2011年LED照明市場與技術概覽
摘要: 從全球范圍來看,2012年都將是傳統照明退出市場,新照明技術全面普及的關鍵一年。發改委預計,中國將在未來不到10年的時間內禁售白熾燈,目前也已經到了大力推廣的階段,如廣東省政府發布的《廣東省LED產業發展規劃》提出,將于“十二五”期間推廣3000萬只室內LED燈,并在社區建設中,將按照30%-50%的比例提供補貼,引導居民購買LED燈。
綠色照明應用熱潮已經到來,LED照明則成為不可逆轉的趨勢。2012年,日本將全面禁用白熾燈,東芝照明技術更是決定在2012年之前停產普通白熾燈泡,關閉全部生產線。臺灣地區相關部門也宣布,截至2012年底全面禁止高能耗的白熾燈泡的使用。而歐盟早在2009年就開始推廣緊湊型熒光燈和LED照明,以期在2012年,讓白熾燈退出歐盟市場。美國將從2012年開始,禁售大多數白熾燈泡,開始逐步淘汰40W、60W、75W及100W白熾燈泡。
從全球范圍來看,2012年都將是傳統照明退出市場,新照明技術全面普及的關鍵一年。發改委預計,中國將在未來不到10年的時間內禁售白熾燈,目前也已經到了大力推廣的階段,如廣東省政府發布的《廣東省LED產業發展規劃》提出,將于“十二五”期間推廣3000萬只室內LED燈,并在社區建設中,將按照30%-50%的比例提供補貼,引導居民購買LED燈。
為了在2012年達到既有目標,產業鏈從芯片廠商、元器件配套廠商、燈具制造商到分銷渠道都在積極推出產品——這一現象也將在2011年得到非常明顯的體現。有報道指出,2011年全球LED照明產值比重將達10%,無疑將會給LED照明相關產業提供多層次的商業機會。
這樣的背景下,LED照明技術的現狀如何?能否在2012年全面應用之前做好充足準備?本期半月談聚焦與LED照明相關的電源模塊、驅動方案、熱管理技術、連接器和電路保護技術,通過技術層面分析LED照明在光源、電源轉換、控制與驅動、熱管理等方面的挑戰,并結合目前主流元器件公司產品,分析LED照明的未來發展趨勢以及對元器件市場帶來的機遇。
1)LED照明電源和驅動方案的選擇
在LED 照明設計中,驅動方案一般來說有兩種:線性驅動和開關型驅動。
線性驅動應用是一種最為簡單和最為直接的驅動應用方式。在照明級白光LED應用中,雖然存在著效率低、調節性差等問題,但是由于其電路簡單、體積小巧,能滿足一般要求,因此在一些特定的場合應用較多。
而開關型驅動可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率,應用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。降壓式開關驅動是針對電源電壓高于LED的端電壓或者是多個LED采用并聯驅動情況下的應用。升壓式開關驅動是針對電源電壓低于LED的端電壓或者是多個LED采用串聯驅動情況下的應用。
各種驅動方式應用范圍如下圖:
關于采用隔離型還是非隔離型驅動方案,一般認為,隔離型驅動安全但效率較低,非隔離型驅動效率較高,應按實際使用的要求來選隔離型/非隔離型驅動方案。
就電路結構而言:目前的隔離型方案多是AC/DC的反激式(Flyback)電路方案,因此相對電路較復雜、成本較高。非隔離型基本是采用DC/DC的升壓(Boost)或降壓(Buck)電路,則相對電路較簡單,因而成本也相對較低。隔離型的恒流精度可以做到±5%以內,而非隔離型則很難做到。
在應用領域:目前在以市電為輸入電源的LED燈具中(特別是驅動與光源一體的燈具),本著安全第一的原則,基本已不再采用非隔離型方案。但LED日光燈管例外,由于受到結構和空間的制約,仍還用非隔離型方案。在低壓供電的LED燈具中,以效率和成本優先的原則,非隔離型方案是最佳的選擇。
提供照明驅動IC的半導體廠商包括恩智浦半導體、安森美、美國國家半導體、TI、羅姆……如恩智浦的SSL210x系列市電調光LED照明驅動方案具有啟動快、深度調光和長壽命的特點,市場表現相當出色。安森美的照明解決方案能滿足不同功率范圍和電源供電方式(AC/DC、DC/DC)的需要。美國國家半導體的Powerwise解決方案具有“高亮度、低功率”的特點,廣泛應用在戶內、外照明系統以及汽車照明系統多個應用領域。TI 提供LED通用照明的電源管理解決方案,產品包括多級串聯LED驅動器、用于AC 前端轉換的的各種LED照明驅動器控制器、DC-DC控制器,DC-DC LED 恒定電流轉換的SWIFT系列同步降壓DC/DC轉換器。ROHM在超小型LED方面技術領先,不僅擁有PICO系列的各種LED產品線,近年來更在可調光LED驅動方案方面進展迅速。
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