全球LED驅(qū)動(dòng)IC新品創(chuàng)新技術(shù)分析
半導(dǎo)體照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展比人們預(yù)期快得多,LED光源的某些特性是以往任何人造光源所無(wú)法比擬的,如色彩豐富、色飽和度高、光束集中、固態(tài)發(fā)光、響應(yīng)速度快、亮度和顏色均可數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制與調(diào)節(jié)等等。這些新特性的廣泛應(yīng)用將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)照明的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣,引發(fā)照明理念和光文化的變革,推動(dòng)照明產(chǎn)品向以人為本和更人性化的方向發(fā)展。 最重要的一點(diǎn)還是LED照明符合節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì),為此各國(guó)政府紛紛出臺(tái)推動(dòng)政策,美國(guó)能源部早在2000年就開(kāi)始大力推動(dòng)研發(fā)固態(tài)照明技術(shù)研究,支持了很多研發(fā)項(xiàng)目,取得了多項(xiàng)成就??梢哉f(shuō)推行SSL計(jì)劃在固態(tài)照明領(lǐng)域已經(jīng)取得了相當(dāng)大進(jìn)展。中國(guó)科技部啟動(dòng)“十城萬(wàn)盞”半導(dǎo)體照明示范工程將把LED推向更廣闊的市場(chǎng),促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)。同時(shí)歐盟、德國(guó)、日本、韓國(guó)等地也都推出了類似的計(jì)劃。這些政策的相繼出臺(tái)將加速LED照明的發(fā)展。 由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件,又具有負(fù)溫度特性。因而在應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)的保護(hù),從而產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)的概念。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(qū)動(dòng),必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路,LED驅(qū)動(dòng)電源匹配方面要求很高。驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)是LED長(zhǎng)壽高效的關(guān)鍵保障之一。 本報(bào)告主要分析了2009年LED驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)形態(tài),LED驅(qū)動(dòng)的技術(shù)難點(diǎn),羅列分析19家優(yōu)秀LED驅(qū)動(dòng)IC廠商2009年新推出的LED驅(qū)動(dòng)IC新品,希望可以對(duì)LED驅(qū)動(dòng)IC的選型使用提供一些幫助。 第1章 國(guó)內(nèi)外LED驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)行業(yè)現(xiàn)狀 1.1 LED 驅(qū)動(dòng) 國(guó)際市場(chǎng)分析 LED驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)分布情況(Research and Markets研究機(jī)構(gòu)觀點(diǎn) (2009-07-02)) 自從高亮度LED(100 lm/W)商品化,以及LED的單價(jià)(1日?qǐng)A/lm)持續(xù)下降,使得LED更容易進(jìn)入多元化的應(yīng)用領(lǐng)域,更使得LED相關(guān)的終端產(chǎn)品發(fā)展更為迅速。其中,LED發(fā)光的主要功臣就是LED驅(qū)動(dòng)IC。下圖1為全球LED驅(qū)動(dòng)IC市場(chǎng)值預(yù)測(cè)。
圖1 全球LED驅(qū)動(dòng)IC市場(chǎng)值預(yù)測(cè) Source :IMS 目前LED的應(yīng)用目標(biāo)非常的廣泛:手機(jī)、手持式裝置、液晶面板背光源、汽車頭燈或其它應(yīng)用到戶外、辦公室與家中的燈光來(lái)源都是。短期來(lái)說(shuō),LED的主力應(yīng)用將從手機(jī)先擴(kuò)展至液晶面板背光源。 Research and Markets研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn),雖然現(xiàn)在LED與LED驅(qū)動(dòng)IC的主要市場(chǎng)是在手機(jī),但是從2010年開(kāi)始,應(yīng)用在液晶面板或液晶電視的LED與LED驅(qū)動(dòng)IC將成為其最大的主流。 Research and Markets認(rèn)為液晶電視在2006年時(shí),年成長(zhǎng)率達(dá)95%,而到2007年變成57%的成長(zhǎng)率。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),一旦成長(zhǎng)趨勢(shì)趨緩,廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)將開(kāi)始轉(zhuǎn)變,在這樣的影響之下,液晶電視廠商唯有透過(guò)強(qiáng)化產(chǎn)品的差異化,才能夠獲得更好的利潤(rùn),所以采用LED為背光源就成為重點(diǎn)之一。 根據(jù)估計(jì),從現(xiàn)在至2011年全球液晶電視的出貨量平均成長(zhǎng)率將為25%以上,而在2011年時(shí)達(dá)到2億臺(tái)的關(guān)卡,這對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)IC來(lái)說(shuō),是非常龐大的市場(chǎng)量。 此外,LED背光源在筆記型計(jì)算機(jī)的成長(zhǎng)也將在未來(lái)幾年呈現(xiàn)兩位數(shù)字的成長(zhǎng)。Research and Markets估計(jì)2008年筆記型計(jì)算機(jī)的成長(zhǎng)率達(dá)25%,而2009年開(kāi)始筆記型計(jì)算機(jī)的出貨量將首次超越桌上型計(jì)算機(jī)。因此,未來(lái)幾年筆記型計(jì)算機(jī)也將是 LED與LED驅(qū)動(dòng)IC成長(zhǎng)的動(dòng)力。 在車用LED方面,由于散熱技術(shù)不斷突破,以及主要零組件成本持續(xù)降低,車用LED與LED驅(qū)動(dòng)IC的使用比重將不斷增加。未來(lái)LED車頭燈也將從高級(jí)車種延伸至一般房車。LED應(yīng)用于一般照明,由于電流需要用恒定電流老控制。因此LED照明廠商傾向于客戶訂制的LED 驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì),來(lái)符合其需求。 1.2 LED驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀態(tài):iSuppli觀點(diǎn)(2009-07-31) 在全球經(jīng)濟(jì)和電子產(chǎn)業(yè)沉陷衰退之際,中國(guó)LED驅(qū)動(dòng)器IC市場(chǎng)2009年將僅增長(zhǎng)1%,從2008年的1.153億美元上升到1.165億美元。但是,2010年增速將會(huì)加快到9.6%,規(guī)模將達(dá)到1.277億美元。預(yù)計(jì)2013年中國(guó)LED市場(chǎng)將達(dá)到1.39億美元。
圖2 iSuppli公司對(duì)中國(guó)LED驅(qū)動(dòng)器IC市場(chǎng)的預(yù)測(cè) 中國(guó)政府采取措施刺激國(guó)內(nèi)需求,并鼓勵(lì)企業(yè)向LED產(chǎn)業(yè)投資,正在推動(dòng)國(guó)內(nèi)LED驅(qū)動(dòng)器銷售增長(zhǎng)。 外商目前控制著中國(guó)的LED驅(qū)動(dòng)IC市場(chǎng),尤其是德州儀器、國(guó)家半導(dǎo)體和凌特公司等美國(guó)企業(yè)。這些供應(yīng)商面向不同的市場(chǎng),每個(gè)市場(chǎng)都有自己特殊的要求,包括手機(jī)、便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車、標(biāo)識(shí)/大型顯示屏、交通信號(hào)燈和普通照明。另外臺(tái)灣LED廠商也比較活躍。 在2008年以前,中國(guó)只有幾家本土半導(dǎo)體廠商專注于LED驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)。但是,從去年開(kāi)始,由于中國(guó)采取措施發(fā)展國(guó)內(nèi)供應(yīng),以滿足LED城市照明以及其它項(xiàng)目的需求,越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入LED驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)。但是,新加入LED驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)的這些廠商多數(shù)都是無(wú)廠公司。從2008年開(kāi)始,有40多家無(wú)廠IC設(shè)計(jì)公司在開(kāi)發(fā)LED驅(qū)動(dòng)IC,iSuppli公司相信,幾乎所有專注于電源管理IC市場(chǎng)的廠商都將在未來(lái)兩年推出自己的LED驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品。 iSuppli公司預(yù)測(cè),中國(guó)企業(yè)在該市場(chǎng)將取得長(zhǎng)足進(jìn)展。它們努力在未來(lái)五年實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng),尤其是在手機(jī)與消費(fèi)類便攜設(shè)備的背光方面。 第2章 LED驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) 2.1 LED驅(qū)動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 LED按照應(yīng)用可以分為照明、背光和顯示三大類別。大多數(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路都屬于下列拓?fù)漕愋停航祲盒?、升壓型、降?升壓型、SEPIC和反激式拓?fù)?。為了?shí)現(xiàn)更加高效的LED照明,需要有新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)提供解決方案,從反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以充分發(fā)揮零電壓開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(ZVS)的優(yōu)勢(shì)。除此之外還有簡(jiǎn)易的限流電阻器或線性穩(wěn)壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED,但是此類方法通常會(huì)浪費(fèi)過(guò)多功率。LED照明應(yīng)用的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括以下幾個(gè)方面:散熱、高效率、低成本、調(diào)光無(wú)閃爍、大范圍調(diào)光、可靠性、安全性和消除色偏。這些挑戰(zhàn)需要綜合運(yùn)用適當(dāng)?shù)碾娫聪到y(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)、驅(qū)動(dòng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)才能解決。
表1 LED驅(qū)動(dòng)常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 不管LED照明系統(tǒng)的輸出功率有多大,LED驅(qū)動(dòng)器電路的選擇都將在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED串本身的累積電壓降、以及足以驅(qū)動(dòng)LED所需的電流。這導(dǎo)致了多種不同的可行LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如降壓型、升壓型、降壓-升
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