LED照明潜力惊人 驱动技术选择有讲究
LED照明是继白炽灯、荧光灯、节能灯后，具有革命性意义的第四代新型高效固体光源，具有寿命长、节能、绿色环保等显着优点，被称为第三代照明革命。在世界各国环保议题日渐重视的趋势下，LED照明产业将扮演极重要的角色，LED在普通照明市场的普及应用速度明显加快。
据悉，2009年全球照明市场约1219亿美元，LED仅占0.5%，显见其未来潜力之可观。其中，以亚太地区的市场规模为最大、约占全球33.7%，其次为北美的30.1%.和欧洲之27.4%。户外照明约占12%，则具有相当大的成长空间，尤其以占有全球38%户外照明的中国市场为最。预计在欧美优先领起的趋势中，2010年全球可达到450万盏LED街灯的水平。据相关机构分析，2010年，中国LED照明产业产值将超过1500亿元，较2008年翻倍。预计最快在2015年，LED在中国照明市场的占有率将达到20%，带动产业规模达5000亿元，中国将进入全球LED照明市场前三强。
LED照明市场的发展无疑也带动了LED驱动IC市场的增长，iSuppli公司预测，在全球经济和电子产业沉陷衰退之际，中国LED驱动器Ic市场2009年仅增长1%，从2008年的1.153亿美元上升到1.16亿美元。但是，2010年增速将会加快到9.6%，规模将达到1.277亿美元。预计2013年中国LED市场将达到1.39亿美元。
LED照明的发展阻力
毫无疑问，LED照明对于全球的环保事业，以及LED行业的发展来说是尤为关键的，同时LED照明也已显示出其市场潜力和优势，然而成本和标准等因素严重制约了LED照明的发展步伐。
士兰微电子电源及功率驱动产品线总经理吴建兴表示：“LED照明市场发展主要的障碍首先是成本，所以LED照明应该会在对成本相对不敏感的领域得到发展，如景观照明、射灯、路灯及车灯等。其次是LED照明的品质（包括LED芯片及电子系统两个部分），确保产品长寿命、节能环保等特性。另外还需要政府的推动及标准的设立，尤其是在家居照明。”
“LED照明市场发展主要的障碍首先是成本，所以LED照明应该会在对成本相对不敏感的领域得到发展，如景观照明、射灯、路灯及车灯等。”
Maxictech首席技术官刘柳胜认为：“在技术上， LED照明现在主要的问题是大功率LED的温度偏高， 需要额外的散热处理。影响LED灯具寿命的通常是LED驱动电路中的电解电容。”
PI公司高级产品经理Bill Weiss认为LED照明所面临的主要问题表现在以下几个方面：1、可调光性。目前，全世界已有数十亿计的可控硅调光器投入使用。LED要想获得普遍接受的话，必须能够与包括可控硅调光器在内的现有基础结构相兼容。2、功率因数校正。白炽灯的功率因数为1，如果将LED灯泡装入以前的白炽灯灯座，而该LED灯泡的功率因数不高的话，就会对功率生成系统带来额外的负担，从而削弱LED灯泡的高功率效率优势。因此，LED灯泡需要具有高功率因数，这样我们的社会才能充分利用LED照明技术的节能优势。3、精确恒流输出。LED的光输出与LED中的电流大小有关。LED驱动器的作用是精确控制LED中的电流量。如果不对电流进行精确控制，灯泡就会出现令人不舒服的光线强度变化。4、尺寸。对于大部分电子产品来说，尺寸当然越小越好。由于许多LED照明应用都属于替换灯，它们的最大尺寸已由替换前的灯泡所决定（比如， LED灯泡的锥形反射罩非常小，难以将驱动器装入其中）。5、使用寿命和可靠性。LED照明的优势之一应该是使用寿命长且可靠性高。LED照明是一种复杂的电子、光学及机械系统，每个元件都有自己的使用寿命挑战。而所有这些挑战都必须以合理的成本加以解决。
“LED照明是一种复杂的电子、光学及机械系统，每个元件都有自己的使用寿命挑战。而所有这些挑战都必须以合理的成本加以解决。”
光源驱动技术的选择
目前，LED光源驱动有阻容降压、CCR、LDO稳压等多种方法，DC/DC-恒流源和AC/DC-恒流源被认为是目前最理想方案。据晶门科技高级业务经理陈伟志分析，阻容降压具有成本低，无电气保护， 低可靠性低的特点；CCR（Constant current regulation）具有成本高，电气保护， 高可靠性低等特点，目前晶门科技的MR16产品采用这种技术；LDO稳压具有中等成本，电气保护， 高可靠性低等特点。
士兰微吴建兴表示：“士兰微的LED驱动产品重点主要集中在DC-DC和AC-DC的恒流源上，这两者的性能要远优于阻容降压、CCR、LDO，但成本也会增加不少。我们更看好DC-DC和AC-DC恒流技术的发展。”
Maxictech刘柳胜解释说：“前几种方式最大的缺点就是效率太低， 只适合低压小功率的LED驱动。DC-DC恒流源通常需要配合AC-DC转换器才能使用， 适合分布式LED驱动。而AC/DC恒流源直接从市电取电驱动LED， 效率高， 结构简单，因此会是室内照明的主要方式。Maxictech DC/DC（MT72XX系列）和AC/DC（MT79XX系列）恒流源的LED驱动IC都有。”
“前几种方式最大的缺点就是效率太低， 只适合低压小功率的LED驱动。DC-DC恒流源通常需要配合AC-DC转换器才能使用， 适合分布式LED驱动。”
PI公司Bill Weiss则表示：“PI致力于提供针对多种应用的AC-DC转换器IC，其中包括LED照明应用。由于LED照明需要恒流供电，因此，PI针对LED照明应用的产品系列更侧重于电流模式下的工作性能（比如，恒流输出）。除电流模式下的工作性能外，我们最新的产品系列还可以为客户提供更多LED照明应具有的优势。”
显然，目前越来越多的IC厂商正采用DC LED光源驱动技术，其中有三类DC LED光源的驱动技术被看做未来发展趋势：一类是高压工艺生产的DC/DC Buck，第二类是Ac/DC的LED灯具需要的应用电路简洁、应用成本低、能过EMI、CE、UL的高效率谐振半桥(LLC)+PFC拓扑结构驱动IC，第三种是功率因数校正((PFC)+脉宽调控(PWM)两种平均电流模式控制器组成新的AC/Dc驱动Ic。
对此，PI公司Bill Weiss分析说：“不同的技术具有各自的应用范围。有些LED系统需要DC-DC转换，有些则需要AC-DC转换。对于需要AC-DC转换的应用来说，其功率越高，效率不断提高的拓扑结构（如LLC）的价值就越大。此类转换更适合路灯、停车场灯、高棚灯等高功率应用。诸如A19、PAR替换灯等较低功率系统更适合采用单级PFC + PWM控制器。Power Integrations可提供适合高功率和低功率应用的两类电源转换IC；而且，PI还向前更迈进了一步，已将控制器与高压功率MOSFET同时集成到IC器件中。更高可靠性、更少元件数、更小体积并可省去控制器和功率MOSFET之间的寄生元件，是Power Integrations的单片LED照明集成电路客户获得的其中几项好处。”
晶门科技陈伟志认为：“第一类是高压工艺生产的DC/DC Buck，属于低趋势；第二类是Ac/DC的LED灯具需要的应用电路简洁、应用成本低、能过EMI、CE、UL的高效率谐振半桥(LLC)+PFC拓扑结构驱动IC，属于中趋势；第三种是功率因数校正((PFC)+脉宽调控(PWM)两种平均电流模式控制器组成新的AC/DC驱动IC，属于大趋势 + 可控硅调控(SCR)。”
“功率因数校正((PFC)+脉宽调控(PWM)两种平均电流模式控制器组成新的AC/DC驱动IC，属于大趋势 + 可控硅调控(SCR)。”
士兰微吴建兴表示：“采用高压工艺生产的DC/DC Buck构架可应用于直流应用（车载）或交流供电中的二级恒流，与BOOST或BUCK-BOOST构架相比，BUCK构架的转换效率是最高的。像我们已开发完成60V的BUCK驱动器最高效率已可达到97%。 而LLC+PFC及PFC+PWM两种拓朴结构是非常成熟的AC-DC转换技术，目前PFC+PWM拓朴广泛应用于90W以上的笔记本适配器、满足80PLUS的PC电源；而PFC+LLC的拓朴结构则更多应用于效率要求更高的LCD TV电源。在电源系统中，与FLYBACK相比，这两种构架应用在功率较高的领域，这种构架在应用于LED照明时，还要增加一级恒流处理。这种拓朴结构会应用于功率较大的照明领域，如路灯照明。而目前应用领域上升比较快的市场是几10W以下的LED灯泡及36W以下的T5~T10照明方案，在这类的应用领域中，具有恒流功能、可调光、无光耦的单级PFC或PFC+恒流的二级拓朴结构从效率、成本上讲更具竞争优势。”
Maxicteck刘柳胜认为：“由于照明市场很大，具体的要求五花八门，很难说某一类驱动IC会一统天下。但由于LED驱动是恒流驱动，因此驱动种类逃不出DC/DC及AC/DC两大类。具体的架构则要根据具体的应用来选择。如DC/DC有升压型（Boost）及降压型（Buck），可能降压型的应用更广泛一些。而AC/DC类的驱动电路未来一定是高功率因素，能过EMI，CE等认证的，具体架构则要经过市场的选择才会明朗。”
LED驱动器专用与否
众所周知，LED技术的发展需要驱动技术发展相配合，但是目前常见LED光源驱动IC都是从通用电源IC借用过来的。对于这个问题，晶门科技陈伟志表示：“一般没有问题.基本上是相同的应用， 但大电流(e.g.2A~4A)，低电压(e.g.9~12V)是其发展趋势。”
而Maxictech刘柳胜认为：“此类IC通常是利用一些恒压芯片再加外部恒流电路来实现。优点是前端恒压电路使用比较广泛(比如一些充电器芯片)，大家较为熟悉。缺点是用这种电路实现的恒流驱动效率不是很高， 整个电路的温漂比较大，有些电路的保护也不全。”
士兰微吴建兴则看好专用LED驱动器的发展，他说：“通用电源（包括AC-DC，DC-DC）就是电压到电压的转换，而LED光源驱动是电压到电流的转换。所以这两者的基本技术是一样的，只要将电压采样转换成电流采样即可实现恒流。在没有专用的LED驱动器的时候，将通用的电源IC经过外围改造应用于LED照明，也是非常好的一种做法。但从细节上讲，这两者还是有较大的差别。如通用电源芯片没有专用的PWM/线性调光端口、电流采样端的压降太大而影响转换效率、对LED保护不够全面等缺点。我们看好专用LED驱动器的发展。”
无独有偶，PIBill Weiss也看好专用驱动器，他表示：“许多新市场都是通过这种方式发展起来的，新的应用往往来自某个产品或某项技术。然后随着该新市场的发展，它就会吸引更多的投资，投资多少最终取决于它自身的价值。我们认为LED照明已经发展到了这一阶段。因此，Power Integrations推出了两个专门为交流市电LED照明设计的新产品系列。”
LED照明产业发展的关键
Maxictech刘柳胜认为：“LED无疑具有广阔的发展前景，但要使LED照明市场快速、健康的发展，规范化的市场及技术标准是必须的。同时随着节能、低碳时代的来临，适当的政策倾斜及扶持也是必须的。”
PI公司Bill Weiss：“LED照明市场的发展速度非常迅猛，这对Power Integrations来说相当重要。从短期来看，我们认为LED照明的采用率在商用及工业应用领域会明显高于家用领域。其主要原因在于，商业和工业组织通称会进行更为客观的分析，并且它们拥有足够的现金流投资于类似LED照明的技术，以便获得长期经济回报。然而，普通消费者的购买行为带有更多的主观因素，他们可能因缺乏足够的资金而不愿花额外的钱去购买LED产品，只有等到价格下降时才会去购买。从长期来看，我们预计LED产品的价格会持续大幅下降，届时消费者在进行家庭消费时更容易作出购买决定。从技术角度来看，以下三项LED技术参数会不断得到改进：
1. 发光效率（效能）– 光输出除以输入功率。该参数在过去几年中稳步改善。随着它的持续提升，采用率将逐年提高。
2. 使用寿命 – SSL照明灯的预期寿命。目前，许多公司都声称此类产品的预期使用寿命为数万小时。这一数字以及灯具制造商确保此数字的手段都在不断提高中。
3. 可靠性 – 照明灯在其预期使用寿命内的故障率。”
晶门科技陈伟志认为：“现在的客户通常产量不大，生产周期短，不愿意给开发费，认证费，这些问题需要市场和客户的消化；LED照明行业的发展需要政府和商业更多的使用来推动，然后普及到市民。”
受访IC厂商产品特点
PI
PI最近推出了两个顶级的LED驱动器IC产品系列：
除了这两个新推出的顶级产品系列之外，Power Integrations的整个LED驱动器IC产品组合都具有效率高、使用寿命长、维护少、抗振防震、能够生产纯净的彩色光、尺寸小、集成度高，以及配合PI Expert设计工具可使设计更容易等特点。
士兰微电子
高可靠性：士兰微LED驱动IC通过三个方面来提高产品可靠性：第一选用BICMOS/BCD工艺制程，提高IC的ESD、Latch Up能力及耐压余量，增加IC的搞冲击能力，应对在高温、高压及大电流等恶劣工作环境，确保IC本身的可靠性；第二是增加各种过热、突然加载、断载等异常状态下对LED保护，确保LED芯片在安全环境下运行（即可控制的温度范围、电流范围、电压范围）；第三是简化外围器件，特别是减少短寿命器件，如光耦、高压电容等，提高电子系统整体寿命。
高功率密度：士兰微采用功率MOSFET内置的BCD工艺及高效率的系统构架，提高功率密度，符合LED照明小体积的应用需求。
高恒流精度：LED器件工作在恒流状态，电流源的精度是LED驱动电路的重要参数。士兰微LED驱动电路采用平均电流模式，负载调整率/线性调整率非常好，单体电路电流精度可控制在1%以内，批量可控制在2%以内，方便客户的大批量生产。
宽电压范围：士兰微DC的BUCK电路最高工作电压已可做到60V，下一步的目标是100V。
晶门科技
晶门科技的产品除了具有低成本的优势外，不同产品针对性也不同。
1. SSD1070/1071具有良好的可靠性，主要应用于MR16 ；
2. SSD1065 具有PWM调光 功能，主要应用于E27；
3. SSD1060 具有三通道(RGB)主要应用于三色洗墙灯。
Maxictech
Maxictech产品输出电流精度高，同时采用抖频技术， 容易通过EMC测试，效率高，
各种保护(过温， 开路， 短路)全。Maxic在LED照明驱动的研发方向是为客户提供多元的、全面的驱动方案，在DC/DC及AC/DC两方面建立全方位的产品线。
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