從技術(shù)角度看LED驅(qū)動方案2013年的四個(gè)趨勢
[導(dǎo)讀]2012年即將過去，這一年對于LED業(yè)者來說可謂喜憂參半，雖然包括中國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)開始禁止銷售白熾燈，但是LED燈具銷售并沒有如期爆發(fā)，反而出現(xiàn)了很多燈具廠商倒閉的連鎖風(fēng)暴，不過，也有廠商笑逐顏開，賺了盆
2012年即將過去，這一年對于LED業(yè)者來說可謂喜憂參半，雖然包括中國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)開始禁止銷售白熾燈，但是LED燈具銷售并沒有如期爆發(fā)，反而出現(xiàn)了很多燈具廠商倒閉的連鎖風(fēng)暴，不過，也有廠商笑逐顏開，賺了盆滿缽滿，總體來看，今年LED市場屬于正常調(diào)整的一年，對于2013年LED照明市場，隨著取代40瓦(W)白熾燈的LED燈泡零售最低價(jià)格已達(dá)到10美元甜蜜點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)界紛紛樂觀預(yù)期明年整體LED照明市場走暖，所以，現(xiàn)在業(yè)者要做的是做好技術(shù)儲備和方案選型，只待市場爆發(fā)時(shí)全力投入。這里，結(jié)合PowerIntegrations等幾家主流LED廠商最新發(fā)布的新品談?wù)?013年LED照明方案的四個(gè)趨勢。
趨勢一：調(diào)光技術(shù)大升級，有望成為照明亮點(diǎn)
在LED照明應(yīng)用中，調(diào)光技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)非常大，由于LED照明多采用電流驅(qū)動模式，而現(xiàn)有的調(diào)光器多是電壓調(diào)光，所以在兼容性方面的挑戰(zhàn)相當(dāng)大，不過，這也是辨別方案優(yōu)劣的一個(gè)利器，在以往的LED調(diào)光方案中，常見的問題有調(diào)光范圍小、調(diào)光中突然變亮、調(diào)光低時(shí)出現(xiàn)閃爍等等，嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)，不過，隨著PI等公司專用方案推出，LED調(diào)光問題有望解決，以PI最新發(fā)布的LYTSwitchIC來看，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)可非常出色的調(diào)光性能，即使在低導(dǎo)通角下也能輕松達(dá)到NEMASSL6標(biāo)準(zhǔn)，另外該驅(qū)動器的啟動速度非?？欤ǔ２坏?00毫秒，即使在開啟10%的光輸出量時(shí)其啟動速度也同樣很快，實(shí)際方案中，使用LYTSwitchIC設(shè)計(jì)的燈泡能夠以與關(guān)斷時(shí)幾乎一樣的調(diào)光角導(dǎo)通，這從實(shí)質(zhì)上消除了突然變亮現(xiàn)象。此外，可控硅調(diào)光中的死區(qū)也被消除，這是因?yàn)長YTSwitch控制器可以確保在調(diào)光器一開始工作時(shí)就立即進(jìn)行調(diào)光。在這方面，PI號稱有專利的電路技術(shù)，方案確實(shí)優(yōu)勢很明顯。
調(diào)光技術(shù)另個(gè)挑戰(zhàn)是兼容性問題，現(xiàn)在還沒有一家方案可以做到100%兼容調(diào)光器，所以能做到90%以上就已經(jīng)很不錯(cuò)了，現(xiàn)在對外宣稱能做到這個(gè)比例的就是PowerIntegrations公司，看來，PI在調(diào)光方面確實(shí)做了很多工作。隨著LED燈具逐漸普及化，調(diào)光技術(shù)的升級可以帶給用戶更多更好體驗(yàn)，也會成為一個(gè)新賣點(diǎn)，選擇方案的時(shí)候可以關(guān)注一下這個(gè)功能。在支持調(diào)光模式上，廠商普遍支持可控硅調(diào)光和PWM調(diào)光。
趨勢二：單級電路架構(gòu)逐漸占據(jù)主流
在以往的方案中，為了獲得較好的調(diào)光特性，很多方案商采用兩級架構(gòu)，即“PFC(功率因數(shù)校正)+隔離DC/DC變換器”的架構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)可以有效降低電源紋波，因?yàn)橛性O(shè)計(jì)師認(rèn)為單級PFC電路紋波太大，害怕由此引發(fā)LED的壽命、發(fā)光效率和色溫問題，因此，采用雙級電路的較多，而現(xiàn)在，隨著高開關(guān)頻率單級方案的推出，單級電路的優(yōu)勢就非常明顯了，因?yàn)樵谛史矫妫p級電路難以跟單級對抗，目前幾家廠商可以將單級方案做到92%以上的效率，雙級電路，通常只有85%左右的效率。
單級電路的另個(gè)優(yōu)勢是電路簡單，所以，未來采用單級電路的方案會占據(jù)主流。這也是一些業(yè)內(nèi)專家的看法。
趨勢三：集成PFC、MOSFET成為標(biāo)配
以往的方案中，尤其是針對中低功率照明方案，很多廠商沒有考慮PFC電路，因?yàn)橐环矫媸菄覜]有強(qiáng)制要求，另一方面是會增加方案成本，不過現(xiàn)在在中低功率驅(qū)動方案中集成PFC已經(jīng)成為標(biāo)配，首先這是符合節(jié)能減排的大趨勢，另外是中國政府在招標(biāo)項(xiàng)目中率先明確提出此類要求，因此，芯片廠商紛紛跟進(jìn)。
例如，PI的LYTSwitchIC將PFC和恒流(CC)集成到單個(gè)開關(guān)電路中，這樣能將典型應(yīng)用中的效率提高到90%以上，功率因數(shù)大于0.95，并輕松滿足EN61000-3-2C對總諧波失真(THD)的要求。設(shè)計(jì)經(jīng)優(yōu)化后THD可低于10%。
根據(jù)麥肯錫的市場研究報(bào)告《LightingtheWay》，LED球泡燈價(jià)格以每個(gè)季度9%左右的速度下跌。為了彌補(bǔ)價(jià)格上下降損失，IC元器件廠商會采用高集成策略來強(qiáng)化驅(qū)動IC的功能，目前很多廠商采用集成MOSFET的策略，集成500V或者600VMOSFET并提供完備的保護(hù)方案，可以讓LED方案更輕巧，可靠性也有提升，目前PI的方案是集成650V和725V的高壓MOSFET。
趨勢四：無電解電容方案走向成熟
自從LED照明逐漸走熱以來，關(guān)于電解電容在照明方案中的使用爭議不斷，反對的人認(rèn)為電解電容是led燈具壽命殺手，認(rèn)為電解電容嚴(yán)重影響了LED燈具的壽命，而支持的人則認(rèn)為，電解電容在濾除紋波方面的作用不可忽視，尤其是是由無電解電容帶來的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍開始越來越被人注意，有研究者認(rèn)為，低于165Hz的頻閃即便是人眼不易覺察，但這已經(jīng)對某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波會也會被導(dǎo)致一些數(shù)碼像機(jī)設(shè)備出現(xiàn)差頻閃爍的亮暗柵格，所以支持者建議從采用高規(guī)格電解電容來解決，但這樣增加了成本和體積。難道無解了嗎？
從最新的幾款新品來看，領(lǐng)導(dǎo)廠商一致認(rèn)為無電解電容方案將是未來的主流，在解決閃爍和紋波方面，各家各出奇招，例如，PI采用的趨措施是提升開關(guān)電源的頻率到132KHz，在這樣的高頻下，紋波會小很多，同時(shí)，所需的變壓器磁芯也可以減小，相應(yīng)降低了成本。
當(dāng)然，還要通過高集成單級方案來強(qiáng)化省去電解電容的效果，以PI的LYTSwitchIC為例，不但可以省去高壓大容量電解電容，還可以減少外部元件數(shù)量，從而大幅延長驅(qū)動器的使用壽命，PowerIntegrations高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理AndrewSmith就指出這樣的方案即使在高環(huán)境溫度下也可以延長LED燈具使用壽命，另外，采用精確的初級側(cè)控制可以讓驅(qū)動器獲得真正嚴(yán)格的恒流性能，在不同負(fù)載下、更寬溫度范圍內(nèi)和制造差異下的恒流調(diào)整率要優(yōu)于+/-5%，這樣本身就有助于延長LED燈具的壽命。
2013年，LED燈具將采用更多智能化照明控制將，例如通過手機(jī)或者其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)遙控，但是，萬變不離其宗，低成本高可靠性燈具才是用戶愿意真正買單的，2012年那些豐收的廠商正是符合了這個(gè)原則。
展望2013年，LED市場將從低迷中復(fù)蘇，燈具商們，選擇好你的方案，迎接一個(gè)新的高潮市場到來吧！
趨勢一：調(diào)光技術(shù)大升級，有望成為照明亮點(diǎn)
在LED照明應(yīng)用中，調(diào)光技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)非常大，由于LED照明多采用電流驅(qū)動模式，而現(xiàn)有的調(diào)光器多是電壓調(diào)光，所以在兼容性方面的挑戰(zhàn)相當(dāng)大，不過，這也是辨別方案優(yōu)劣的一個(gè)利器，在以往的LED調(diào)光方案中，常見的問題有調(diào)光范圍小、調(diào)光中突然變亮、調(diào)光低時(shí)出現(xiàn)閃爍等等，嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)，不過，隨著PI等公司專用方案推出，LED調(diào)光問題有望解決，以PI最新發(fā)布的LYTSwitchIC來看，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)可非常出色的調(diào)光性能，即使在低導(dǎo)通角下也能輕松達(dá)到NEMASSL6標(biāo)準(zhǔn)，另外該驅(qū)動器的啟動速度非?？欤ǔ２坏?00毫秒，即使在開啟10%的光輸出量時(shí)其啟動速度也同樣很快，實(shí)際方案中，使用LYTSwitchIC設(shè)計(jì)的燈泡能夠以與關(guān)斷時(shí)幾乎一樣的調(diào)光角導(dǎo)通，這從實(shí)質(zhì)上消除了突然變亮現(xiàn)象。此外，可控硅調(diào)光中的死區(qū)也被消除，這是因?yàn)長YTSwitch控制器可以確保在調(diào)光器一開始工作時(shí)就立即進(jìn)行調(diào)光。在這方面，PI號稱有專利的電路技術(shù)，方案確實(shí)優(yōu)勢很明顯。
調(diào)光技術(shù)另個(gè)挑戰(zhàn)是兼容性問題，現(xiàn)在還沒有一家方案可以做到100%兼容調(diào)光器，所以能做到90%以上就已經(jīng)很不錯(cuò)了，現(xiàn)在對外宣稱能做到這個(gè)比例的就是PowerIntegrations公司，看來，PI在調(diào)光方面確實(shí)做了很多工作。隨著LED燈具逐漸普及化，調(diào)光技術(shù)的升級可以帶給用戶更多更好體驗(yàn)，也會成為一個(gè)新賣點(diǎn)，選擇方案的時(shí)候可以關(guān)注一下這個(gè)功能。在支持調(diào)光模式上，廠商普遍支持可控硅調(diào)光和PWM調(diào)光。
趨勢二：單級電路架構(gòu)逐漸占據(jù)主流
在以往的方案中，為了獲得較好的調(diào)光特性，很多方案商采用兩級架構(gòu)，即“PFC(功率因數(shù)校正)+隔離DC/DC變換器”的架構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)可以有效降低電源紋波，因?yàn)橛性O(shè)計(jì)師認(rèn)為單級PFC電路紋波太大，害怕由此引發(fā)LED的壽命、發(fā)光效率和色溫問題，因此，采用雙級電路的較多，而現(xiàn)在，隨著高開關(guān)頻率單級方案的推出，單級電路的優(yōu)勢就非常明顯了，因?yàn)樵谛史矫妫p級電路難以跟單級對抗，目前幾家廠商可以將單級方案做到92%以上的效率，雙級電路，通常只有85%左右的效率。
單級電路的另個(gè)優(yōu)勢是電路簡單，所以，未來采用單級電路的方案會占據(jù)主流。這也是一些業(yè)內(nèi)專家的看法。
趨勢三：集成PFC、MOSFET成為標(biāo)配
以往的方案中，尤其是針對中低功率照明方案，很多廠商沒有考慮PFC電路，因?yàn)橐环矫媸菄覜]有強(qiáng)制要求，另一方面是會增加方案成本，不過現(xiàn)在在中低功率驅(qū)動方案中集成PFC已經(jīng)成為標(biāo)配，首先這是符合節(jié)能減排的大趨勢，另外是中國政府在招標(biāo)項(xiàng)目中率先明確提出此類要求，因此，芯片廠商紛紛跟進(jìn)。
例如，PI的LYTSwitchIC將PFC和恒流(CC)集成到單個(gè)開關(guān)電路中，這樣能將典型應(yīng)用中的效率提高到90%以上，功率因數(shù)大于0.95，并輕松滿足EN61000-3-2C對總諧波失真(THD)的要求。設(shè)計(jì)經(jīng)優(yōu)化后THD可低于10%。
根據(jù)麥肯錫的市場研究報(bào)告《LightingtheWay》，LED球泡燈價(jià)格以每個(gè)季度9%左右的速度下跌。為了彌補(bǔ)價(jià)格上下降損失，IC元器件廠商會采用高集成策略來強(qiáng)化驅(qū)動IC的功能，目前很多廠商采用集成MOSFET的策略，集成500V或者600VMOSFET并提供完備的保護(hù)方案，可以讓LED方案更輕巧，可靠性也有提升，目前PI的方案是集成650V和725V的高壓MOSFET。
趨勢四：無電解電容方案走向成熟
自從LED照明逐漸走熱以來，關(guān)于電解電容在照明方案中的使用爭議不斷，反對的人認(rèn)為電解電容是led燈具壽命殺手，認(rèn)為電解電容嚴(yán)重影響了LED燈具的壽命，而支持的人則認(rèn)為，電解電容在濾除紋波方面的作用不可忽視，尤其是是由無電解電容帶來的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍開始越來越被人注意，有研究者認(rèn)為，低于165Hz的頻閃即便是人眼不易覺察，但這已經(jīng)對某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波會也會被導(dǎo)致一些數(shù)碼像機(jī)設(shè)備出現(xiàn)差頻閃爍的亮暗柵格，所以支持者建議從采用高規(guī)格電解電容來解決，但這樣增加了成本和體積。難道無解了嗎？
從最新的幾款新品來看，領(lǐng)導(dǎo)廠商一致認(rèn)為無電解電容方案將是未來的主流，在解決閃爍和紋波方面，各家各出奇招，例如，PI采用的趨措施是提升開關(guān)電源的頻率到132KHz，在這樣的高頻下，紋波會小很多，同時(shí)，所需的變壓器磁芯也可以減小，相應(yīng)降低了成本。
當(dāng)然，還要通過高集成單級方案來強(qiáng)化省去電解電容的效果，以PI的LYTSwitchIC為例，不但可以省去高壓大容量電解電容，還可以減少外部元件數(shù)量，從而大幅延長驅(qū)動器的使用壽命，PowerIntegrations高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理AndrewSmith就指出這樣的方案即使在高環(huán)境溫度下也可以延長LED燈具使用壽命，另外，采用精確的初級側(cè)控制可以讓驅(qū)動器獲得真正嚴(yán)格的恒流性能，在不同負(fù)載下、更寬溫度范圍內(nèi)和制造差異下的恒流調(diào)整率要優(yōu)于+/-5%，這樣本身就有助于延長LED燈具的壽命。
2013年，LED燈具將采用更多智能化照明控制將，例如通過手機(jī)或者其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)遙控，但是，萬變不離其宗，低成本高可靠性燈具才是用戶愿意真正買單的，2012年那些豐收的廠商正是符合了這個(gè)原則。
展望2013年，LED市場將從低迷中復(fù)蘇，燈具商們，選擇好你的方案，迎接一個(gè)新的高潮市場到來吧！
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