關(guān)鍵字：LED驅(qū)動(dòng)IC 智能LED照明 智能驅(qū)動(dòng)IC 科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K
提升集成度、降低BOM成本
縱觀目前LED照明電源市場的發(fā)展，在LED替代燈領(lǐng)域，主流方案是單級非隔離恒流源；中小功率燈具類，主流方案為單級非隔離PFC恒流源，而高端燈具里，在恒流源之后會(huì)加入一級去紋波線路，以實(shí)現(xiàn)高PF無頻閃的功能；在大功率戶外照明，PFC加反激或諧振變換器的兩級結(jié)構(gòu)是市場的主流。針對這些LED照明驅(qū)動(dòng)電路的演進(jìn)，特別是在民用市場，驅(qū)動(dòng)IC的競爭焦點(diǎn)集中體現(xiàn)在更高的集成度、更少的外圍器件數(shù)量，以及更高的產(chǎn)品性價(jià)比等方面。
恩智浦半導(dǎo)體高級產(chǎn)品應(yīng)用工程師祁豐
對此，恩智浦半導(dǎo)體高級產(chǎn)品應(yīng)用工程師祁豐表示：“對室內(nèi)照明來說，提高芯片的集成度，減少外圍元器件，降低BOM成本，易于散熱、排版以及自動(dòng)化生產(chǎn)的封裝，齊全的保護(hù)功能，豐富的調(diào)光接口是對驅(qū)動(dòng)IC的總體要求。如何縮減變壓器、電容器等插件元器件的使用，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，將會(huì)是驅(qū)動(dòng)IC研發(fā)的重點(diǎn)。”據(jù)介紹，恩智浦目前一方面針對替代燈應(yīng)用，推出了低成本解決方案，同時(shí)在高端商用照明和外置電源方面，推出了基于數(shù)字控制的調(diào)光平臺(tái)，以及首款線性調(diào)光驅(qū)動(dòng)方案。在中|功率燈具應(yīng)用中，恩智浦則推出了基于數(shù)字控制的芯片方案，在較寬的輸入輸出電壓下提供高輸出電流精度，高功率因數(shù)，低THD，低待機(jī)功耗，帶模擬和數(shù)字調(diào)光接口，并支持隔離/非隔離的多種拓?fù)洹?/p>
“從表面上看，產(chǎn)品價(jià)格已成為目前市場競爭的主要焦點(diǎn)，但實(shí)際上依然是技術(shù)創(chuàng)新上的競爭。”矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司現(xiàn)場應(yīng)用總監(jiān)黃得會(huì)說：“LED照明的發(fā)展將從‘替代’轉(zhuǎn)向‘創(chuàng)新’，矽力杰目前LED照明驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品線的開發(fā)方向是針對客戶設(shè)計(jì)的簡潔化要求，在保持外圍電路簡單、體積小、效率高的同時(shí)，通過自有制造工藝的優(yōu)勢，提高產(chǎn)品集成度，從系統(tǒng)上降低BOM成本，讓產(chǎn)品的整體性價(jià)比更優(yōu)，并根據(jù)LED照明應(yīng)用的需求變化，提供更完善的系統(tǒng)解決方案，來適應(yīng)不同的終端市場。”
Marvell公司LED事業(yè)部總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)張萬峰
就LED電源設(shè)計(jì)的三大關(guān)鍵因素——成本、空間和效率，Marvell公司LED事業(yè)部總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)張萬峰提到，驅(qū)動(dòng)IC 及外圍器件的成本降低主要取決于來自終端市場的壓力和技術(shù)創(chuàng)新帶來的可能性，芯片的高度集成將帶來更小的電源體積，且在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，減少外圍器件，縮減物料成本和節(jié)省體積。另據(jù)悉，2015年下半年Marvell將計(jì)劃推出采用簡約化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的第三代產(chǎn)品，進(jìn)一步減小尺寸并使BOM成本降低20~30%，并支持ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等無線照明方案，同時(shí)提升驅(qū)動(dòng)效率。
杭州士蘭微電子股份有限公司電源及功率驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品線高級產(chǎn)品經(jīng)理王棟
在對高PF值無頻閃方案的優(yōu)化方面，杭州士蘭微電子股份有限公司電源及功率驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品線高級產(chǎn)品經(jīng)理王棟表示，現(xiàn)在用戶即要求驅(qū)動(dòng)方案要有高PFC，又不能有單級PFC固有的頻閃現(xiàn)象，且對成本也有限制，因此無頻閃方案應(yīng)按照成本和性能要求的不同，采用不同的方法去解決。今年士蘭微電子會(huì)推出低THD(10%以下)方案，且外圍不增加成本；可適用于隔離和非隔離應(yīng)用的無頻閃方案；以及兼容DLT數(shù)字調(diào)光的智能照明方案等。
數(shù)字控制促進(jìn)智能平臺(tái)搭建
在傳統(tǒng)光源的LED替換型驅(qū)動(dòng)方案已基本定型，市場競爭更多受制于生產(chǎn)能力及IC工藝制造成本的前提下，替換型LED驅(qū)動(dòng)方案利潤偏低，迅速找到新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)是不同驅(qū)動(dòng)IC廠商所共同面臨的課題。這引發(fā)了LED市場的另一波建設(shè)熱潮，即智能照明成為了時(shí)下眾多驅(qū)動(dòng)IC、電源、燈具、互聯(lián)網(wǎng)、智能家居等企業(yè)紛紛看好的最具有市場活力及開發(fā)價(jià)值的方向，這一發(fā)展將借助各種基于AC電源線的有線調(diào)光模式(如切換開關(guān)調(diào)光和Ledotron/IEC 62756-1數(shù)字調(diào)光標(biāo)準(zhǔn))，以及藍(lán)牙、ZigBee、Wi-Fi等無線照明控制技術(shù)，加快對LED照明市場的改裝升級。
Dialog半導(dǎo)體有限公司固態(tài)照明產(chǎn)品營銷總監(jiān)Hubie Notohamiprodjo
Dialog半導(dǎo)體有限公司固態(tài)照明產(chǎn)品營銷總監(jiān)Hubie Notohamiprodjo指出，市場對LED驅(qū)動(dòng)器IC的最新需求是與智能控制器之間的無縫對接，各種控制方案競相出現(xiàn)，例如：基于DALI數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)(IEC標(biāo)準(zhǔn)60929)的有線控制方案，讓用戶互換不同廠商生產(chǎn)的可調(diào)光型電子鎮(zhèn)流器；以及新的Ledotron /DLT (IEC 62756-1)數(shù)字調(diào)光標(biāo)準(zhǔn)。
“我們看到，市場對I2C、SPI、PWM等數(shù)字接口需求的上升，”Notohamiprodjo進(jìn)一步介紹說，“這些接口可方便地與所有支持智能照明協(xié)議的無線收發(fā)器進(jìn)行通信，其中包括藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave、Wi-Fi等現(xiàn)有無線標(biāo)準(zhǔn)和專有無線協(xié)議的無線照明控制技術(shù)。”Dialog專為各類智能照明應(yīng)用而設(shè)計(jì)的smarteXite iW6401 LED驅(qū)動(dòng)器采用基于電源線的調(diào)光控制技術(shù)，支持Ledotron /DLT (IEC 62756-1)數(shù)字調(diào)光標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)內(nèi)置I2C總線，能夠無縫整合到藍(lán)牙智能、ZigBee、Z-Wave等多種形式的數(shù)字及無線網(wǎng)絡(luò)中，且可通過智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行照明控制。
最近，Dialog還推出了兩款數(shù)字驅(qū)動(dòng)器平臺(tái)，iW3688采用數(shù)字控制技術(shù)消除了燈泡設(shè)計(jì)中20個(gè)外部組件，包括外部泄放電路所需的10個(gè)組件，以最低的BOM成本改善了切相調(diào)光性能及數(shù)字調(diào)光器兼容性。另外，為了解決低壓照明應(yīng)用中(常見的小型MR16燈泡)的變壓器和調(diào)光器兼容性問題，其iW3662 LED驅(qū)動(dòng)器采用正在申請專利的控制技術(shù)通過先進(jìn)的分析功能檢測所安裝的變壓器，動(dòng)態(tài)增加峰值負(fù)載，即使在低調(diào)光范圍期間，也能維持LED燈泡的高效率，并且采用數(shù)字技術(shù)以較低的成本實(shí)現(xiàn)了良好的調(diào)光兼容性(與TRIAC和數(shù)字調(diào)光器)，調(diào)光表現(xiàn)佳且無閃爍，可將光輸出降至5%。
從當(dāng)前正熱的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)角度，張萬峰也強(qiáng)調(diào)驅(qū)動(dòng)IC邁向數(shù)字化和智能化的必要性。“數(shù)字化就是把智能控制融入LED當(dāng)中，使智能照明和智能家居更為緊密地聯(lián)系起來，這種結(jié)合也會(huì)加速LED照明的普及化。另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，越來越多傳感器和智能家電的互聯(lián)，不僅能加強(qiáng)用戶體驗(yàn)，也會(huì)促進(jìn)LED和智能家居的應(yīng)用，燈具在家居中所占的比重非常大，可以說整個(gè)智能家居場景中，單項(xiàng)應(yīng)用最大的就是照明，因此智能照明的潛力巨大。”
圍繞創(chuàng)新LED驅(qū)動(dòng)器IC、低功耗ZigBee聯(lián)網(wǎng)和低成本W(wǎng)i-Fi網(wǎng)關(guān)，Marvell目前可提供包括燈泡驅(qū)動(dòng)控制、無線網(wǎng)關(guān)、云端和APP在內(nèi)的四位一體智能照明解決方案，并且建立了包括ODM廠商和系統(tǒng)軟件合作伙伴在內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，可面向終端市場提供“交鑰匙”解決方案，幫助LED照明OEM/ODM廠商快速推出智能照明產(chǎn)品。
“去電源化”還需假以時(shí)日
長期以來，“去電源化”LED照明設(shè)計(jì)都是業(yè)內(nèi)熱議的話題之一。“但實(shí)際上，‘去電源化’并非是不要驅(qū)動(dòng)電路的交流LED，而是希望去掉PCB版，”王棟說，“也就是將驅(qū)動(dòng)電路直接貼在燈板上，因此要求驅(qū)動(dòng)方案的效率要更高，外圍元器件要簡單，元器件體積要小，但前期業(yè)內(nèi)一些高壓線性恒流方案由于效率較低和發(fā)熱等問題并沒有被廣泛采用。”士蘭微計(jì)劃將在2015年推出高效、小體積的“去電源化”方案。
簡而言之，現(xiàn)階段，“去電源化”方案所帶來的生產(chǎn)成本降低的優(yōu)勢，還不足以彌補(bǔ)由此所帶來的性能/BOM成本/可靠性上的劣勢。祁豐分析道，市面上很多所謂的“去電源化”方案都存在著輸出電流低頻紋波較大而影響LED壽命和光學(xué)性能、調(diào)光兼容性差、抗浪涌能力較差、需要使用到一些特殊的貼片元器件而增加驅(qū)動(dòng)成本、同等流明輸出情況下需要的LED數(shù)量更多而增加系統(tǒng)成本等等缺陷。但由于市場對于低成本和大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的追求始終存在，令到“去電源化”方向?qū)⒗^續(xù)成為LED領(lǐng)域的開發(fā)熱點(diǎn)。
張萬峰也表示道：“就目前的技術(shù)、材料和器件的物理特性，要完全實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的LED照明的‘去電源化’是不現(xiàn)實(shí)的。多家不同的半導(dǎo)體公司和照明公司在這方面都作過許多有益的嘗試，這種探索會(huì)繼續(xù)下去，也體現(xiàn)出了LED照明行業(yè)的創(chuàng)新能力。LED照明‘去電源化’的最終實(shí)現(xiàn)將取決于驅(qū)動(dòng)技術(shù)、器件封裝和散熱技術(shù)、新材料的突破。”
LED照明電源涉及到復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和制造工藝，LED照明的“去電源化”是為了更便于LED燈具或光源的設(shè)計(jì)，通過技術(shù)突破、工藝改進(jìn)，使得驅(qū)動(dòng)電路更小型化、集成化，更便于應(yīng)用。而對于現(xiàn)階段的開發(fā)，黃得會(huì)認(rèn)為，市場對產(chǎn)品最直觀的認(rèn)可仍然在于安全可靠和性價(jià)比高，因此這意味著“去電源化”開發(fā)必須要考慮到產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性，以及人工成本、研發(fā)成本等多個(gè)方面。
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