LED高效可靠性及长寿命的关键

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,***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***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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