之一;⒋產(chǎn)品可靠性：在物料選件及電路設(shè)計上多所著墨;⒌LED背光：在技術(shù)上，使用LED做背光主要面臨的挑戰(zhàn)有：電流匹配在多顆LED串中的應(yīng)用，包括功耗、保護電路、調(diào)光時的雜訊(Audible noise during dimming)等。

　　以下主要介紹LED照明、背光和LED TV等方面熱點的技術(shù)市場。

　　LED照明

　　LED照明市場充滿潛力

　　德州儀器的劉學(xué)超說，LED照明發(fā)展非常迅速，年增長率超過60%，隨著LED發(fā)光效率的不斷提升，封裝技術(shù)不斷改進，驅(qū)動性能和壽命的增加，LED照明技術(shù)在未來5年內(nèi)會逐漸進入千家萬戶。

　　O2Micro李勝泰說，在世界各國環(huán)保議題日漸重視的趨勢下，LED照明產(chǎn)業(yè)將扮演極重要的角色，其主要應(yīng)用在于室內(nèi)、室外照明以及街燈等高功率產(chǎn)品。據(jù)悉，2009年全球照明市場約1219億美元，LED僅占0.5%，顯見其未來潛力之可觀。其中，以亞太地區(qū)的市場規(guī)模為最大，約占全球33.7%之比例;居次為北美的30.1%，和歐洲之27.4%;然而，以應(yīng)用產(chǎn)品來討論，戶外照明約占12%，則具有相當(dāng)大的成長空間，尤其以占有全球38%戶外照明的中國市場為最。此外，值得關(guān)注的部分是，受政府政策及推廣影響較為直接且快速的街燈應(yīng)用可望成為照明產(chǎn)業(yè)中快速成長的第一棒;預(yù)估在歐美優(yōu)先領(lǐng)起的趨勢中，2010年全球可達到450萬盞LED街燈的水平;并且承于國際加緊節(jié)能減碳的腳步，一但路燈標準規(guī)格普及，中國市場可望占有世界50%以上的規(guī)模。

　　從LED亮度來看，大功率LED的光輸出已經(jīng)達到了100流明/W的重要里程碑，同時有些制造商宣稱已經(jīng)在實驗室中達到了120流明/W。凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong說，這意味著，就能效而言，LED現(xiàn)在已經(jīng)超過了CFL(80流明/W)。不過，據(jù)進一步預(yù)測，到2012年，LED將達到150 流明/W 的輸出。此外，當(dāng)前的關(guān)注點全部集中在綠色上，與CFL不同，LED不含任何有害材料。

　　從LED成本看，LED 照明的成本一直在快速走低。在過去 12 個月時間里，專用白光二極管(其中有很多已被 LED 燈泡所采用并在其成本中占了大部分)的價格已經(jīng)從幾年前的8美元左右下降至1.50美元。很多LED行業(yè)分析師預(yù)測，在未來一年內(nèi)，取代白熾燈的LED燈的價格將達到消費者可以接受的水平。一些LED制造商宣稱，已經(jīng)設(shè)計出能夠驅(qū)動LED燈的發(fā)光芯片，而且能使LED燈產(chǎn)生可與75W白熾燈媲美的光(美國家庭普遍使用75W白熾燈)。為了輸出這種量級的光，這類LED芯片通常需要約 12W 功率。

　　照明LED驅(qū)動器IC的特點

　　晶豐明源半導(dǎo)體有限公司(BPSemi)市場總監(jiān)顏重光高工語出驚人：目前常見LED光源驅(qū)動IC都是從通用電源IC借用過來的，真正為LED光源設(shè)計的驅(qū)動IC還很少，很多公司都在設(shè)計中，預(yù)計到2010年中可能會有不少可應(yīng)市。目前LED光源驅(qū)動的阻容降壓低成本方案是不安全的， CCR只能驅(qū)動0.5W以下的LED，LDO用穩(wěn)壓的方法驅(qū)動對LED光源的壽命不利;DC/DC→恒流源和AC/DC→恒流源可能是目前已知的最理想方案之一。

　　縱觀DC LED光源的驅(qū)動技術(shù)，有三類驅(qū)動IC將是發(fā)展趨勢：一類是高壓工藝生產(chǎn)的DC/DC Buck，Vin寬至DC60~100V，恒流精度達1%，將能滿足所有直流LED燈具驅(qū)動的需要，可滿足LED光源多串少并技術(shù)的需要;第二類是AC/DC的LED燈具需要的應(yīng)用電路簡潔、應(yīng)用成本低、能過EMI、CE、UL的高效率諧振半橋(LLC)+ PFC拓撲結(jié)構(gòu)驅(qū)動IC;第三種是功率因數(shù)校正((PFC) + 脈寬調(diào)控(PWM)兩種平均電流模式控制器組成新的AC/DC驅(qū)動IC。它們將在新一代LED燈具顯現(xiàn)其強大生命力，以充分發(fā)揮零電壓開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)(ZVS)的優(yōu)勢，和滿足LED燈具對PFC(功率因素較正)日益提高的要求，并要求在較低的功率等級(如<50 W)時能提高效率>90%。寬電壓輸入、短路和過功率保護、開路保護、較低的總諧波失真(THD)是基本的要求。

　　凌力爾特的Tony Armstrong也有相近的觀點，他指出，今天，LED 驅(qū)動器 IC 的關(guān)鍵性能之一是，必須能夠?qū)?LED 充分調(diào)光。因為 LED 是用恒定電流驅(qū)動的，其DC電流值與LED亮度成正比，因此要改變LED亮度，有兩種通過控制LED電流調(diào)光的方法。第一種是模擬調(diào)光，通過降低恒定LED電流值，成比例地降低LED DC電流值。降低LED電流可能導(dǎo)致LED顏色的改變，或?qū)ED電流的控制不準確。第二種是數(shù)字調(diào)光或PWM調(diào)光。PWM 調(diào)光以等于或高于100Hz的頻率切換LED的通斷，以這樣的頻率切換，人眼察覺不到。PWM 調(diào)光占空比與LED亮度成正比，而接通時的LED電流保持同樣的值(如LED驅(qū)動器IC設(shè)定的那樣)，從而在高調(diào)光比時保持恒定LED顏色。在某些應(yīng)用中，這種PWM調(diào)光方法可以用來實現(xiàn)高達5000:1 的調(diào)光比。

　　Diodes公司LED照明部經(jīng)理Allan Lin也認為未來LED驅(qū)動器技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個方面，他說，第一，離線式高功率因數(shù)校正可調(diào)光LED驅(qū)動器可替代鹵素?zé)?、白熾燈和熒光?第二，LED驅(qū)動器能高效替代低壓鹵素?zé)?。以上兩種應(yīng)用需要為LED提供電能及熱能保護，以增加其耐用性。其他發(fā)展趨勢還包括優(yōu)化驅(qū)動器以提供最佳功效，并非將電流最大化。

　　中國作為全球制造商，LED驅(qū)動器技術(shù)的制造成本及總體BOM(物料清單)成本至關(guān)重要。為此，Diodes的特色是致力于發(fā)展很具成本效益的LED 驅(qū)動器技術(shù)。

　　LED TV

　　在三星成功帶起LED TV話題之后，LED背光應(yīng)用于電視的趨勢成為備受關(guān)注的焦點之一，預(yù)估其滲透率在2010年將有機會攀升至10%~15%。O2Micro公司李勝泰說，過去由于演色性及對比性的考量，直下式背光 (Direct Type)一直是LED TV發(fā)展方向的主軸;然而在成本及薄型化設(shè)計的優(yōu)勢驅(qū)動下，側(cè)光式 (Edge Type)背光則漸成主流，占所有LED TV機種至少93%之比例，并集中在40英寸以上的電視尺寸;因此，針對液晶電視未來的前景，LED TV將是2010年的發(fā)展主軸之一。LED TV產(chǎn)品現(xiàn)階段定位在高階市場，而LED背光應(yīng)用于液晶電視的崛起，主要考驗之一在于其與CCFL背光之價差幅度：側(cè)邊式背光發(fā)展確實已經(jīng)大幅拉近此二者之距離，然而之中的挑戰(zhàn)依然存在;據(jù)悉，2009年第三季度40英寸及46英寸LED背光液晶電視面板與同尺寸CCFL的價差約為35%，預(yù)計至2010年第一季可拉近至30%左右的差距。此外，一臺電視機相較筆記本電腦(NB)之LED用量有數(shù)十倍之多;換言之，LED TV的發(fā)展亦同時受LED產(chǎn)能開發(fā)以及價格之限，未來若LED芯片的供給持續(xù)舒緩，可幫助銷售價位更接近消費者可接受的范圍時，LED TV將有機會如現(xiàn)今LED NB的發(fā)展方式較快速成長。

　　背光

　　Intersil公司認為：TFT(薄膜晶體管)背光等先進應(yīng)用需要一些其他功能，包括PWM調(diào)光、DC調(diào)光、本地調(diào)光、PWM-DC調(diào)光和直接PWM調(diào)光。Intersil稱其高功率多通道LED驅(qū)動器具有很好的調(diào)光線性度，可準確地進行0.4%~100%的調(diào)光，匹配度為1%。

　　飛兆半導(dǎo)體技術(shù)市場行銷經(jīng)理Wayne Seto說，在中國和全球其它地區(qū)，手機LED驅(qū)動電路正從電荷泵架構(gòu)轉(zhuǎn)向串聯(lián)升壓架構(gòu)，因為后者不僅效率更高，而且能驅(qū)動更多LED，從而支持更大顯示屏幕。隨著智能手機和較大LED顯示屏不斷普及，驅(qū)動七個或更多LED的需求日益普遍。而最好的方法是通過串聯(lián)方式驅(qū)動的LED，使到每個LED的亮度相同;而由于電荷泵是以并聯(lián)方式驅(qū)動LED，因而無論屏幕多小，并聯(lián)通道的電流(即亮度)都會有某些差異。從七個以上LED的設(shè)計版圖角度來看，如果采用電荷泵LED驅(qū)動器，PCB(印制電路板)的版圖會比較復(fù)雜;而采用串聯(lián)升壓LED驅(qū)動器就簡單得多。對于注重成本的手機來說，線性LED驅(qū)動器是一個發(fā)展方向，取其電路簡單，而且易于納入設(shè)計。不過，電荷泵方案在成本敏感的產(chǎn)品領(lǐng)域和低中端手機中仍將被廣泛應(yīng)用。

　　部分LED驅(qū)動器供應(yīng)商特點及產(chǎn)品

　　 凌力爾特的高亮度 LED 驅(qū)動器 IC 具有以下典型特點：寬輸入/輸出電壓范圍：高達 100V;高效率轉(zhuǎn)換：高達 95%;嚴格調(diào)節(jié)的 LED 電流匹配：在整個溫度范圍內(nèi)低于 2%等。例如，LT3743是一種同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，為提供恒定電流以驅(qū)動大電流LED而設(shè)計。新推出的LT3754解決了用白光 LED 給大型平板顯示屏提供背光照明時所遇到的驅(qū)動白光 LED 設(shè)計難題，可用于具有 26 英寸或更大平板顯示屏的高清電視機 (HDTV)。

　　 BPSemi(晶豐明源半導(dǎo)體)的LED燈具用驅(qū)動IC都采用了本地振蕩頻率抖動的先進技術(shù)，大大簡化了應(yīng)用電路抗EMI部分，有效地降低了應(yīng)用成本和PCB板的面積，如BP1360/1的典型應(yīng)用只需要5個元器件，廣泛應(yīng)用于直流LED照明和LCD-TV的側(cè)背光。BP2808則是采用恒流補償技術(shù)電流控制專利設(shè)計為LED光源提供恒定供電電流，在AC85~305V輸入范圍內(nèi)輸出恒流精度優(yōu)于2%，已經(jīng)成功應(yīng)用在上海世博會上海館室內(nèi)照明。

　　 PI可提供高效的LED驅(qū)動器電源IC;在所有集成解決方案中具有很低的空載功耗和良好的待機功率性能;是公認的可靠的電源轉(zhuǎn)換解決方案;集成度很高的解決方案，包括元件數(shù)目少，eBOM成本很低，易于設(shè)計和通過認證;全球?qū)崟r的當(dāng)?shù)丶夹g(shù)支持。PI所推出的三款LED驅(qū)動器IC解決方案可從網(wǎng)頁上下載，例如使用HiperPLC (PLC810PG)設(shè)計的150W功率因數(shù)校正LLC電源，適合高功率LED路燈。

　　 Diodes在2008年收購了Zetex公司，同時也掌握了先進的Buck LED 驅(qū)動器技術(shù)。Diodes 的三大LED 驅(qū)動器技術(shù)包括：Diodes 的解決方案很精簡：只需4個外部元件，效能表現(xiàn)卻超過 90%;擁有高功率密度的加鉛封裝，其TSOT23-5 封裝比競爭對手具備更低的熱阻，可用于最新一代取代傳統(tǒng)電燈的小型電路板LED;擁有完整的解決方案：具有離散式IC 集成電路能力，可以同時提供LED 驅(qū)動器以及LED 照明解決方案中所需的整流器元件。

　　 德州儀器(TI)擁有一系列LED驅(qū)動器解決方案，諸如高功率DC/DC升壓LED驅(qū)動器 (TPS61500) 、高壓DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器(TPS61175)，及降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器(TPS62110)電源管理芯片。這三款產(chǎn)品可支持高達18V的輸入電壓并具有較小的電壓基準，有助于改進LED電路設(shè)計。此外，這些低能耗產(chǎn)品具備多種功能，可廣泛應(yīng)用于指示牌、環(huán)境照明、辦公照明、普通照明、醫(yī)療及傳感器等各種 LED 應(yīng)用。

　　 Intersil有針對各種應(yīng)用的一系列LED驅(qū)動IC產(chǎn)品線，包括汽車;高端筆記本、POS顯示屏和顯示器背光;手持式產(chǎn)品;通用照明系統(tǒng)。LED驅(qū)動器可以配置成無電感白光LED驅(qū)動器，用于并聯(lián)的LED，或是基于電感的白光LED驅(qū)動器，這是用于串聯(lián)的LED。拓撲包括升壓穩(wěn)壓器LED驅(qū)動器、降壓穩(wěn)壓器LED驅(qū)動器，和升降壓LED驅(qū)動器。對于這些應(yīng)用，ISL97671-81系列可以在寬范圍內(nèi)高效地驅(qū)動72pc(6通道版本)和48pc(4通道版本)的低功率LED。

　　 美國國家半導(dǎo)體(NS)2006年已是全球最大的LED驅(qū)動器供應(yīng)商，市場占有率超過14%。該公司有一系列的高壓產(chǎn)品工藝，定義是在100V范圍內(nèi)。這種高壓應(yīng)用的優(yōu)勢包括高效率，能夠驅(qū)動多串LED (達到16個LED)，可用于汽車、工業(yè)照明、建筑照明。2009年2月，NS又推出全新的離線式恒流控制器LM3445，優(yōu)勢在于可以支持具備三端雙向可控硅(TRIAC)正向或反向相位控制功能的傳統(tǒng)入墻式調(diào)光器。

　　飛兆(Fairchild)半導(dǎo)體將集中發(fā)展升壓技術(shù)，以及提高效率和功能性，并降低客戶的設(shè)計難度。飛兆半導(dǎo)體在LED驅(qū)動技術(shù)方面的優(yōu)勢在于能夠了解客戶的需求和應(yīng)用，從而開發(fā)盡可能好的照明解決方案。

　　 O2Micro方案解決LED燈組過熱和提高效能。為了克服現(xiàn)今市場上LED街燈組電池壽命過短與LED燈組過熱的問題，O2Micro率先開發(fā)出Cool Driver Circuit(OZ9986A)的方案，針對40~200W的街燈應(yīng)用，提供LED燈組良好的演色系及色彩均勻度、并憑借其優(yōu)越的效能達到節(jié)能低碳的效果。LED背光應(yīng)用中，在調(diào)光模式上，考慮到成本(無需改線或增加調(diào)光開關(guān))，O2Micro提供了一種非TRICA的三段式調(diào)光。

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2009年19家公司LED驅(qū)動IC新品分析報告（一）

2009年19家公司LED驅(qū)動IC新品分析報告（二）

2009年19家公司LED驅(qū)動IC新品分析報告（三）

2009年19家公司LED驅(qū)動IC新品分析報告（四）