LED驱动电源市场发展趋势分析
LED发光原理是将电能转换为光,也就是对化合物半导体施加电流,透过电子与电洞的结合,过剩的能量会以光的形式释出,达成发光的效果。由于发光亮度由电流大小决定,通过LED的电流越强,亮度就越亮,因此,电流的稳定度将影响LED发光的质量,一般在控制LED电流的方法会采用供应固定电压的方式,并以电阻的方式调整通过LED的电流强度,这是成本最低的解决方案,这样做的缺点是,电阻不但增加功耗,无法达到节电的效果,也会增加热能,降低LED寿命,同时,当电源供应来源的电压产生变化时,无法及时调整通过LED的电流量,因而可能产生LED发光不稳定的现象。
由于控制LED电流的要求提升,LED驱动IC的需求亦应运而生,预估在LED背光源应用大幅成长以及LED大型广告牌分辨率持续提高下,采用可提供精确电流的LED驱动IC将成为市场的主流。
意法半导体技术行销经理吴玉君表示,今年下半年意法半导体LED驱动IC架构将会有新的转变,并带给客户更多的产品组合选择。
意法半导体(ST)技术行销经理吴玉君表示,今年LED照明市场最主要的转变在于客户对于高功率LED照明灯泡类型如抛物面镀铝反射灯的需求上涨,此种聚光灯型经过电路串联后,往往需要30~40瓦的功率才能启动。
吴玉君指出,由于之前居家照明用的球泡灯仅需12瓦左右功率即可运作,因此,MOSFET大多由于空间限制,便与LED驱动IC封装在一起。不过,这样的封装形式不仅限制驱动IC应用的LED灯瓦数,更重要的是若MOSFET导通电阻值(RDS(ON))低,则将以高电流运作,以提高效率,但其若同时与驱动IC放在一起,反而会让灯泡整体功耗变高。
英飞凌(Infineon)电源管理及多元电子事业处资深经理张文贵亦有相似看法,他指出,烛光灯、球泡灯等封装形式较小的LED灯可采整合式方案,至于户外LED照明应用,则因其常有雷击透过电力线传导到接地线,进而对LED路灯照明品质产生干扰的情形,为提高驱动IC可靠度,1,000伏特(V)以上的高压MOSFET将成为重要关键。
张文贵进一步指出,在这样的应用中,若将MOSFET独立于驱动IC外将是较好的安排,原因在于MOSFET与驱动IC于制程上有高低压之分,若将两者放在一起,结果将是MOSFET与驱动IC的功能将无法在电路设计过程中确实优化,厂商还须要加上更多元件补强功能,如此一来,整体电路板成本反而未必能因整合而降低。
吴玉君指出,意法半导体针对LED市场最新趋势,将于今年第四季推出新的脉宽调变(PWM)LED驱动IC,并额外搭配800伏特MOSFET,这样的驱动IC架构将有助于意法半导体抢攻高功率LED照明应用市场,并带给客户更多的设计弹性。
LED驱动技术发展趋势
从目前市场了解来看,LED日光灯管式结构应用会较好发展。从家居照明来看,合适的照明强度还是需要10W以上节能灯具产品。荧光灯大多在7~15W功率,节能型日光灯在20~40W功率。如果用LED集中设计10W以上的功率,散热会令我们很头痛,也是影响成本的重要因数,显然像灯泡结构式的产品很不适合LED应用。像射灯这样产品不大可能规模量产民用。日光灯管式结构符合LED散热要求,也符合现有灯具接口方式。
厂商从成本考量,大多设计功率在20W以内的LED灯管,从不断增长的LED亮度来说20W符合未来LED照明光源发展要求,待LM值达到150LM/W时,才是LED照明大呼节能辉煌时代!未来的方式是,先恒压,再线性恒流整合方式。电压保证在一定范围内适应负载需要,按LED有不同的Vf值3~3.6V之间,那按LED实际数量乘于3V计算出最低值,再按3.6V电压乘于数量计算出最大可能电压值,最终确定电源部分需要调整的电压范围。再线性恒流源后端恒流,可以多路恒流源并联使用,也可以单路多个恒流源增加电流使用。前端电压源部分采样检测恒流源压差,调整合适负载需求电压,从而达到高效、灵活的驱动线路需求。
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