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驱动器技术是LED高效可靠性及长寿命的关键

[来源:圣奈斯LED灯生产厂家]      2015-05-10 11:48    
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 在节能减碳的全球趋势下,LED照明备受期待,而随着近年高亮度LED发光效率不断提升,单位成本亦随之下滑,促使高亮度LED应用已不再局限于中小尺寸电子产品,或是笔记本电脑、显示器、电视等较大尺寸背光应用与LED显示广告牌,目前更已开始取代传统白炽灯等照明产品,LED无疑已成为次世代一般照明的重要光源。
  针对LED照明的市场前景,拓墣产业研究所研究员陈可桦预估指出,2012年全球LED照明产值可望成长至110亿美元,2015年增加至192亿美元,四年中年复合成长率近20%。据拓墣分析,消费性电子产品受到景气不佳冲击,加上新型显示技术如AMoled的替代效应逐渐扩大,使得仰赖消费性电子产品的LED背光市场成长面临瓶颈。反观LED照明即便成长缓慢,但市场前景确立,五年内可望为LED产业带来新希望。
  尤其各国政府禁用白炽灯政策将在2012年开始发酵,全球超过2/3的地区开始禁用白炽灯或高瓦数白炽灯照明。拓墣认为,后白炽灯时期已经来临,LED于照明应用的重要性已被凸显,未来4年为LED布局照明市场的最后关键期。应用市场部份,将以户外照明优先,商用照明、工业照明、车用照明居次,最后再渗透进家用市场。
  高效率、可靠性及长寿命,驱动器为关键
  在各个LED照明应用市场中,现阶段尤以替代灯管市场最受瞩目,而此一市场的成功要素包括高效率、驱动电源有足够工作可靠性和寿命等,针对这些条件,LED驱动器扮演极为重要的角色。针对此,IR亚太区销售副总裁潘大伟指出,固态照明产业发展迅速,因此对于低成本驱动器电子组件的需求与日俱增,藉以为高亮度及高功率的LED供应恒流输出。
  为满足上述需求,IR日前针对LED灯泡替换、LED灯管照明及其他非隔离式LED驱动器应用,推出全新高电压降压稳压器控制IC——IRS2980。IRS2980是该公司在高电压LED驱动IC系列的首个产品,额定值为600V,且利用滞环平均电流模式控制,达到精准的电流调节。新款LED降压驱动器包含附有高电压内部稳压器和高侧电流感应的低侧MOSFET驱动器。转换器则兼容电子脉冲宽度调变调光,电流控制覆盖0至100%。
  潘大伟还进一步指出,相对其它为非隔离式LED驱动器应用而设的解决方案,全新的IRS2980能够以更低的系统成本提升效能。采用SO-8封装的IRS2980,凭借整合了最新高电压电平位移和终端技术的IR先进高电压IC制程,可提供顶级的电气过应力保护和更高的场效可靠性。
  数字电源控制法解决诸多难题
  基本上,LED替代灯管的驱动器,多是采用降压型切换式稳压器方式实现。罗姆电子(ROHM)便指出,要让LED能在固定亮度的条件下亮灯,就必须加装可执行定电流控制的LED驱动IC。一般来说通常会采用降压型切换式稳压器方式。这是因为传统方式会造成输入电压/输出电压变化过大,而且依应用条件不同,有可能还必须重新设计电源模块。
  当输入电压变化过大时,AC电压的频率(全波整流后:100Hz-120Hz)会导致输入电压出现涟波,此时,LED的亮度将会变得不稳定。如果要让输入电压稳定,势必要在电源模块设计上加上一些巧思。当输入电压的变化愈大,就必须根据光源的输出电压(LED颗数),改变外接零件的常数,结果却造成电源模块的样式增加,耗费设计工时。
  针对上述问题,由罗姆所研发的BD555AKFV系运用数字电源控制法,不需要增加外接零件,只要检测线圈电流,即可解决前述问题。运用数字电源控制法后,无论输入/输出电压值为何,皆可达成控制LED电流平均值的目标。此种方法就是将线圈电流取样(A/D转换)并进行数字化,然后根据取样数据,运算峰值电流值,以便让LED电流的平均电流达成稳定的目标。接着,再将演算结果进行D/A转换,并反馈至用来检测峰值电流的比较器中。
  以更具成本效益方式抑制
  除外商外,台湾地区业者盛群半导体也已针对LED照明市场推出通用隔离降压型LED照明驱动控制IC-HT7L2102与HT7L2103,此两款驱动器均支持完整的LED保护功能,盛群并特别针对EMI的抑制加入了Frequency Jitter功能,让EMI可以降低5-8dB,节省EMI成本。
  此外,面对多样化的LED负载条件与串并数,HT7L2102与HT7L2103内建了Green Mode节电模式,使得用户可以只用一种电路设计便可驱动不同的LED负载串并数,而不会降低转换效率。而在调光的支持上,两者都内建支持PWM调光接口。HT7L2102是针对T8/T9灯管的应用而设计,HT7L2103则是针对E26/E27球灯泡的应用而设计。盛群半导体强调,由于E26/E27球灯泡的机构空间小,所以HT7L2103整合更多功能,使得在有限的空间中可以做到隔离式的AC-DC电源驱动功能。
  高质量LED驱动推动LED照明市场
  根据市场研究机构Strategies Unlimited预测,LED驱动IC市场营收规模将由2010年的近20亿美元,在2015年达到近35亿美元。Strategies Unlimited还估计照明用LED驱动IC市场成长率在2010至2015年间可达40%。
  而由于LED驱动IC负责控制电子产品的LED发光质量,因此芯片的质量及稳定度相当重要,相较之下,国际大厂设计能力较佳,品牌知名度与质量保证也有较高水平,因此在该市场仍有较大的占有率。不过值得注意的是,近年台湾地区LED驱动IC业者积极投入LED替代灯管领域,也为市场提供外商以外的选择。
  整体而言,LED光源是低电压、大电流驱动的器件,其发光强度由流过LED的电流大小决定。电流过大会引起LED光衰减,电流过小会影响LED的发光强度。因此,LED的驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,同时达到理想的发光强度。在LED照明领域中,为体现出LED灯节能和长寿命的特点,正确选择LED驱动IC至关重要,唯有选择良好的驱动IC的匹配,才能凸显LED照明优势,进而促进LED照明的加速普及。


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