高亮度LED需求增加，廠商積極擴(kuò)充產(chǎn)能
由于高亮度LED的效率要高于傳統(tǒng)的白熾燈泡產(chǎn)品，但功耗卻遠(yuǎn)低于白熾燈泡，使用壽命也比白熾燈泡長(zhǎng)得多，且不會(huì)造成環(huán)保問(wèn)題，因此高亮度LED的應(yīng)用范圍極廣，除了液晶顯示器、液晶電視(LCD TV)及移動(dòng)裝置顯示器所需的背光源外，顯示屏、LED照明、車用照明、手機(jī)閃光燈等都是高亮度LED可以大范圍使用的領(lǐng)域。
目前活躍于高亮度LED領(lǐng)域的廠商包括日本的日亞化學(xué)(Nichia)、夏普(Sharp)及豐田合成(Toyoda Gosei)；韓國(guó)的三星LED(Samsung LED)、首爾半導(dǎo)體(Seoul Semiconductor)及LG Innotek；美國(guó)的科銳(Cree)和Philips Lumileds，以及德國(guó)的歐司朗光電半導(dǎo)體(Osram)等。
需求看旺，產(chǎn)能滿載
在高亮度LED的需求變化方面，根據(jù)DIGITIMES Research的預(yù)計(jì)，2013年全球LED照明的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)254億美元，滲透率為18.6%。2013年照明應(yīng)用將帶動(dòng)高亮度LED產(chǎn)值成長(zhǎng)15.8%，全球總產(chǎn)值將達(dá)到112.9億美元，其中，LED照明應(yīng)用約占30%的比例。
從LED外延廠商的生產(chǎn)情況也可看到需求增加的趨勢(shì)。例如，臺(tái)灣晶元光電股份有限公司電的產(chǎn)能預(yù)計(jì)在3月能達(dá)到滿載，該公司副總經(jīng)理兼發(fā)言人張世賢表示，晶元光電看好今年的企業(yè)發(fā)展，將重點(diǎn)推動(dòng)不可見(jiàn)光IR、戶外廣告牌超高亮度紅光LED，以及背光、照明特殊基板LED等三大新產(chǎn)品線。
張世賢表示，這三大產(chǎn)品線去年在晶元光電的總體營(yíng)收中占的比例很少，但今年則預(yù)計(jì)可以達(dá)到15%，非常具有成長(zhǎng)潛力。以兩吋晶圓計(jì)算，晶元光電月產(chǎn)33-34萬(wàn)片，再加上廣稼光電的產(chǎn)能，等于每月再增加15-20萬(wàn)片，預(yù)期在上半年將有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)滿載。
此外，由于LED照明今年的發(fā)展超出預(yù)期，因此，聚焦在高功率照明的光鋐科技接單狀況也十分良好，該公司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，今年3月的產(chǎn)能稼動(dòng)率有機(jī)會(huì)拉升到滿載的水平。據(jù)了解，光鋐科技在去年新增兩臺(tái)紅黃光MOCVD機(jī)臺(tái)，并且針對(duì)部分舊有機(jī)臺(tái)進(jìn)行了調(diào)整，因此整體產(chǎn)能有所增加。
隨著全色系超高亮度LED芯片生產(chǎn)企業(yè)三安光電股份有限公司一期建設(shè)的全面完成，以及二期建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，公司產(chǎn)能也將在2013年大幅躍升，由年產(chǎn)LED外延片580萬(wàn)片、芯片1,280億粒，提升至年產(chǎn)LED外延片1,000萬(wàn)片、芯片3,000億粒的綜合生產(chǎn)規(guī)模。
三安光電近期成功發(fā)布了九款新產(chǎn)品，全面應(yīng)用于電視背光、照明、植物生長(zhǎng)等領(lǐng)域。其中包括S-45EBMUP GaN基LED功率型藍(lán)光芯片，光通量大于45lm，廣泛應(yīng)用于40寸以上液晶背光及照明領(lǐng)域，其封裝后白光光效可達(dá)120lm/w，性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于國(guó)家路燈100lm/w的要求。S-42R6MUXGaAs高亮度LED紅光芯片于TO-封裝后光強(qiáng)可達(dá)390mw，波長(zhǎng)660nm，可使用于植物照明，以舒緩因全球氣候劇變所帶來(lái)的食物短缺。目前三安光電的LED產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明、背光、顯示屏、信號(hào)燈、電子產(chǎn)品及航天航空、太陽(yáng)能發(fā)電等領(lǐng)域。
高亮度LED指標(biāo)有所突破
科銳公司(Cree)最近宣布其白光功率型LED再度刷新業(yè)界最高紀(jì)錄，根據(jù)科銳的報(bào)告顯示，在350mA驅(qū)動(dòng)電流和相關(guān)色溫4401K的條件下，所測(cè)得的LED功效達(dá)到每瓦276流明。這個(gè)紀(jì)錄超越了科銳先前所創(chuàng)下的每瓦254流明的指標(biāo)。該款XLamp LED產(chǎn)品采用科銳的SC3 Technology平臺(tái)，此平臺(tái)在LED芯片架構(gòu)及熒光粉特性上表現(xiàn)出優(yōu)良的特性，加上新型的封裝設(shè)計(jì)，可為業(yè)界提供先進(jìn)的LED組件。
Cree白光功率型LED再度刷新業(yè)界最高紀(jì)錄
對(duì)此，科銳先進(jìn)光電部董事John Edmond表示，創(chuàng)新突破是科銳實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)照明級(jí)XLamp LED產(chǎn)品的基石，高性能的LED不僅可以幫助實(shí)現(xiàn)新穎和更好效果的LED照明應(yīng)用，同時(shí)還能夠降低LED設(shè)計(jì)的整體解決方案成本。
隨著高亮度LED芯片的開(kāi)發(fā)成功，高亮度LED燈在效能上也不斷提升。東芝日前推出高亮度E-CORE系列LED燈，該照明產(chǎn)品與1000瓦的金屬鹵化物燈亮度相當(dāng)。
東芝照明技術(shù)公司指出，該項(xiàng)高天花板照明燈具適用于工廠及倉(cāng)庫(kù)等大型空間，可以替代目前功率為1000瓦的金屬鹵化物燈，以412瓦(平均功率為365瓦)的能耗獲得相同的亮度，耗電量僅為原來(lái)的35%左右。此外，該產(chǎn)品的壽命為6萬(wàn)小時(shí)，約為金屬鹵化物燈的5倍，產(chǎn)品還內(nèi)置有5-100%的調(diào)光功能，能夠更好的節(jié)能。
Toshiba推出高亮度E-CORE系列LED燈
除了替代1000瓦的產(chǎn)品之外，東芝還將上市相當(dāng)于250瓦(103瓦、平均耗電量為91瓦)以及400瓦(206瓦、耗電量為182瓦)的輕量型LED照明產(chǎn)品。在耗電量上，250瓦產(chǎn)品可削減約65%的電量，400瓦產(chǎn)品可削減56%的電量。各種亮度產(chǎn)品均備有2種配光型號(hào)，即廣泛照明墻面燈和地面照明中角配光燈，東芝的目標(biāo)是所有型號(hào)產(chǎn)品的年銷售量預(yù)計(jì)達(dá)到4萬(wàn)盞。
LED驅(qū)動(dòng)方案成關(guān)鍵動(dòng)力
高亮度LED的效能表現(xiàn)有賴于驅(qū)動(dòng)電路的完美搭配。近幾年來(lái)，LED驅(qū)動(dòng)控制解決方案有了較大的變化，主要包括以下三個(gè)方面。
首先，目前市場(chǎng)上大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)控制解決方案的性能有了明顯的提高，LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流性能、一致性以及各種保護(hù)功能都有了顯著的改善，如：恒流精度由原來(lái)的全電壓變化10%逐步轉(zhuǎn)向5%，甚至3%，LED的開(kāi)關(guān)短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等都已成為最基本的方案要求。
其次，LED驅(qū)動(dòng)控制方案的成本大幅降低，近幾年LED照明飛速發(fā)展，LED驅(qū)動(dòng)方案也隨之發(fā)展迅速，由于國(guó)內(nèi)外大的照明廠商都開(kāi)始涉足LED照明，對(duì)于方案成本非常敏感，促使LED驅(qū)動(dòng)IC公司想盡辦法提高性價(jià)比，降低方案的成本。
另外，LED驅(qū)動(dòng)控制方案由隔離型向非隔離型轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)較為明顯，隨著燈具模具及外殼技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于非隔離的安全性問(wèn)題有了較大的突破。日本及中國(guó)市場(chǎng)對(duì)LED照明的需求日益旺盛，而非隔離產(chǎn)品低成本、高效率的特點(diǎn)得到了LED照明市場(chǎng)的青睞，因此近幾年非隔離方案的比重逐步增大。[!--empirenews.page--]
針對(duì)照明LED驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)展，杭州士蘭微電子股份有限公司電源與功率驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人王棟表示，以上這些發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于照明LED驅(qū)動(dòng)電路提出了很高的要求，驅(qū)動(dòng)電路生產(chǎn)廠家需要有敏銳的市場(chǎng)判斷能力，加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，才能適應(yīng)于快速發(fā)展的LED照明市場(chǎng)的需求。同時(shí)，廠商需要有持續(xù)降低成本的能力，通過(guò)精簡(jiǎn)線路和外圍元器件，有效降低生產(chǎn)成本，積極推動(dòng)LED照明的普及發(fā)展。
在LED照明領(lǐng)域已深耕6年的士蘭微近年來(lái)推出了高PF、高效率的非隔離型LED照明驅(qū)動(dòng)系列IC——SD690X，王棟表示，該系列憑借滿足全電壓輸入范圍、恒流精度高、批量一致性好等特點(diǎn)，得到了市場(chǎng)的高度好評(píng)。其中，SD6904S使用SOP7小型封裝，就可將大功率MOS集成在里面，滿足全電壓18W的輸出規(guī)格。SD690X系列主要應(yīng)用在非隔離的T5/T8日光燈、球泡燈、筒燈等LED照明應(yīng)用中。
另外，士蘭微還推出了隔離的SD6800產(chǎn)品，高PF、PSR的系統(tǒng)框架降低了外圍成本，主要應(yīng)用在隔離型T8 LED日光燈、球泡燈中。
在產(chǎn)能部分，王棟指出，士蘭微是一家IDM企業(yè)，旗下不僅包含芯片設(shè)計(jì)，還可以進(jìn)行芯片制造，目前一個(gè)月的硅晶片可以達(dá)到10萬(wàn)片以上，每片硅晶片可以產(chǎn)出高于10K左右的芯片顆粒，所以產(chǎn)能不成問(wèn)題。未來(lái)一年，士蘭微LED驅(qū)動(dòng)電路部分的產(chǎn)能將擴(kuò)大4-5倍，以滿足市場(chǎng)需求。
在2013年，士蘭微將再接再厲推出可控硅調(diào)光電路、非隔離低成本方案、隔離低成本方案、線性驅(qū)動(dòng)電路、低THD低紋波的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)品，后續(xù)還將針對(duì)智能LED照明控制方案進(jìn)行研究。
近幾年，高亮度LED驅(qū)動(dòng)電路的增長(zhǎng)速度較快，王棟預(yù)計(jì)2013年上半年會(huì)比同期增長(zhǎng)30-40％，價(jià)格也會(huì)隨著量的增長(zhǎng)而降低。在大型照明公司對(duì)驅(qū)動(dòng)IC低成本要求的趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)幾家IC供貨商的競(jìng)爭(zhēng)將加劇，IC價(jià)格會(huì)逐步降低，但會(huì)有性能更優(yōu)秀的新品不斷推出。
凌力爾特(Linear Technology)近期所推出的LT3791驅(qū)動(dòng)控制器可提供超過(guò)100W的LED功率，此組件采用四個(gè)開(kāi)關(guān)的升降壓控制器拓?fù)?，無(wú)論輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓都可運(yùn)作，提供1 A至高達(dá)幾十安培的恒定電流。此外，LT3791還提供±4%的LED電流準(zhǔn)確度以及±1.5%的輸出電壓準(zhǔn)確度，確保達(dá)到最佳的LED 解決方案效能。
Linear開(kāi)發(fā)的LT3791驅(qū)動(dòng)控制器可提供超過(guò)100W的LED功率
凌力爾特指出，該控制器能穩(wěn)定LED的電流，無(wú)論輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓，LED燈串的電壓可以高達(dá)52V。其恒定頻率、強(qiáng)制連續(xù)電流模式架構(gòu)允許頻率在200-700kHz的范圍內(nèi)調(diào)整或同步。降壓或升壓工作下，上端MOSFET無(wú)需重新整理切換周期。LT3791還提供輸入電流監(jiān)控器、LED電流監(jiān)控器以及開(kāi)路或短路LED故障保護(hù)功能。
另外值得一提的是，奧地利微電子公司(AMS)于最近宣布推出一款新型智能LED驅(qū)動(dòng)器，可大幅提高手機(jī)相機(jī)的閃光燈亮度，且不會(huì)使手機(jī)電池低于最低工作電壓而造成過(guò)度放電。
該公司資深市場(chǎng)經(jīng)理Ronald Tingl表示，這款A(yù)S3649 LED驅(qū)動(dòng)器采用創(chuàng)新的“診斷脈沖”技術(shù)，可在每次閃光燈操作前持續(xù)控制高電流約幾毫秒時(shí)間。透過(guò)脈沖，驅(qū)動(dòng)器可以測(cè)量手機(jī)電池各端點(diǎn)間的瞬時(shí)電壓，借此取得電池維持閃光燈驅(qū)動(dòng)器所需要的最高電流值，最高可達(dá)2.5A，在使用閃光燈時(shí)不需降至最小電壓來(lái)觸發(fā)手機(jī)重新啟動(dòng)。
AMS推出的LED驅(qū)動(dòng)器可提高手機(jī)相機(jī)的閃光燈亮度
Ronald Tingl指出，受益于奧地利微電子的模擬傳感技術(shù)，AS3649能精確地測(cè)量電池的電壓和電流，使其能在任何特定條件下做到精確的校準(zhǔn)，獲得最佳的LED驅(qū)動(dòng)電流。另外，使用AS3649的手機(jī)不需采用超級(jí)電容器這類笨重的輔助電源。他強(qiáng)調(diào)，AS3649專為使用更高亮度LED的下一代手機(jī)相機(jī)而研發(fā)，可為單個(gè)LED提供高達(dá)2.5A的電流，或?yàn)閮蓚€(gè)LED分別提供高達(dá)1.25A的電流。AS3649通過(guò)電流源以及一顆板上NTC(溫度傳感器)來(lái)提供有效的熱管理，若偵測(cè)到溫度超過(guò)默認(rèn)值，則會(huì)自動(dòng)降低LED驅(qū)動(dòng)電流。
整體而言，推動(dòng)高亮度LED產(chǎn)品的關(guān)鍵動(dòng)力是更優(yōu)質(zhì)的LED控制器解決方案，高亮度LED產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)還要面對(duì)散熱管理、驅(qū)動(dòng)方案、拓?fù)浼軜?gòu)和已有基礎(chǔ)設(shè)施等因素的挑戰(zhàn)。尤其是在LED照明方面，要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素?zé)艄庠?，?qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅需要與現(xiàn)有的調(diào)光開(kāi)關(guān)一起工作，而且必須可復(fù)制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能，這將是高亮度LED控制及驅(qū)動(dòng)方案廠商在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上所要解決的主要問(wèn)題。
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