解析LED驅動市場的產業現狀及其未來趨勢

　　在LED照明市場的強勁驅動下，也帶動LED驅動市場成長，LED驅動規模逐漸攀升，據市場研究機構預測，LED驅動IC市場營收規模將由2010年的近20億美元，在2015年達到近35億美元，期間平均復合年成長率為12%。該機構并指出，LED照明所需的LED驅動IC，會是該市場的成長主力，照明、汽車頭燈等LED的新興應用市場大量涌現，掀起了LED的又一波應用狂潮。

　　不過StrategiesUnlimited也指出，LED驅動市場規模擴大的同時，可能伴隨產品價格的下滑;此外，AC-LED產品雖使得所需驅動IC數量縮小、甚至不需要驅動IC，但并不會對預測期間的該市場營收產生顯著沖擊，甚至有助于加速LED照明產品市場滲透率成長。StrategiesUnlimited估計照明用LED驅動IC市場成長率，在2010~2015年間可達40%;該領域技術所面臨挑戰包括可調光技術、省電效能、功率因子與價格。

　　LED驅動電源的使用現狀

　　標準電燈正在經歷一場革命。出于保護能源和應對全球氣候變暖的考慮，美國一些州和其它一些國家已經禁止使用低能效的白熾燈泡。各種新技術正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案。盡管這種CFL燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質汞。相比之下，LED燈可以提供更高效和更環保的解決方案。

　　LED最初的商業應用出現在上世紀七十年代，但因其光輸出極低，應用范圍也僅限于指示燈和計算器顯示屏等領域。如今，能夠產生白光的高功率LED在效率方面不斷得以提升，價格也在逐年下降，因此它已成為主流照明應用值得考慮的選擇之一。

　　通過全球LED技術領導廠商對材料、工藝和封裝技術的努力改進，高亮度LED的發光效率和性能得到了顯著提升，除了傳統的背光和顯示面板市場外，高亮度LED開始走向室內外普通照明、汽車內外照明、探照燈、交通燈等全新應用。這些都預示著LED驅動電源將有一個廣闊的應用前景。

　　LED驅動電源面臨的問題：在LED大放異彩的同時，LED驅動電源器則是LED產業鏈的發展的保障，LED電源的品質直接制約了LED產品的可靠性，因此，在LED產業鏈逐步完善的今日，LED驅動電源的成熟也至關重要。由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過程中需要對其進行穩定工作狀態和保護，從而產生了驅動的概念。LED器件對驅動電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2～3伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國際市場上國外客戶對LED驅動電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數，因為電源在整個燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。

　　但是在市場一片繁榮的背景下，LED產品質量良莠不齊，對驅動電源的要求混亂，市場上LED產品如火如荼的發展態勢下，就LED驅動電源企業而言，目前面臨幾個挑戰。首先是驅動電路整體壽命，尤其是關鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅動器應挑戰更高的轉換效率，尤其是在驅動大功率LED時更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉換效率的過低，影響了LED節能效果的發揮。第三，以大調光比高效率地對LED調光，同時能夠保證在高和低亮度時顏色特性恒定。

　　爭奪應用“潛力股”IC架構掀革新

　　在環保呼聲高漲的今天，節能照明技術已經越來越受到大眾的重視，歐、美許多國家甚至立法以規范照明管理。LED照明技術以其低功耗、長壽命的優勢當之無愧的成為了節能照明技術的“排頭兵”。

　　除了演出照明、景觀照明、住宅照明、防火照明等傳統照明市場之外，汽車前燈照明市場也是LED照明技術發展的大好空間。TonyArmstrong甚至認為：增長最快的LED驅動器集成電路市場是汽車前燈照明，從現在到2011年，年復合增長率將超過150%。一個流行的應用領域是很多汽車和卡車的儀表板背光照明、內部照明和剎車燈。豪華型汽車制造商正在越來越多地采用最新的固態LED照明技術，用這些更輕、更小和更耐用的器件提供內部和外部照明，以提高未來車型的美感。

　　于是針對各種照明應用，如何提高LED發光效率成為LED驅動廠商們目前最為關注的話題。為了盡快推動LED照明市場的快速增長，各個廠商也相繼推出了一系列優秀的LED驅動產品。由于發光二極體(LED)驅動積體電路(IC)架構掀革新。LED驅動IC商已開始部署高功率LED驅動IC方案，將金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)獨立于LED驅動IC封裝外，以因應商業照明市場日益高漲的高瓦數照明需求。

　　LED驅動IC顧名思義，即是應用于在LED上的驅動芯片，主要是用來控制通過LED的電流，以達到使LED發光的效果，受惠于LED的應用面不斷擴大，LED驅動IC的發展也不斷進步，產業規模持續擴大，成長性值得期待。

　　LED發光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施加電流，透過電子與電洞的結合，過剩的能量會以光的形式釋出，達成發光的效果。由于發光亮度由電流大小決定，通過LED的電流越強，亮度就越亮，因此，電流的穩定度將影響LED發光的質量，一般在控制LED電流的方法會采用供應固定電壓的方式，并以電阻的方式調整通過LED的電流強度，這是成本最低的解決方案，這樣做的缺點是，電阻不但增加功耗，無法達到節電的效果，也會增加熱能，降低LED壽命，同時，當電源供應來源的電壓產生變化時，無法及時調整通過LED的電流量，因而可能產生LED發光不穩定的現象。

　　由于控制LED電流的要求提升，LED驅動IC的需求亦應運而生，預估在LED背光源應用大幅成長以及LED大型廣告牌分辨率持續提高下，采用可提供精確電流的LED驅動IC將成為市場的主流。

　　意法半導體技術行銷經理吳玉君表示，今年下半年意法半導體LED驅動IC架構將會有新的轉變，并帶給客戶更多的產品組合選擇。

　　意法半導體(ST)技術行銷經理吳玉君表示，今年LED照明市場最主要的轉變在于客戶對于高功率LED照明燈泡類型如拋物面鍍鋁反射燈的需求上漲，此種聚光燈型經過電路串聯后，往往需要30～40瓦的功率才能啟動。

　　吳玉君指出，由于之前居家照明用的球泡燈僅需12瓦左右功率即可運作，因此，MOSFET大多由于空間限制，便與LED驅動IC封裝在一起。不過，這樣的封裝形式不僅限制驅動IC應用的LED燈瓦數，更重要的是若MOSFET導通電阻值(RDS(ON))低，則將以高電流運作，以提高效率，但其若同時與驅動IC放在一起，反而會讓燈泡整體功耗變高。

　　英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業處資深經理張文貴亦有相似看法，他指出，燭光燈、球泡燈等封裝形式較小的LED燈可采整合式方案，至于戶外LED照明應用，則因其常有雷擊透過電力線傳導到接地線，進而對LED路燈照明品質產生干擾的情形，為提高驅動IC可靠度，1，000伏特(V)以上的高壓MOSFET將成為重要關鍵。

　　張文貴進一步指出，在這樣的應用中，若將MOSFET獨立于驅動IC外將是較好的安排，原因在于MOSFET與驅動IC于制程上有高低壓之分，若將兩者放在一起，結果將是MOSFET與驅動IC的功能將無法在電路設計過程中確實優化，廠商還須要加上更多元件補強功能，如此一來，整體電路板成本反而未必能因整合而降低。

　　吳玉君指出，意法半導體針對LED市場最新趨勢，將于今年第四季推出新的脈寬調變(PWM)LED驅動IC，并額外搭配800伏特MOSFET，這樣的驅動IC架構將有助于意法半導體搶攻高功率LED照明應用市場，并帶給客戶更多的設計彈性。

　　LED驅動技術發展趨勢

　　從目前市場了解來看，LED日光燈管式結構應用會較好發展。從家居照明來看，合適的照明強度還是需要10W以上節能燈具產品。熒光燈大多在7～15W功率，節能型日光燈在20～40W功率。如果用LED集中設計10W以上的功率，散熱會令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數,顯然像燈泡結構式的產品很不適合LED應用。像射燈這樣產品不大可能規模量產民用。日光燈管式結構符合LED散熱要求，也符合現有燈具接口方式。

　　廠商從成本考量，大多設計功率在20W以內的LED燈管，從不斷增長的LED亮度來說20W符合未來LED照明光源發展要求，待LM值達到150LM/W時，才是LED照明大呼節能輝煌時代!未來的方式是，先恒壓，再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內適應負載需要，按LED有不同的Vf值3～3.6V之間，那按LED實際數量乘于3V計算出最低值，再按3.6V電壓乘于數量計算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并聯使用，也可以單路多個恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差，調整合適負載需求電壓，從而達到高效、靈活的驅動線路需求。

　　具體表現為以下四點：

　　1、針對LED的特點開發一系列恒壓恒流控制電子電路，利用集成電路技術將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值，使得LED能獲得穩定的電流，并產生最高的輸出光通量。LED驅動電路在輸入電壓和環境溫度等因素發生變動的情況下最好能控制LED電流的大小。

　　2、LED驅動電路具有智能控制功能，使LED的負載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預先設計的水平上。當負載電流因各種因素而產生變化時，初級控制IC可以通過控制開關使負載電流回到初始設計值上。

　　3、在控制電路電路設計方面，要向集中控制，標準模塊化，系統可擴展性三方面發展。

　　4、在目前LED光效和光通量有限的情況下，充分發揮LED色彩多樣性的特點，開發變色LED燈飾的控制電路。