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LED照明市场引爆对LED驱动器的巨大需求(1) |
| 日期:2007-11-13
来源:电子产品世界
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早在2003年，Lumileds Lighting公司的Roland Haitz就提出，LED大约每经过18到24个月可提升一倍的亮度，这就是著名的Haitz定律（图1），也被称为LED行业的摩尔定律。根据这个定律，具有突破性质的亮度达100lm/W的LED约在2008~2010年间出现。实际上，2006年6月日本日亚化学公司就推出100lm/W白光LED工程样品，2007年6月Cree宣布推出在350mA下最小光通量为100lm的高亮度LED。
图1 LED大约每经过18到24个月提升一倍的亮度
研究显示，仅仅在美国，如果55%的白炽灯和55%的日光灯被LED取代，每年将节省350亿美元电费，减少7.55亿吨二氧化碳排放量，LED节能高效的优点以及不断下降的成本使之逐渐成为白炽灯和荧光灯的替代光源。中国在2006年2月9日公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中，把“高效节能、长寿命的半导体照明产品”列入中长期规划第一重点领域的第一优先主题，“十一五”规划的十大节能重点工程就是绿色照明，在公用设施、宾馆、商厦、写字楼以及住宅中推广高效节能的照明系统，这预示着LED照明市场的庞大市场潜力。据预测，到2020年，LED照明市场的规模将达到1550亿美元，因此，将产生引爆对LED驱动器的巨大需求。
高效LED驱动器要求结合多种驱动技术
LED照明系统的电/光转换过程从供电部分开始，依次包括电源管理和转换、驱动器、热管理、传感和控制、LED、混光和散射、光学提取等部分，如图2所示。从中可见，LED照明系统的电/光转换效率，不仅仅取决于LED，而且取决于各个电子和光学部件，因此，提高电/光功率的转换效率是一个巨大的系统工程，需要全行业的协调配合及努力。
图2 LED照明系统的电光转换过程
在LED驱动器领域，Aston科技园负责固体照明研究中心（SSLRC）的业务开发总监Geoff Archenhold认为，驱动LED工作的技术有许多，其中主要分为：
*直流驱动：单色LED驱动，但效率最高;
*脉宽调制（PWM）：多色彩LED驱动;
PWM的原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节集成电路内部开关器件的导通脉冲宽度，使得输出电压或电流等被控制信号保持稳定。PWM的开关频率一般为恒定值，所以比较容易滤波。目前很多产品都应用这种方案。
*脉冲幅度调制（PAM）：多色彩LED驱动;
*脉冲频率调制（PFM）：单色LED驱动;
PFM是通过调节脉冲频率（即开关管的工作频率）的方法实现稳压输出的技术。它的脉冲宽度固定而内部震荡频率是变化的，所以滤波较PWM困难。但是PFM受限于输出功率，只能提供较小的电流。因而在输出功率要求低，静态功耗较低场合可采用PFM方式控制。
*上述各种方法的组合;
他认为，LED及其驱动器所面临的挑战包括标准化的需求、热管理、提高光线的质量和降低成本等四大方面，核心问题是如何提高发光的效率，将来新智能型LED驱动器必须具备下列特性：
*高效率；
*AC/DC转换级和LED驱动器级的效率要大于85%；
*应具备闭环反馈的控制功能；
*能够监测和报告所有的系统参数；
*能够精密地控制电流（<5%的波纹）；
*自动监测和补偿Vf下降；
*智能电压控制；
*光学反馈控制；
*智能电源系统单元(PSU)温度管理；
*对LED安装夹具的热管理；
Geoff Archenhold指出，在LED与封装夹具的光效一样的前提下，整个LED系统的效率主要取决于哪一个LED驱动器的效率更高，差距可能达到5%。
此外，Darnell Group公司的高级分析师Linnea Brush指出，对LED驱动器的需求数量应该按照功率来划分，因为每一种应用都可能采用大量的LED。如图3所示是对Darnell Group公司全球LED驱动器出货量的预测，其中可见<6W的LED驱动器市场增长最快这一趋势。
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