全球LED驅動IC新品創新技術分析[附圖表]

　　下圖為汽車照明驅動系統結構圖

汽車內部、中間高位剎車燈、尾燈

　　圖6汽車照明驅動系統結構圖

　　下表為汽車照明驅動常用拓撲結構表格

　　表4 汽車照明驅動常用拓撲結構

2.6 調光技術-模擬、PWM和TRIAC調光

LED調光解決方案及規范一直在不斷變化，直到現在還未固定下來，所以現在市場上存在PWM、模擬及可控硅（TRAIC）三種調光方案。

PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構建調光基礎架構和新的調光控制器。模擬調光方案的缺點是，LED電流的調節范圍局限在某個最大值至該最大值的約10%之間（10:1調光范圍）。由于LED的色譜與電流有關，因此這種方法并不適合于某些應用。PWM調光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺閃爍的速率（通常高于100MHz）在零電流和最大LED電流之間進行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實現高達3000:1的調光范圍（僅受限于最小占空比）。由于LED電流要么處于最大值，要么被關斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時發生LED色偏的優點，而在采用模擬調光時這種LED色偏現象是很常見的。

關于TRIAC，說法不一：

TRIAC調光是業內非常熱的一個話題，最初，TRIAC調光器是為白熾燈而設計的，但大多數用戶希望相同的TRIAC調光器也能對替代的LED燈進行調光。

　　觀點一：飛兆半導體公司高壓IC產品行銷經理SangCheol Her表示看好TRIAC調光方案的市場前景，可控硅（TRIAC，2線調光）將成為非常流行的解決方案，因為這種技術可以完全使用傳統的系統而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線調光，以避免出現與低功率因數值相關的缺陷。”

　　觀點二：Cytech產品及設計部工程師徐瑞包認為調制方式的選擇不應該決定于LED的功率。而應決定于終端產品的應用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調光方式，顏色一致性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業照明，模擬調光或者TRIAC也可以選擇，不過會產生色偏，并且調光的級別會很低。”Tony Armstrong 也指出，最終用戶所采用的調光方法在很大程度上將由LED本身的最終用途來決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車信息娛樂系統中，環境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽光充足時的無比明亮，也有無月之夜的漆黑一片，可謂千差萬別。由于人眼對于環境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要 3000:1的寬調光范圍。這將要求LED驅動器電路采用PWM調光方法。不過，他補充道：“在LED街燈中，由于這種燈常常要么處于接通狀態要么處于關斷狀態，因而只需要一個有限的調光范圍即可。在這種場合中，僅需采用一種簡單的模擬調光法便能滿足要求。”

　　觀點三：安森美半導體中國區高級應用經理鄭宗前認為市場上TRIAC調光器的應用方案應該只是過渡性的，長遠來說，應該會用PWM調光。主要的三點決定性因素為：1）用 PWM 調光從零到最光，都不會有閃爍的現象。2）性能會更好。因為調光輸出功率采用了功率因數校正電路，這是配合全球對燈光采用功率因數有強制性的要求，雖然一般從25 W開始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強制性功率因數校正電路。如采用TRAIC調光將犧牲功率因數和增加了電路的復雜性。因此，采用PWM調光可以提供最好性能的選擇，也是未來的趨勢。3）成本會更好。用PWM調整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。” 英飛凌科技有限公司電源管理業務部產品市場總監Alexander Sommer也表示看好PWM調光方案前景，他說：“與模擬調光方法相比，LED的PWM調光方法有以下優點：1）效率更高;2）不管調光程度有多大，允許LED一直在優化的和恒定的電流下工組;3）在整個調光范圍內LED顏色色調保持一致（顏色色調像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化）。”

為了在連續調光時實現無閃爍，大多數客戶喜歡選擇PWM調光，因為它可提供更大的調光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調光頻率，閃爍現象可以降到最小。模擬調光更容易實現，因為它只需要一個DC電壓就可以無閃爍地對LED進行調光。對于由多個LED構成的大功率照明應用，確保每個LED具有均勻的亮度且不產生任何閃爍也成為了主要的設計障礙，但PWM方法很容易解決調光時的閃爍問題。

如前所述，小于25W的LED照明應用主要是替換標準白熾燈和鹵素燈。在這一功率范圍上，最可能的一個應用就是替代由基于TRIAC（雙向可控硅）的逐步削減入墻式調光器控制的白熾燈或節能燈。目前市場上有前沿和后沿削減調光器，這為整體兼容性帶來了挑戰，因為從EMI的角度來看TRIAC調光是很差的。

“對于要求最佳性價比的非調光應用，使用像英飛凌NCP6561這樣的DCM PFC的單級PFC反激拓撲是一個合適的選擇。”英飛凌科技有限公司電源管理業務部產品市場總監Alexander Sommer認為，“25W及以上功率范圍LED照明應用面向更多的專業市場。調光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數字照明控制（如 DALI或無線解決方案）允許對調光水平進行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調光和占空比感應。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調光控制器。”。

第3章 Led驅動技術發展現狀分析-專家觀點

　　觀點一：目前LED驅動在室內照明上的難點主要在與市電兼容和散熱方面

　　目前LED驅動在室內照明上的難點，主要在與市電兼容和散熱方面：在路燈方面主要是高低溫可靠性，在背光驅動方面主要是效率和電流穩定性。當然其他綜合性能也很重要。--金宇杰（恩智浦半導體大中華區多重市場產品部市場總監金宇杰）

　　觀點二：為了保護LED照明的優勢，LED驅動必須可靠、高效、安全（能夠承受多種故障條件）、低成本，并且還要能夠易于實現。

為了保護LED照明的優勢，LED驅動必須可靠、高效、安全（能夠承受多種故障條件）、低成本，并且還要能夠易于實現。另外，LED燈具設計中，物理設計也非常重要，特別是在形狀和適應性方面。另外，LED燈具的散熱能力也非常重要，需要良好地處理散熱，保證LED及LED驅動器的高可靠性。而針對不同的LED照明應用，首先需要選擇恰當的驅動電路拓撲結構，如功率小于100 W的中低功率LED照明應用首選反激拓撲結構，而為了提供更高能效，諧振半橋雙電感加單電容（HB LLC）則是首選的拓撲結構。此外，還要注意產品目標市場的能效規范問題。若有需要，還要考慮功率因數校正（PFC），提供相應的LED驅動解決方案。安森美半導體提供各種高能效的方案，滿足LED燈具驅動設計所需。--蔣家亮：（安森美半導體亞太區電源管理部市場推廣經理蔣家亮）

　　觀點三：LED驅動器的發展面臨兩大技術障礙：散熱和尺寸

　　LED驅動器的發展面臨兩大技術障礙：散熱：LED在工作時溫度會升高，因此LED應用需要使用不會加重散熱問題的高能效電源。尺寸：將電源順利裝入 LED燈座是一個持續的挑戰。PI的LED驅動器IC能效極高且高度集成，因此可使設計師輕松克服上述兩方面的挑戰。--PI公司市場營銷部副總裁 Doug Bailey

　　觀點四：LED驅動IC的技術難點是高恒流精度、Vin的寬電壓范圍、晶圓片的高壓工藝、芯片內置MOS的散熱。

　　LED驅動IC的技術難點是高恒流精度、Vin的寬電壓范圍、晶圓片的高壓工藝、芯片內置MOS的散熱。隨著大批歐美著名集成電路公司有多年設計經驗的海歸人員回國效忠，本土集成電路公司設計的電源芯片水平已完全接近國外同類水平，并具有很好的性價比和競爭能力;目前國外公司的LED驅動IC在耐壓方面還占有一定的優勢，本土IC還需加倍努力。--華潤矽威科技有限公司的市場部經理顏重光

　　觀點五：在圖像和背光方面需要非常高的色彩一致性，這是我們研究的重點，顏色的一致性是我們需要的結果，反之并不是必須要關心電流誤差。

　　LED驅動在不同的應用需求有很大的不同，我們是針對性的來研究每一個LED應用領域，在圖像和背光方面需要非常高的色彩一致性，這是我們研究的重點，我們總是責怪恒流精度和