在不久前落下帷幕的美國(guó)拉斯維加斯消費(fèi)電子展(CES 2013)上,,Marvell聯(lián)合多個(gè)合作伙伴,,以“智能家庭”系列產(chǎn)品為主題,,推出了多項(xiàng)領(lǐng)先產(chǎn)品,。而LED照明作為更加環(huán)保智能的照明方式,,在“智能家庭”中扮演了重要的角色,。不僅如此,在商業(yè)照明領(lǐng)域,,LED照明的普及也在加速,。盤點(diǎn)剛剛過去的2012年LED照明市場(chǎng),被業(yè)內(nèi)人士形象地稱為“黑馬”的Marvell公司在眾多LED驅(qū)動(dòng)方案商中脫穎而出,,引發(fā)廣泛關(guān)注,。
日前,Marvell公司Green Technology Product技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)Lance Zheng先生專程從美國(guó)飛到中國(guó)參加了由易維訊信息咨詢主辦的“2013產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì)”,,特別分享了他對(duì)未來幾年LED照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)和創(chuàng)新方向的看法(圖1),。
圖1. Marvell公司參加在“2013產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì)”LED主題的演講和展示。
LED照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)
目前,,Marvell LED照明市場(chǎng)的劃分策略是室內(nèi)照明和商業(yè)照明兩部分,。Lance對(duì)LED室內(nèi)照明市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)提出了3點(diǎn)預(yù)測(cè):首先,得益于LED燈具價(jià)格的不斷下降,,2014-2015年LED照明將會(huì)進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段,。其次,整個(gè)市場(chǎng)將從非調(diào)光轉(zhuǎn)到調(diào)光,。最后,,無線可調(diào)光LED燈出現(xiàn)。
“2012年LED燈成本不斷下探,。在美國(guó)市場(chǎng),,主流的60W 可調(diào)光LED燈泡價(jià)格已經(jīng)由2011年的$40/只降到$20/只,2013年還會(huì)降至$10/只,,而到2015年預(yù)計(jì)會(huì)到達(dá)$5/只的替代臨界價(jià)格,。所以2013年將是這一市場(chǎng)的關(guān)鍵年,而整個(gè)室內(nèi)照明市場(chǎng)將在2014-2015年進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段,。”Lance表示,。
他還指出,,成本在非調(diào)光燈泡和調(diào)光燈泡之間的差異正變得越來越小,主要的成本差別在于驅(qū)動(dòng),。例如Marvell的驅(qū)動(dòng)方案調(diào)光與非調(diào)光的成本差異僅為20%,,所以這推動(dòng)了LED照明市場(chǎng)轉(zhuǎn)向調(diào)光。在美國(guó),,所有主流的零售渠道已經(jīng)都轉(zhuǎn)向調(diào)光方案,,“去年,飛利浦推出了智能照明系統(tǒng)Hue,,雖然價(jià)格非常高,,但是市場(chǎng)的反映非常好。智能照明系統(tǒng)在2013年將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展,。”
至于LED商業(yè)照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),,Lance指出:第一、產(chǎn)業(yè)普及化在加速,,如采用LED燈的商場(chǎng),、酒店、零售業(yè),、戶外裝置在增多,,“舉個(gè)例子,如美國(guó)的沃爾瑪超市已經(jīng)全面采用LED照明,,其使用的Cree最新的LED照明燈具的商業(yè)回報(bào)周期已經(jīng)縮短至1年左右,。”
第二、基于DALI(數(shù)字化可尋址調(diào)光接口)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字調(diào)光也開始在商業(yè)照明方面普及,。DALI在10年前起源于歐洲,現(xiàn)在正得到普及和加速增長(zhǎng),,在LED領(lǐng)域已經(jīng)站穩(wěn)了腳跟,,并從歐洲向亞洲轉(zhuǎn)移。它針對(duì)LED特定的功能,,不只是調(diào)光,,也可以調(diào)色。
LED照明走向大眾化的三只“攔路虎”
盡管LED燈泡的價(jià)格在不斷下降,,但LED照明對(duì)普通消費(fèi)者而言現(xiàn)在依然是昂貴的,。成本居高不下,并且LED驅(qū)動(dòng)電路的體積過大,,成為L(zhǎng)ED照明走向大眾的第一只“攔路虎”,。
如下圖2所示,替代可調(diào)光A19 60W 燈泡的LED 燈泡成本目前在$7-8左右,。而這其中LED光源和驅(qū)動(dòng)的成本占整個(gè)LED燈泡成本的第一和第二位,。好消息是去年LED光源的價(jià)格下降了很多,,不過由于以往LED驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)還沒有很大的革新,所以LED燈泡的成本還是一直居高不下,。
圖2. LED光源和驅(qū)動(dòng)的成本占整個(gè)LED燈泡成本的第一和第二位,。
而LED驅(qū)動(dòng)電路的體積也是個(gè)問題。日本是LED照明消費(fèi)最大的國(guó)家之一,,其最普及的燈泡E-17體積非常小,。還有在歐洲非常火的GU10燈泡,,同樣體積非常小,。而受限于有限的空間加之對(duì)LED散熱的要求,要將LED驅(qū)動(dòng)電路放進(jìn)E-17或GU10這樣小的燈泡是非常困難的事情,。
LED照明走向大眾的第二只“攔路虎”就是和現(xiàn)有照明架構(gòu)的兼容性問題,。這里最重要的就是可控硅調(diào)光器(dimmer)。市場(chǎng)上各種各樣的調(diào)光器內(nèi)部的工作原理并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),。所以,,當(dāng)把LED驅(qū)動(dòng)電子放入LED燈泡中時(shí),就很難與各種調(diào)光器兼容,。
“大家知道可控硅調(diào)光是非常古老的技術(shù),,它主要是給白熾燈使用的。一般的消費(fèi)者去購(gòu)買時(shí),,并不懂得把與其配套的調(diào)光器換掉,。所以,當(dāng)你用LED燈泡替換掉白熾燈燈泡的時(shí)候,,性能就會(huì)有影響,。例如,當(dāng)你裝了LED燈泡后,,你會(huì)發(fā)現(xiàn)調(diào)到最低的時(shí)候并不是那么低,,還可能會(huì)閃爍,更糟的是當(dāng)調(diào)到光源最低時(shí)就再啟動(dòng)起不來,。這就給消費(fèi)者的使用帶來很大的不便,。”Lance進(jìn)一步指出。
LED照明走向大眾的第三只“攔路虎”當(dāng)屬消費(fèi)者意愿,。說LED可以節(jié)能,、省電費(fèi),但是只有推出不一樣的產(chǎn)品,,才能激發(fā)消費(fèi)者的購(gòu)買欲望,。“消費(fèi)者期望值很高。畢竟一個(gè)白熾燈的價(jià)格低于50美分,,而LED燈泡是10美金,,所以消費(fèi)者對(duì)附加值的期望就很高了,,就像當(dāng)初蘋果iPhone推出時(shí)一樣。而Marvell的驅(qū)動(dòng)方案不只能夠調(diào)光,、還能夠調(diào)色,,若將這種額外的價(jià)值提供給消費(fèi)者,就會(huì)讓他們覺得買的值,!” Lance表示,。
LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新
面對(duì)上述LED照明普及化過程中的諸多挑戰(zhàn),對(duì)策又是什么呢,?
“我們認(rèn)為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電子在整個(gè)LED照明商業(yè)普及化過程中擔(dān)任了最重要的角色,。原因有三:第一、LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)是確保和現(xiàn)有照明系統(tǒng)兼容的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),;第二,、對(duì)LED照明的成本也很重要(LED驅(qū)動(dòng)成本位居整個(gè)LED照明成本的第2位);第三,、是否能夠增進(jìn)用戶的體驗(yàn),?” Lance指出。
創(chuàng)新一:數(shù)?;旌霞軜?gòu)可輕松實(shí)現(xiàn)業(yè)界最好的調(diào)光效果
既然LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新,,那么接下來就來看看Marvell在這方面都做了什么?
數(shù)?;旌霞軜?gòu)是Marvell在LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)上的重要?jiǎng)?chuàng)新之一,,所謂混合架構(gòu)就是每個(gè)芯片里面都有DSP內(nèi)核,可以運(yùn)行算法,。除了DSP內(nèi)核,,芯片內(nèi)部還有一個(gè)OTP,內(nèi)存可編程,。程序并不需要用戶自己寫入,,而是有一個(gè)開發(fā)工具,其中所有的算法都是固化的,。有了這個(gè)OTP就可以調(diào)整驅(qū)動(dòng)芯片的調(diào)光曲線,。另外一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于,,與利用單片機(jī)運(yùn)行算法不同,,這不需要開發(fā)軟件。
以Marvell在去年推出的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)IC88EM8183為例,,其采用了Marvell獨(dú)特的混合信號(hào)架構(gòu)和先進(jìn)的調(diào)光控制技術(shù),,在算法和架構(gòu)上擁有幾十項(xiàng)專利技術(shù);88EM8183可以通過編程OTP和改變外圍電阻進(jìn)行調(diào)光曲線調(diào)整,??善交貙?shí)現(xiàn)低至1% LED電流的深度調(diào)光,,相比之下,同類LED驅(qū)動(dòng)器解決方案一般僅能實(shí)現(xiàn)10%至20%的調(diào)光,。以這種幅度調(diào)光,,人眼感覺不到光強(qiáng)有很大的變化,因此88EM8183顯著提高了性能,。它是業(yè)界調(diào)光度和性價(jià)比最好的方案,,調(diào)光效率可高達(dá)90%,高功率因數(shù)(高達(dá)0.99),,低總諧波失真(小于15%),。
88EM8183還與絕大部分(TRIAC)壁式調(diào)光器兼容,無論是前切,、后切調(diào)光器,,還是數(shù)字調(diào)光器。其調(diào)光器的兼容度可以達(dá)到90%,,而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中,,做得好的靠近70% 到80%,一般在60%以下,。
特別值得一提的是,,88EM8183還能夠提供寬范圍的輸出功率平臺(tái),并提供客戶調(diào)光和非調(diào)光,、高壓和低壓統(tǒng)一平臺(tái),。基于88EM8183的商用筒燈也已經(jīng)推向市場(chǎng),。
下圖3所示為關(guān)于Marvell數(shù)?;旌霞軜?gòu)應(yīng)用的另一個(gè)例子。這是基于Marvell 88EM8801的雙串智能LED驅(qū)動(dòng)方案,。應(yīng)用此方案,,可以實(shí)現(xiàn)色溫的調(diào)節(jié)、高色顯指數(shù),、高能效,,能夠提供最優(yōu)的接近白熾燈的照明質(zhì)量。
圖3. 基于Marvell數(shù)?;旌霞軜?gòu)雙通道LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的雙串智能LED方案框圖,。
創(chuàng)新二:更小尺寸、更低BOM成本,、更高效率的Buck-boost非隔離方案
前文提到,,為了幫助OEM和ODM適應(yīng)各種外形尺寸的LED燈,例如A19,、PAR,、BR,、E17, GU10和Candle,而且不會(huì)有損調(diào)光性能,,要求LED驅(qū)動(dòng)電路板面積盡可能的小,。通過采用Marvell的新型混合信號(hào)架構(gòu)和信號(hào)處理技術(shù),及盡可能多的將模擬器件集成到LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部,,88EM8183可實(shí)現(xiàn)將LED驅(qū)動(dòng)電源所需組件數(shù)減少一半以上,,從而極大地減小了所需的電源體積。
特別需要提到的是,,除了Fly-back 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 88EM8183還可以支持Buck-boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,這是一種非隔離的驅(qū)動(dòng)解決方案,驅(qū)動(dòng)電路尺寸可以比Fly-back拓?fù)涓?、BOM成本更低許多,,而驅(qū)動(dòng)效率則更高許多。
“我們建議客戶在高電壓低電流LED負(fù)載采用非隔離解決方案,,這樣驅(qū)動(dòng)效率將達(dá)到最大化,。”Lance強(qiáng)調(diào),“88EM8183非隔離方案可以直接用在GU10,Candle 和EE17 等非常小尺寸標(biāo)準(zhǔn)的燈泡中,,支持這些小尺寸燈泡是優(yōu)于市面上其他解決方案的擴(kuò)展應(yīng)用,。”而眾所周知,GU10和Candle是目前出貨量最大的最主流LED燈泡,,同時(shí)也是各大OEM以及ODM廠商遲遲無法找到合適方案的最棘手的產(chǎn)品,。
Marvell 目前提供88EM8183非隔離驅(qū)動(dòng)方案的完整電路板參考設(shè)計(jì),可支持各類輸出范圍應(yīng)用,,而且非常容易導(dǎo)入生產(chǎn),,可幫助客戶達(dá)到非常低的PPM(如下圖4所示)。
圖4 Marvell提供基于88EM8183的非隔離驅(qū)動(dòng)方案的完整電路板參考設(shè)計(jì),。
Lance指出:“我們今年剛推出的Buck-boost非隔離方案可以說是業(yè)界性能最高,,成本最低的方案,驅(qū)動(dòng)成本比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手平均少20-40%,。”
創(chuàng)新三:在LED驅(qū)動(dòng)中加入智能網(wǎng)絡(luò)控制
Marvell聯(lián)合創(chuàng)始人之一戴偉立女士在CES 2013上曾表示,,Marvell將在2013年進(jìn)一步發(fā)揮強(qiáng)大整合實(shí)力,為消費(fèi)者提供美滿互聯(lián)的生活,。這里的互聯(lián)是關(guān)鍵,,而將網(wǎng)絡(luò)控制功能加入LED驅(qū)動(dòng)就能才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能照明。
基于前文提到的全球第一款雙通道智能LED驅(qū)動(dòng)芯片88EM8801,,Marvell在2012年就開發(fā)了一個(gè)業(yè)界唯一的智能驅(qū)動(dòng)架構(gòu)(Smart LED Driver),,其好處具體來說是可以選擇不同的配置方案,。
圖5. Marvell智能LED驅(qū)動(dòng)架構(gòu)及參考設(shè)計(jì)
Lance在本次媒體研討會(huì)上暢想了幾個(gè)應(yīng)用:“LED燈泡本來已經(jīng)節(jié)能了,,加上控制后會(huì)更加節(jié)能,。例如今天加班比較晚,就可以利用手機(jī)將家里的燈關(guān)掉,,在到家前5分鐘再開啟,,這不光是節(jié)能,而且非常方便,。在美國(guó)還有一個(gè)性能,,全家度假時(shí)怕小偷上門,就可以把燈打開,,一定程度上防止小偷光顧,。”
“因?yàn)楝F(xiàn)在市面上有很多不同的控制方案(Marvell都擁有)??墒强蛻粜枨髸?huì)有差異,,所以我們出臺(tái)的該架構(gòu),通過更換接口統(tǒng)一的控制模塊,,實(shí)現(xiàn)不同控制方案的兼容和替換” Lance進(jìn)一步指出,。
基于這樣的架構(gòu),Marvell設(shè)計(jì)了DALI的控制平臺(tái),。如下圖9所示,。Marvell DALI軟件支持最新版本的DALI標(biāo)準(zhǔn)。DALI端點(diǎn)堆棧提供配置,、分組調(diào)度,、場(chǎng)景管理,并與Marvell 88EM8801集成以提供各種照明控制功能,,包括打開/關(guān)閉控制,、深度數(shù)字調(diào)光、CCT控制,、溫度補(bǔ)償,、校正、照明裝置監(jiān)控和能耗估算,。此外,,這套DALI控制架構(gòu)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)基于Web Serve 的管理用戶界面控制
圖6.Marvell智能照明平臺(tái)——DALI(商業(yè)照明)。
對(duì)于室內(nèi)照明平臺(tái),,“Marvell計(jì)劃在今年下半年會(huì)推出基于Zigbee Light Link (ZLL)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的方案,,作為一種低功耗、低成本技術(shù),,它在Marvell LED照明平臺(tái)等智能家庭相關(guān)產(chǎn)品,,將會(huì)得到很好地應(yīng)用。”Lance表示。
圖7.Marvell智能照明平臺(tái)——ZigBee(室內(nèi)照明),。
Lance在演講最后總結(jié)道:“自我們?nèi)ツ晖瞥龅谝豢钌疃日{(diào)光的驅(qū)動(dòng)芯片以來,,市場(chǎng)反饋非常好,主流的照明公司或者已經(jīng)量產(chǎn),,或者正在準(zhǔn)備量產(chǎn),。中國(guó)市場(chǎng)對(duì)Marvell是非常重要的一部分,因?yàn)檎麄€(gè)LED照明產(chǎn)業(yè)中有90%企業(yè)在中國(guó),。我們也會(huì)持續(xù)投入支持資源,,幫助推動(dòng)LED照明的普及,助力中國(guó)LED照明產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng),。”