随着民用LED灯具市场在近一年的迅速崛起，使得众多驱动电源厂商和IC半导体公司也相应地从商业应用领域逐渐拓展到LED普通照明市场。然而，面对这类市场对产品价格、可靠性更为苛刻的要求，产业链上下游诸多厂商均已明显感受到了来自成本控制方面不小的压力。在电源端，小功率、非调光市场的价格战日趋“白热化”，驱动产品同质化现象严重，要突破行业竞争困局，就必须围绕成本、空间和效率这三大LED电源的设计要素，在各个环节上不断创新，结合当前大众消费类市场对调光/调色、高可靠性、智能化等需求的发展趋势，努力提升照明电源的质量与灯具产品的附加价值。
驱动方案朝两极化发展
进入2014年，LED球泡灯成为了引领消费类LED灯具市场快速发展的“领头羊”，而
在球泡灯电源方案上，伴随着近年来塑包铝散热材料的普及推广，球泡灯方案正逐步转向BOM成本较少、效率更高的非隔离架构。另一个值得关注的，是平板灯的市场需求也在迅速扩大，在相同尺寸大小的情况下，LED平板灯的亮度是格栅灯的1.5倍，瓦数却仅为格栅灯的1/2，且结构精致、光线均匀，因此颇受市场的青睐，目前，平板灯的功率已从12~24W扩展到40W，方案成本显著下降。
“对于球泡灯的驱动IC来说，最大的难点是于将日趋成熟的5-12W方案做得更加完善，特别是解决高PF(功率因数)不频闪的难题，同时减少BOM成本，增加保护功能。”无锡芯朋微电子有限公司副总经理易扬波指出，在LED平板灯的驱动IC开发上，焦点是如何把24-40W较大功率方案的BOM成本做得更加精简。据了解，芯朋微电子目前推出了一系列3-41W内置MOS非隔离降压驱动IC产品，包括8款芯片及数十种系统方案来支持各种LED灯具的开发应用。
安森美半导体应用产品部交流-直流电源管理市场推广经理蒋家亮 |
实际上，总结现阶段市场对LED驱动器方案的需求特点，则呈现出低价主导和性能主导的两极化发展趋势。对此，安森美半导体应用产品部交流-直流电源管理市场推广经理蒋家亮表示，一个方向是不断扩大的海量市场要求低成本方案，即不要求功率因数校正(PFC)，采用初级端稳压(PSR)类型的LED驱动器，并集成低成本的晶体管；而另一个方向，是针对要求高品质、控制及优异用户体验的应用，提供高功率因数的方案，并配备数字调光及强固安全保障，且要求提供故障容受特性。
杭州士兰微电子股份有限公司电源及功率驱动产品线高级产品经理王栋 |
在技术开发上，与可控硅调光兼容、高性价比无频闪解决方案，以及智能照明是目前三大重点方向。杭州士兰微电子股份有限公司电源及功率驱动产品线高级产品经理王栋介绍道，欧美市场普遍要求可支持可控硅调光的LED电源产品，由于可控硅调光器种类众多，不同导通角、维持电流以及调光时产生的干扰都较易产生LED灯闪烁的现象，因此可控硅调光驱动方案的兼容性非常重要，尤其是能够100％兼容可控硅调光的驱动IC。其次，虽然现在LED照明已可以解决“频闪”问题，但两级方案的成本较高，无频闪方案既要兼顾低成本，又要提供高性能，需要在系统架构上进行突破。而调光/调色、无线调光等智能照明也是近期非常热门的一些应用，厂商们正努力开发性价比俱佳的产品方案。
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本文下一页：创新方案实现成本控制
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创新方案实现成本控制
聚积科技股份有限公司照明产品总监何宜睿 |
要让LED照明进入千家万户，价格是其中一个关键因素。LED灯约40%的成本花费在驱动控制电路上，而要在目前已有的电源方案架构上取得较大的降价空间，实属不易。聚积科技股份有限公司照明产品总监何宜睿分析道，一般来说，在相同的架构下电源所能选用的组件数会较类似，所以能够节省成本的部份就会落在组件的选用上，如果不对产品质量有较高的要求，电源厂商不会再像过去那样坚持使用较昂贵的MOSFET品牌或是日系的电解电容，这可能会对成本产生影响，但非常有限，还要看有没有IC厂商能提供更好的方案来减少线路的设计，如在考虑到民用市场对价格较敏感的特性后，很多厂商开始倾向于采用线性恒流方案。
普诚科技股份有限公司Power事业群项目经理陆暐中 |
线性驱动电路有低价、高功率因数及较易实现TRIAC调光的特点，且一般无EMI问题，可免去较高价的EMI组件，达到各地区市场对照明产品所制定的标准。另外，从市场供应来看，普诚科技股份有限公司电源事业群项目经理陆暐中强调道，目前的灯具市场大多还是由传统灯具制造商所掌握，但他们一般缺乏电源设计能力，所以高集成度的驱动设计简化了电源方案，尤其是线性驱动架构最适合帮助这些传统灯具商缩短设计周期，以快速进入熟悉的市场。
矽力杰半导体技术(杭州)有限公司资深系统及应用经理黄秋凯 |
矽力杰半导体技术(杭州)有限公司资深系统及应用经理黄秋凯更为直接地表示：“为了有效降低电源部分的成本，主要还是要靠更高集成化的设计来实现，通过优化方案，减少外围器件数目，从而降低总体物料成本。例如，随着高压LED工艺的成熟，高压小电流方案将逐渐成为主流，开发对应的驱动IC是一个重要趋势。”此外，他还补充道，进一步提高自动化生产水平，减少人力和生产成本，以及加大对客户的支持和服务力度也是非常重要的。
洋鑫科技股份有限公司业务经理林简松 |
谈到高压LED线性恒流方案的应用优势，洋鑫科技股份有限公司业务经理林简松介绍说：“HV高压LED已经可以直接由AC室电通过桥式整流器转换成DC高压给定电流，直接转成定电流给LED使用，因而减少了许多线路，只要再稍微针对安规及EMC问题做相应的调整，即可申请安规生产，这是LED电源针对室内照明产品所发生的变化。”同时，他提到，厂家还须更多地采用DOB封装设计，且由于目前HV高压驱动IC的瓦数都不太大(约只有5-10W)，因此后续厂商还将在兼顾整体散热性及可靠性的基础上，加大对更大瓦数高压驱动IC的研发力度，以降低电源的总体成本。
美满(Marvell)电子科技技术市场部经理关振源 |
另一方面，利用先进的驱动方式提升驱动电源的集成度，对降低灯具的故障率也具有积极的意义。美满(Marvell)电子科技技术市场部经理关振源指出，更少的元器件能保证更低的故障率，电源集成度的提高可以减少外围器件的数量，缩减物料成本和节省体积，又能很好地解决散热问题，提高产品的整体性能。例如，Marvell独特的ZigBee芯片高效供电方案可直接实现120V AC(230V AC)到3.3V DC的转换，且独立于LED驱动主线路，此外，Marvell还将计划在2014年推出将LED驱动和3.3V供电集于一体的单芯片，进一步精简外围线路，降低成本。
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灯具使用寿命成关键
LED照明灯具的寿命瓶颈依然是驱动电源。商用LED灯具要求长期处于通电状态，且内部组件通常工作在空间受限的高温环境下，加上户外照明产品所面对的各种外界气候条件，这些都使得LED驱动电源在设计时，一方面需要重点考虑使用满足电气参数要求的LED驱动组件(包括主控IC和周边元器件等)，尽量避免用到那些会因高温产生负面影响的元器件。另一方面，如何经济、有效地实现电路控制，提供更加智能和强有力的保护功能，让加工环节中的元件虚焊/连锡不致造成IC物理损坏，或使用中遇到环境劣化时能启动合理的保护措施，配合LED灯具获得更长的使用寿命、更高的发光效率已成为众多厂家追逐的目标之一。
Power Integrations公司市场营销副总裁Doug Bailey |
“高可靠性和长使用寿命对于新兴行业的发展是极为重要的，建立良好的产品信誉有利于市场的普及和推广。”Power Integrations公司市场营销副总裁Doug Bailey表示，如今LED驱动器厂商所面临的挑战不仅是在各种功率条件下与可控硅调光器实现无缝兼容，而且还需要创建高效且紧凑的设计方案，能够在局部温度超过100°C的环境下工作时长达50,000小时，且具备低成本特性。据介绍，PI所有的电源转换IC产品都集成了高压功率开关MOSFET、驱动器和控制器，器件可提供多种保护功能，包括开路和短路输出保护、迟滞过热保护等，在极端温度下也可保持较高的可靠性和更长的使用寿命。
英飞凌科技(中国)有限公司电源管理市场部经理胡凤平 |
针对用户时常碰到的故障问题，蒋家亮认为，在许多要求高可靠性的LED照明应用中，连续光输出是关键，LED有时会出现短路故障，但更多的是出现开路(不导电)故障。在LED开路情况下，如果不存在分流机制，整个LED串就会变暗，导致光输出大幅降低及灯具使用寿命缩短。对此，安森美提供的策略是为LED串的每颗LED并联一个分流保护器，在某颗LED故障时，分流保护器会传导预设好等级的直流电流，因而使得LED串中的剩余LED持续发光，LED亮度不出现明显下降，并有利于提升灯具寿命。
值得注意的是，不同地域的环境特点，也是LED照明驱动电源在设计上不容忽视之处。英飞凌科技(中国)有限公司电源管理市场部经理胡凤平提到，例如针对北方冬季或南方夏季的室外照明环境，需要LED驱动电源能适应很低或很高的温度，具有更宽的工作温度，并具有比较强的保护特性(如电流或电压的保护等)。以英飞凌的数字平台方案ICL8105为例，在增强LED灯灵活性、带有更多保护特性的同时，采用英飞凌低损耗的CoolMos功率器件，还可以帮助降低灯的发热量并提升其寿命。
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智能照明应用趋势兴起
不同于传统的白炽灯、节能灯，在LED照明逐步渗透到人们的日常生活中时，这类产品也被寄予了更多的期望，其中，智能控制技术与LED照明系统之间的结合成为了驱动行业长期成长的一项重要动力。以飞利浦照明、Marvell等为首的一批厂商纷纷推出了包括灯泡驱动控制、无线网关、云端和APP软件等在内的多种智能照明解决方案。
“随着智能手机产品、无线通信技术被广泛应用，近年来越来越多的灯具品牌厂商开发出运用无线通信技术的智能调光产品，”何宜睿表示，“再加上原来已有的人体移动、光感测等照明应用也被结合进来，令到LED的调光特性发挥出更为明显的优势，市场人士也开始意识到使用LED搭配感应装置将能产生出成倍于原有节能目标的效果。”
为了应对智能照明市场的发展，同样需要在驱动电源端做好充足的技术准备。黄秋凯指出，模块化和智能化将是LED电源的两大发展趋势，模块化是指采用标准化、工业化封装方式，通过技术、工艺创新来降低成本，实现规模化生产；而智能化则是指通过无线通信数据传输、计算机智能处理，以及节能型电器控制等技术来实现对灯具亮度、色温的智能化控制，以及根据场景设置满足多种模式的智能家居照明应用。
对于智能照明市场未来的普及推广，关振源认为，客户体验和系统成本是根本所在。Marvell现有的平台方案基于高集成度的三颗芯片，外围器件较少，可方便地将网关安置于家中Wi-Fi信号触及到的插座中，达到最佳的客户体验。同时，借助LED灯和网关硬件平台的高性能、低成本以及成熟的软件支持功能，该方案还可以帮助LED灯ODM/OEM厂商快速推出各类智能照明产品。
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