LED電視紅遍2010年各大家電賣場，進駐電視主流市場，但眾廠商一哄而上，難免魚龍混雜，造成市場混亂。各LED電視品牌技術實力參差不齊，紛紛標榜節(jié)能效果突出，叫人難辨高下。LED電視混戰(zhàn)的局面有望在2010年12月1日終結，因為《平板電視能效限定值及能效等級》即將從12月1日起執(zhí)行，屆時不符合能效要求的電視將被強制退市。

《平板電視能效限定值及能效等級》嚴格規(guī)范了平板電視的節(jié)能標準，將平板電視的能效分為3個等級，其中能效最高的為1級，并在產(chǎn)品上以能效標識的標貼加以區(qū)分。另外，該標準還規(guī)定平板電視的被動待機功率在2012年1月1日以前低于1W，到2012年以后就必須降到0.5W以下。

不僅在中國市場，從全球范圍來看各國也是通過各種標準的實施促進電子行業(yè)向更環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。2010年5月1日生效的能源之星(Energy Star)4.0版將比現(xiàn)行規(guī)范降低約40%左右的功耗。能源效率是平板電視內(nèi)銷和出口制造商所共同的問題，而改善能效表現(xiàn)的重任自然落在半導體的肩上。

　　能效規(guī)范推波助瀾，LED背光滲透率飛升

LED背光比傳統(tǒng)CCFL有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，在電視應用領域逐漸呈現(xiàn)取代CCFL的趨勢。飛兆半導體(上海)有限公司技術行銷部首席經(jīng)理張三嶺就指出，LED背光照明與傳統(tǒng)CCFL背光源的分別在于，前者具有更好圖像質(zhì)量、更纖薄設計、低功耗以及環(huán)保的優(yōu)點，而這些正是LED背光方案快速獲得采納并取代CCFL方案的原因所在。

再加上能效規(guī)范的推波助瀾，更進一步壓縮了系統(tǒng)功耗，從而加快了LED背光取代CCFL的進程。“能源之星4.0對液晶電視耗的限制，體現(xiàn)在電源管理方面主要是在較小的功耗下面做到高效率，同時與系統(tǒng)結合優(yōu)化待機和工作效率。”TI半導體事業(yè)部高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務拓展經(jīng)理劉學超指出，LED TV的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在節(jié)能、環(huán)保、高壽命、色域廣、同時易于超薄化等。“對于電源來說，需要高可靠的LED驅動方案，并實現(xiàn)高效超薄化。”

“新的規(guī)范對平均工作能耗的要求更加嚴格。”安森美半導體電源及便攜產(chǎn)品全球銷售及營銷高級總監(jiān)鄭兆雄一針見血地指出，“就以42英寸電視為例，4.0版的平均功耗要求由3.0版規(guī)范的208W調(diào)至115W，后續(xù)預計于2012年生效的5.0版規(guī)范更將要求42英寸電視平均能耗降到81W。”能源之星每升級一版幾乎就要求電視機的功耗減少將近一半！原本功耗看不見摸不著，容易被色彩表現(xiàn)力、3D顯示等花哨功能搶盡風頭。如今，統(tǒng)一的能效規(guī)范令功耗變得可視化，提供一個直觀地衡量電視功耗的標尺，如同給電視機制造商戴上了緊箍咒，對電視機的節(jié)能表現(xiàn)而言是一個有力的監(jiān)督。

因此，平板電視開始轉向采用LED背光以降低整個系統(tǒng)的功耗。據(jù)張三嶺觀察，現(xiàn)在的CCFL背光單元的功耗超過液晶電視總體功耗的65%，采用CCFL背光單元將無法達到能源之星4.0的功耗要求，因此相關能效規(guī)范將驅動高端電視加速從CCFL背光單元向LED背光單元轉換。

來自調(diào)研機構的報告也反映了LED背光在液晶電視市場的滲透率呈上升趨勢。DisplaySearch指出，2010年第二季有950萬臺液晶電視采用了LED背光，占液晶電視市場的18.5%，較前一季增長110%。該機構預計2010年第四季LED面板的市場滲透率達到40%，且在2011年第二季將超過50%，顯然DisplaySearch對LED背光持樂觀態(tài)度。

背光方案不一，直下式、側光式各展所長

隨著《平板電視能效限定值及能源等級》執(zhí)行日的臨近，掀起了LED背光電源管理芯片的研發(fā)熱潮。各廠商各出絕招，在不犧牲產(chǎn)品其他性能和功能的前提下，試圖最大限度地減少產(chǎn)品的能源消耗。

在探討LED電源管理的話題之前，有必要先理清頭緒，找出LED背光與CCFL背光在供電上的差異。鄭兆雄將其差異簡要地概括為：傳統(tǒng)液晶電視采用冷陰極熒光燈(CCFL)背光，一般是將PFC電壓經(jīng)過(傳統(tǒng)電源)或不經(jīng)過24 V(LIPS電源)轉換后升壓至超過1000 V甚至2000 V的交流高壓來驅動呈條型或U型的CCFL燈管；而LED背光液晶電視采用若干條LED光條，主要以側光式或直下式方案來背光。

直下式背光將LED晶粒均勻地配置在液晶面板的后方作為發(fā)光源，這種方式發(fā)射的光可均勻照射整個屏幕，畫面細節(jié)更細膩而富有表現(xiàn)力。但大尺寸液晶電視需要上千顆LED，成本較高。側光式LED背光則通過液晶屏幕四周的LED晶粒和導光板的組合，將邊緣發(fā)射的光傳導到屏幕中央，這種方式不僅可以節(jié)省成本，而且屏幕后方不需要配置LED模塊，可以減少屏幕的厚度，打造出輕薄的機身。目前，在液晶電視廠商中，大部分采用側光式設計，Sharp是唯一專注在直下式LED背光的廠商。

與直下式、側光式背光相對應的是兩種LED背光電源方案。安森美半導體同時提供了側光式和直下式LED背光方案。以側光式方案為例，安森美半導體提供高性價比的多通道線性LED側光方案，這方案在半橋轉換段采用安森美半導體的NCP1397初級側控制器和500 V高壓MOSFET NDF05N50，同時采用安森美半導體的6通道線性LED驅動器CAT4026。CAT4026的目標能效高于90%，典型能效達94%，提供<±2%的極佳電流匹配精度及<1%的400 Hz PWM調(diào)光范圍，并采用外部功率雙極結晶體管來提供散熱，更好地處理散熱問題。此外，這方案還能應對LED開路及過多LED短路等故障條件。

除了上述提供的基于NCP1397、NDF05N50和CAT4026的線性側光式方案，安森美也提供基于NCP1397、NDF05N50和NCP1034的直下式降壓驅動方案。NCP1034采用高達500 kHz的可編程開關頻率驅動一對外部N溝道MOSFET，能夠靈活地調(diào)節(jié)集成電路的工作，符合系統(tǒng)級要求。另外，使用內(nèi)部1.25V參考電壓便能對輸出電壓精密穩(wěn)壓，用于低壓應用。這器件的預防電氣故障的保護特性，如欠壓鎖定和斷續(xù)(hiccup)電流限制，在發(fā)生故障事件時提供所須的系統(tǒng)級安全性。

LED與CCFL的不同之處在于LED光條由發(fā)光顆粒組成，而不是傳統(tǒng)的燈管。因而，不同LED組合方式?jīng)Q定了電源驅動方案。上海新進半導體制造有限公司副總裁王裕仁總結了兩種常見的LED組合以及相應的驅動電路。“串多并少”的方式采用高壓LIPS方案，有利于熱設計，BOM成本比較低，容易跟前級AC/DC電源整合；但背光采用高壓驅動，對LED模組設計要求高，且當一個LED斷路時，整個燈條會滅掉，冗余性略差。王裕仁推薦大尺寸LED電視更適合選用該方案，小尺寸LED電視更適合“串少并多”的方式。“串少并多”的方式采用低壓恒流源驅動方案，標準的24V輸入，易于搭配標準AC/DC電源，但恒流源電路難兼顧熱設計和低BOM 的成本。[!--empirenews.page--]

尋找提高LED電視效率的DNA

推動業(yè)界從CCFL轉向LED背光的根源在于能效，所以高能效是LED電視電源管理的重點。王裕仁指出，目前電視行業(yè)最突出的趨勢就是電視纖薄化風潮所引發(fā)的電源板薄型化，這極大地挑戰(zhàn)了變壓器設計和熱設計，電源成本壓力也很大，這些挑戰(zhàn)需要高效率的LED背光電源管理方案。高效的LED背光技術降低了整機的功率，減少熱耗散，為纖薄化設計提供了可能。

綜上所述，LED電視電源管理需要注重高效率，特別要求電源輸入低功耗及高效率的電源轉換，并考慮LED電源超薄化的趨勢。凹凸科技(O2Micro)應用工程資深經(jīng)理邱志誠指出，LED電視電源管理應著重于高效能的電源系統(tǒng)結構整合方案，從傳統(tǒng)的線性方式做電流平衡的方案，演進到以開關方式做電流平衡的方案，以降低電視機輸入的功耗。

傳統(tǒng)的LED電視電源管理以線性方式做電流平衡的方案最多只能達到70%的效率，剩余30%的效能損失以熱的方式呈現(xiàn)，進而會對LED壽命造成損傷。凹凸科技應多樣化的LED電視面板規(guī)格市場需求，推出OZ9998系列產(chǎn)品，其效率高達98%，滿足了更高能效電源管理的需求，避免對電源損耗所產(chǎn)生的熱問題。該系列產(chǎn)品以開關方式做電流平衡的結構，以極低的順向壓降線性方式做電流平衡，此項設計可幫助使用者提高整體效率及減低熱的問題。

電源是電視機內(nèi)的“動力車間”，也是最容易損壞的部件。王裕仁認為，提供完善、可靠的保護機制是LED電視電源管理的難點和重點所在，設計中需要注意以下幾個方面：第一，高壓LIPS電源架構，直接為LED背光供電。這樣做的好處是能夠提升能效、簡化設計、和降低成本；第二，極低待機能耗，低成本的待機設計；第三，側光式LED背光系統(tǒng)，也體現(xiàn)了高能效、和低成本的要求。針對于此，BCD公司推薦解決方案是采用直流總線架構，以提高開關頻率、平衡熱設計。

除了背光的效率，LED發(fā)光效率不高是影響電視機能耗的主要因素。王裕仁提出，采用高效LED、提高背光利用率、減少LED顆數(shù)是未來的主攻方向之一。除此之外，背光板和電源板是電視機內(nèi)效率最低的兩部分，自然也是下一步提高整機能源利用效率最關鍵的部分。如何進一步提高電源轉換效率，這是進一步減低電視機整機能耗的關鍵。“電視機主板傳統(tǒng)采用較多的LDO進行電壓轉換，以滿足DDR、I/O、Vcore等不同部分的電壓需求；采用高效率DC/DC取代傳統(tǒng)的LDO，也將顯著降低系統(tǒng)能耗。”王裕仁補充說道。

　　老將新兵競風流

根據(jù)DisplaySearch預測，2010年采用LED背光大尺寸面板的液晶電視出貨比率將超過CCFL背光的電視，Samsung和Sharp預計2010年第四季的LED液晶電視面板出貨量就將超過CCFL面板的出貨量。LED背光將重構液晶電視市場的版圖，取代CCFL指日可待。面對來勢洶洶的LED電視，電源管理相關企業(yè)也競相加入追逐LED電視的電源商機。

LED電視的改朝換代意味著龍頭大廠把持CCFL專利的時代成為歷史，來自歐美、日本、中國以及中國臺灣地區(qū)的企業(yè)站在了同一起跑線上，MPS、AnalogicTech、BCD半導體、O2Micro、TI、飛兆、ON、昂寶、立锜科技……均可提供LED電視背光相關解決方案。“LED 電視背光方案的技術壁壘遠低于CCFL，”正如王裕仁所說，開發(fā)LED TV背光方案的公司正如雨后春筍般涌現(xiàn)，包括系統(tǒng)廠商、電源公司、模組公司以及LED制造商。

在王裕仁看來，模組公司處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的有利地位，直接決定了燈條的結構，極大的影響了驅動方案；而系統(tǒng)廠商則作為終端研發(fā)制造商，在方案開發(fā)和整合上決定了驅動方案。“對電源公司而言，我們更容易將AC/DC電源和LED背光驅動整合，降低BOM的成本，提升性能，增強可靠性。”他也毫不諱言LED制造商的優(yōu)勢，借助其在LED技術及供應鏈上的專長，驅動方案與LED“打包”容易為模組公司或系統(tǒng)廠商所接受。由此分析，王裕仁認為未來LED背光產(chǎn)業(yè)的競爭將進一步加劇。

而稱霸CCFL市場的凹凸科技、MPS自然不會坐視背光新兵的覬覦，除了積極耕耘LED背光領域、憑借既有的客戶群跑馬圈地之外，繼續(xù)延續(xù)專利保護策略。據(jù)邱志誠介紹，據(jù)今年第二季度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，凹凸科技(O2Micro)目前擁有657項專利，并有數(shù)百項專利處于申請狀態(tài)中，這些專利遍及消費電子、工業(yè)、汽車、通訊等產(chǎn)業(yè)。

【編輯：Vessel 】