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LED照明市場的發(fā)展及其驅(qū)動方案的選擇

摘要： 全球燈泡市場胃納量上看兩百億顆,，在白熾燈于2012年禁產(chǎn),、禁售規(guī)范上路后，盡管節(jié)能螢光燈（CFL）普及率仍占上風(fēng),，然在全球環(huán)保意識高漲下,，發(fā)光二極管（LED）已成為各國力推的政策,，其中LED燈泡將為眾多國家推動的照明計劃中優(yōu)先導(dǎo)入的產(chǎn)品之一。

關(guān)鍵詞： LED照明 LED驅(qū)動 PFC

Abstract：

Key words :

　　LED照明的海量市場已經(jīng)具備激活條件

　　LED的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在其更好的節(jié)電效果,，照度效率的優(yōu)勢,。此外，由于LED具有超長壽命,，其更換成本也顯著優(yōu)于其它光源,。

　　全球燈泡市場胃納量上看兩百億顆，在白熾燈于2012年禁產(chǎn),、禁售規(guī)范上路后,，盡管節(jié)能螢光燈（CFL）普及率仍占上風(fēng)，然在全球環(huán)保意識高漲下,，發(fā)光二極管（LED）已成為各國力推的政策,，其中LED燈泡將為眾多國家推動的照明計劃中優(yōu)先導(dǎo)入的產(chǎn)品之一。市調(diào)機構(gòu)預(yù)估,，2011年LED燈泡滲透率為3%,，出貨量將達六億顆，產(chǎn)值80億美元。至2013年,，隨著40瓦和60瓦傳統(tǒng)燈泡掀起汰換潮,，總體市場規(guī)模將劇增至二十五億顆。

　　日,、韓及北美等國已對LED照明等綠色產(chǎn)品實施補貼政策,，目前包括賣場、商店及工廠等場所亦有較高意愿置換為LED照明,，預(yù)估2011年全球LED照明滲透率可望突破10%,，吸引日亞，飛利浦,，歐司朗及科銳等大廠競逐商機,。由于愈來愈多國家開始編列預(yù)算替換LED路燈，再加上LED照明每年價格趺幅達30%以上,，預(yù)估2013年滲透率將提升至近20%,，市場前景可期。（數(shù)據(jù)來源：新電子科技雜志）

　　各國政府 - LED照明發(fā)展計劃

　　日本 … 21世紀照明計劃

　　美國 … 下一代照明計劃

　　臺灣 … 白光照明光源計劃

　　韓國 … GaN半導(dǎo)體開發(fā)計劃

　　歐洲 … 彩虹計劃

　　中國 … 國家半導(dǎo)體照明工程

　　由于LED的光源特性,、特殊的產(chǎn)品設(shè)計以及高效率驅(qū)動電路,，而且在光學(xué)設(shè)計方面，LED是單向點光源,，可進行非常好的光學(xué)設(shè)計,，有利于使光線到達指定區(qū)域，同時減少反射,，這些都可以提高照射效果,，所以照度成本應(yīng)該是評價LED應(yīng)用起飛的關(guān)鍵指針。

　　再從LED產(chǎn)能技術(shù)配合可用性來看,，中國政府藉由Metal Organic Chemical Vapor Deposition獎勵方案,，來推動大陸內(nèi)部對LED自給自足的能力。該方案預(yù)計在2010-2012年間將耗資16億美元在MOCVD設(shè)備上,，同時對每項設(shè)備還提供高達180萬美元的補助金,，地方政府也提出了降低稅率、加速設(shè)備汰舊換新,、以及免費用地等優(yōu)惠措施,，因此該計劃等于是鼓勵現(xiàn)有的中國LED制造商去擴大產(chǎn)能，也導(dǎo)致許多新的加入者出現(xiàn),，而來自臺灣和韓國的廠商也以合資方式進入中國,，他們都成為推動中國產(chǎn)能增加的因素,。

　　正因為如此,，我們認為LED照明的海量市場已經(jīng)具備激活條件。

　　照明市場最先激活的是戶外大角度照射,，例如路燈,、廣告牌燈等,。室內(nèi)照明首先激活的將是長效照明應(yīng)用，包括隧道,、冷庫,、車庫、超市,、廠房,、商場（冷白光）、辦公樓,，預(yù)計到2011年底左右大部分的商業(yè)照明激活,，家庭照明則主要是高端客戶。

　　然而,，LED照明市場也面臨著許多挑戰(zhàn),，除了價格之外，例如提高發(fā)光效率,、降低眩光和提升光的配置和均勻度等都是重點,，特別是在取代日光燈的領(lǐng)域尤其為重要。

　　高效率LED存在色溫較高偏冷色的缺點,。由于使用習(xí)慣的差異,，部分應(yīng)用環(huán)境（如服裝店）或部分國家（如大部分亞洲國家）需要色溫更低的暖白光，這最多損失30%左右的光源效率,。正因如此,，暖白光的激活門檻要高于冷白光，我們估計當(dāng)LED的成本能夠下降40%左右時候,，暖白光將具有目前冷白光的經(jīng)濟性,，預(yù)計這個時間在2011年底左右。

　　LED燈壽命一直存在爭議,，盡管LED芯片的壽命可能大于10萬小時,，但是封裝和驅(qū)動環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致整燈壽命下降。目前已經(jīng)出臺的LED路燈標準都規(guī)定壽命要達到三萬小時,，室內(nèi)照明的標準大部分規(guī)定在兩萬小時,，這也是行業(yè)的普遍水平。

　　目前的LED壽命多數(shù)是通過一定時間測試過后,，采用數(shù)據(jù)模型推算所得,。由于LED壽命較長，客戶難以通過使用的經(jīng)驗寸判斷LED燈的壽命,，而之前不規(guī)范的LED產(chǎn)品影響了大眾對于LED壽命的預(yù)期,。

　　LED照明電源和驅(qū)動方案的選擇

　　在LED照明設(shè)計中，驅(qū)動方案一般來說有兩種：線性驅(qū)動和開關(guān)型驅(qū)動。

　　線性驅(qū)動應(yīng)用是一種最為簡單和最為直接的驅(qū)動應(yīng)用方式,。在照明級白光LED應(yīng)用中,，雖然存在著效率低、調(diào)節(jié)性差等問題,，但是由于其電路簡單,、體積小巧，能滿足一些特定的場合應(yīng)用較多,。

　　而開關(guān)型驅(qū)動可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率,，應(yīng)用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。降壓式開關(guān)驅(qū)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(lián)驅(qū)動情況下的應(yīng)用,。升壓式開關(guān)驅(qū)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(lián)驅(qū)動情況下的應(yīng)用,。

　　一般認為，隔離型驅(qū)動安全但效率較低,，非隔離型驅(qū)動效率較高,，應(yīng)按實際使用的要求來選。

　　目前設(shè)計一般的基本LED驅(qū)動器照明應(yīng)用相對較簡單,，但是如果還需要其它功能如相位控制調(diào)光和功率因子校正（PFC）,，設(shè)計就變得復(fù)雜。無功率因子校正功能的非調(diào)光LED驅(qū)動器通常包含一個離線式開關(guān)電源,，用于恒定電流下調(diào)節(jié)輸出,。

　　LED驅(qū)動器的后端架構(gòu)包含一個具有短路保護功能的電流調(diào)節(jié)電路?？梢岳镁€性調(diào)節(jié)電路達到這一目的,，然而這種方法本身效率低下，因此適用低輸出電流,，通常不會應(yīng)用到多級架構(gòu)中去,。替代方法是使用簡單的、具有電流回饋功能的降壓穩(wěn)壓器電路,，以便限制了輸出電流超過期望的LED驅(qū)動電流,。其抵消了總LED正向電壓隨溫度和器件容差的變化，還限制了出現(xiàn)短路或其它故障條件時的電流,，從而能夠保護驅(qū)動器免遭損壞,。