全球LED驅(qū)動IC新品創(chuàng)新技術(shù)分析[附圖表]

　　下圖為汽車照明驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

汽車內(nèi)部、中間高位剎車燈、尾燈

　　圖6汽車照明驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　下表為汽車照明驅(qū)動常用拓撲結(jié)構(gòu)表格

　　表4 汽車照明驅(qū)動常用拓撲結(jié)構(gòu)

2.6 調(diào)光技術(shù)-模擬、PWM和TRIAC調(diào)光

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

PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構(gòu)建調(diào)光基礎(chǔ)架構(gòu)和新的調(diào)光控制器。模擬調(diào)光方案的缺點是，LED電流的調(diào)節(jié)范圍局限在某個最大值至該最大值的約10%之間（10:1調(diào)光范圍）。由于LED的色譜與電流有關(guān)，因此這種方法并不適合于某些應(yīng)用。PWM調(diào)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(xiàn)高達3000:1的調(diào)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(guān)斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時發(fā)生LED色偏的優(yōu)點，而在采用模擬調(diào)光時這種LED色偏現(xiàn)象是很常見的。

關(guān)于TRIAC，說法不一：

TRIAC調(diào)光是業(yè)內(nèi)非常熱的一個話題，最初，TRIAC調(diào)光器是為白熾燈而設(shè)計的，但大多數(shù)用戶希望相同的TRIAC調(diào)光器也能對替代的LED燈進行調(diào)光。

　　觀點一：飛兆半導(dǎo)體公司高壓IC產(chǎn)品行銷經(jīng)理SangCheol Her表示看好TRIAC調(diào)光方案的市場前景，可控硅（TRIAC，2線調(diào)光）將成為非常流行的解決方案，因為這種技術(shù)可以完全使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線調(diào)光，以避免出現(xiàn)與低功率因數(shù)值相關(guān)的缺陷。”

　　觀點二：Cytech產(chǎn)品及設(shè)計部工程師徐瑞包認為調(diào)制方式的選擇不應(yīng)該決定于LED的功率。而應(yīng)決定于終端產(chǎn)品的應(yīng)用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調(diào)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(yè)照明，模擬調(diào)光或者TRIAC也可以選擇，不過會產(chǎn)生色偏，并且調(diào)光的級別會很低?！盩ony Armstrong 也指出，最終用戶所采用的調(diào)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(tǒng)中，環(huán)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(huán)境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要 3000:1的寬調(diào)光范圍。這將要求LED驅(qū)動器電路采用PWM調(diào)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(tài)要么處于關(guān)斷狀態(tài)，因而只需要一個有限的調(diào)光范圍即可。在這種場合中，僅需采用一種簡單的模擬調(diào)光法便能滿足要求。”

　　觀點三：安森美半導(dǎo)體中國區(qū)高級應(yīng)用經(jīng)理鄭宗前認為市場上TRIAC調(diào)光器的應(yīng)用方案應(yīng)該只是過渡性的，長遠來說，應(yīng)該會用PWM調(diào)光。主要的三點決定性因素為：1）用 PWM 調(diào)光從零到最光，都不會有閃爍的現(xiàn)象。2）性能會更好。因為調(diào)光輸出功率采用了功率因數(shù)校正電路，這是配合全球?qū)艄獠捎霉β室驍?shù)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(shù)校正電路。如采用TRAIC調(diào)光將犧牲功率因數(shù)和增加了電路的復(fù)雜性。因此，采用PWM調(diào)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(diào)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(yè)務(wù)部產(chǎn)品市場總監(jiān)Alexander Sommer也表示看好PWM調(diào)光方案前景，他說：“與模擬調(diào)光方法相比，LED的PWM調(diào)光方法有以下優(yōu)點：1）效率更高;2）不管調(diào)光程度有多大，允許LED一直在優(yōu)化的和恒定的電流下工組;3）在整個調(diào)光范圍內(nèi)LED顏色色調(diào)保持一致（顏色色調(diào)像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化）?！?/P>

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

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

“對于要求最佳性價比的非調(diào)光應(yīng)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?！庇w凌科技有限公司電源管理業(yè)務(wù)部產(chǎn)品市場總監(jiān)Alexander Sommer認為，“25W及以上功率范圍LED照明應(yīng)用面向更多的專業(yè)市場。調(diào)光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數(shù)字照明控制（如 DALI或無線解決方案）允許對調(diào)光水平進行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調(diào)光和占空比感應(yīng)。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調(diào)光控制器?！?。

第3章 Led驅(qū)動技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析-專家觀點

　　觀點一：目前LED驅(qū)動在室內(nèi)照明上的難點主要在與市電兼容和散熱方面

　　目前LED驅(qū)動在室內(nèi)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(qū)動方面主要是效率和電流穩(wěn)定性。當(dāng)然其他綜合性能也很重要。--金宇杰（恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)多重市場產(chǎn)品部市場總監(jiān)金宇杰）

　　觀點二：為了保護LED照明的優(yōu)勢，LED驅(qū)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(xiàn)。

為了保護LED照明的優(yōu)勢，LED驅(qū)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(xiàn)。另外，LED燈具設(shè)計中，物理設(shè)計也非常重要，特別是在形狀和適應(yīng)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(qū)動器的高可靠性。而針對不同的LED照明應(yīng)用，首先需要選擇恰當(dāng)?shù)尿?qū)動電路拓撲結(jié)構(gòu)，如功率小于100 W的中低功率LED照明應(yīng)用首選反激拓撲結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。此外，還要注意產(chǎn)品目標(biāo)市場的能效規(guī)范問題。若有需要，還要考慮功率因數(shù)校正（PFC），提供相應(yīng)的LED驅(qū)動解決方案。安森美半導(dǎo)體提供各種高能效的方案，滿足LED燈具驅(qū)動設(shè)計所需。--蔣家亮：（安森美半導(dǎo)體亞太區(qū)電源管理部市場推廣經(jīng)理蔣家亮）

　　觀點三：LED驅(qū)動器的發(fā)展面臨兩大技術(shù)障礙：散熱和尺寸

　　LED驅(qū)動器的發(fā)展面臨兩大技術(shù)障礙：散熱：LED在工作時溫度會升高，因此LED應(yīng)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(xù)的挑戰(zhàn)。PI的LED驅(qū)動器IC能效極高且高度集成，因此可使設(shè)計師輕松克服上述兩方面的挑戰(zhàn)。--PI公司市場營銷部副總裁 Doug Bailey

　　觀點四：LED驅(qū)動IC的技術(shù)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(nèi)置MOS的散熱。

　　LED驅(qū)動IC的技術(shù)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(nèi)置MOS的散熱。隨著大批歐美著名集成電路公司有多年設(shè)計經(jīng)驗的海歸人員回國效忠，本土集成電路公司設(shè)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(qū)動IC在耐壓方面還占有一定的優(yōu)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(jīng)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(jié)果，反之并不是必須要關(guān)心電流誤差。

　　LED驅(qū)動在不同的應(yīng)用需求有很大的不同，我們是針對性的來研究每一個LED應(yīng)用領(lǐng)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(zé)怪恒流精度和