观察市场需求分析LED照明电路设计趋势

发布时间:2013/4/20  信息来源:九正建材网

      LED照明虽然后势看好,产业界也在LED芯片领域投入不少心力,但就电路设计而言,它仍然是驱动LED光源的重要角色,即便芯片与封装作得再好,电路设计不佳也是徒劳,概括来看,LED照明的电路设计仍不脱体积、成本几个基本的重点,但PFC也是重要的参考指标之一。  

      从整体的LED照明系统来观察,LED芯片与封装领域占了整体成本相当高的比重,不过,电路设计虽然比重不高,但毕竟是诉求节能省碳的关系,如何在功耗上能降低其功耗就成了系统业者必须思考的课题,但另一方面,LED照明也面临到成本、使用寿命与体积等诸多设计要求,在同时面临诸多要求的情况下,系统业者也将压力转嫁给半导体业者,也让半导体业者在解决方案的提供上也面临了些挑战。安森美半导体运算暨消费性产品事业群技术营销经理林志彦指出,就他本人观察,照明业者对于电路设计是相当陌生的,这一类的问题,通常会交由半导体业者来想办法解决,而照明业者能花更多的心力在机构、光学、散热与外型设计上,以达事半功倍之效。  

      林志彦进一步指出,由于照明业者对于电路设计相当陌生,但为了配合外型或是机构设计等要求,半导体业者必须站在配合的角度尽可能协助客户解决所有的问题,加上又需要快速量产,在开发电路板的设计上,也尽可能朝向能以“马上出货”为目标,尽可能在最短时间进入出货的流程。  

      应用不同电路设计概念也略有差异  

      LED照明的应用领域大致上可分为室内、室外与车用照明等类型,虽然这三类领域仍可细分相当多的类别,但总归来看,电路设计并无太大的差异,较具有差异性的,大多是在作业温度、系统体积、可靠度与成本等因素。举例来说,室内照明应用,像是家用或是商用领域,就会较为注意成本与系统体积问题,若是室外照明,可能较不需要考虑到成本,但在作业温度与可靠度等,就会相对来得重要。至于车用照明,虽然无需AC-DC组件的帮助,但毕竟与人身安全有高度关联,在可靠性与寿命等方面也就会格外要求。  

      室内与室外要求不同  

      室外照明与室内相较,其作业环境较为严苛,供货业者的水平落差较大,而现阶段的室外照明也尚无一个较为明确的标准,预期未来室外照明市场要进一步成长,仍然需要一段时间。但撇开外在环境不谈,事实上,室外照明的功率需求较高,其主要的原因在于LED灯较多,进行串联后,功率也会随之增加,若是以并联方式进行,也会面临到导通电压的问题,因此若要往室外照明发展,其解决方案必须相对完整,才能满足设计要求。  

      室内与室外照明都会需要AC-DC组件,来进行交直流电的转换,但仍需DC-DC的协助以点亮LED光源,虽然两类组件都相当重要,但前者必须承载110V或220V的高电压,就进入门坎来说较为不易,后者进入门坎低,竞争则较为激烈。  

      IR(国际整流器公司)LED部门经理Peter Green表示,室内和室外的LED照明都会选用脱机电路,且一般取决于的功率大小和应用的安全要求。在低功率应用,不是在不用隔离的情况下使用降压转换器,就是需要隔离但采用返驰式转换器。外部装置可能更需要隔离,因为它们必须能够防潮,以防止电击的风险。  

      在更大型的LED照明器具中,如街道照明,其功率一般超过50W,相关的隔离型设计将很可能采用一个包括前端和后端级的二级电源架构。前端级将提供功率因子校正,而后端级将提供隔离和调节电流,以驱动LED负载。  

      就电路设计上,室外与室内照明并无太大差异,主要的差别是在作业温度上,大约需要到摄氏85度到105度左右,但若是日本地区,可能就要高达 125度的水平,可见光以室外的作业温度要求,其门坎就相当的高。室外照明除了作业温度特别要求外,在安规上也几乎可与工业等级比拟,不论是在可靠度、产品寿命或是预防雷亟等,这些也都是室外照明所需要考虑到的地方。  

      车用照明要求有别安全仍是首要考虑  

      至于在车用照明方面,也会有温度方面的要求,美国国家半导体(NS)亚太区资深市场工程师陈广基表示,车用照明无需使用AC(交流电),是直接采用12V的DC(直流电),电路设计上相对容易,但一般的车用照明温度要求大致上为摄氏105度左右,加上温度的变化会影响供电的稳定性,再者,应用环境是属于车用领域,也要考虑到安全性、可靠度、寿命与稳定度等相关要求,因此电路设计的难度并不亚于其他应用领域。  

      Peter Green也补充说明指出,汽车用LED驱动器采用低压DC电源,这些应用在尾灯、内灯、前灯和显示背光灯之间有相当大的分别。对部分的应用来说,低电流LED使用简单线性调整已经足够。在其他情况下,如在功率相对较高的前灯应用中,就需要一个切换式电源供应器,并且可以采用几种可能的电路拓朴,包括升压、降压-升压或SEPIC。这样的LED驱动器需要能够承受汽车中可能出现的高浪涌电压。  

      PFC要求各异但方向趋于一致  

      值得一提的是,由于PFC(功率因子校正)也成为LED照明所在意参考数值之一,PFC值愈高,会让电路设计愈加复杂,也在无形中增加成本,但此一作法,也会牺牲系统面积,这对于家用或是商业照明的照明系统有着相当高的设计难度,尤其是在日本,PFC数值的要求也一直在提高,这也让半导体业者大伤脑筋。  

      恩智浦半导体(NXP)大中华区照明产品营销资深经理陈嵘认为,不同国家所制定的政策法规各有差异,像是日本的政策运行时间较早,不论是T5、 T8都已开始陆续导入LED光源,同时也尝试将LED照明加上智能化或是无线射频等功能,以提升LED照明的附加价值,也因为如此,再加上日本长久以来一直都握有LED的关键专利,若是外来的半导体业者要进入日本市场,就势必会面临兼容性的问题,这一点就并非所有的一线半导体业者能够办到。  

      陈嵘也进一步指出,近来韩国在LED照明上,也有相当多的着墨,在标准制定上所订定的PFC也必须高达0.9以上,此一举动,也提高了进入门坎,不过由于亚洲区域的LED照明发展状况,大多都由政府来主导,PFC值的提高,意味着电路成本也会增加,就总体发展来说,不甚有利,未来政府的态度仍然是亚洲LED照明市场发展的观察指标之一。  

      从应用面上来看,PFC的确是LED照明电路设计的重点之一,就功率上来看,15瓦以下的照明应用是否需要高PFC值,甚至可以不用纳入考虑,这仍然取决于客户的需求,但就她的了解,即便是3到5瓦的工业照明,现在也开始有PFC的要求,其数值要求便高达0.9左右。  

      由此可见,LED照明的电路设计,虽然在整体系统成本的比重不高,但所面临的挑战并不亚于提升LED的发光效率,虽然应用面不同,考虑的设计条件也有所差异,但可以知道的是,PFC的存在,已是LED照明未来不可或缺的电路设计的要件之一。 
在更大型的LED照明器具中,如街道照明,其功率一般超过50W,相关的隔离型设计将很可能采用一个包括前端和后端级的二级电源架构。前端级将提供功率因子校正,而后端级将提供隔离和调节电流,以驱动LED负载。 

      就电路设计上,室外与室内照明并无太大差异,主要的差别是在作业温度上,大约需要到摄氏85度到105度左右,但若是日本地区,可能就要高达 125度的水平,可见光以室外的作业温度要求,其门坎就相当的高。室外照明除了作业温度特别要求外,在安规上也几乎可与工业等级比拟,不论是在可靠度、产品寿命或是预防雷亟等,这些也都是室外照明所需要考虑到的地方。 

      车用照明要求有别安全仍是首要考虑 

      至于在车用照明方面,也会有温度方面的要求,美国国家半导体(NS)亚太区资深市场工程师陈广基表示,车用照明无需使用AC(交流电),是直接采用12V的DC(直流电),电路设计上相对容易,但一般的车用照明温度要求大致上为摄氏105度左右,加上温度的变化会影响供电的稳定性,再者,应用环境是属于车用领域,也要考虑到安全性、可靠度、寿命与稳定度等相关要求,因此电路设计的难度并不亚于其他应用领域。 

      Peter Green也补充说明指出,汽车用LED驱动器采用低压DC电源,这些应用在尾灯、内灯、前灯和显示背光灯之间有相当大的分别。对部分的应用来说,低电流LED使用简单线性调整已经足够。在其他情况下,如在功率相对较高的前灯应用中,就需要一个切换式电源供应器,并且可以采用几种可能的电路拓朴,包括升压、降压-升压或SEPIC。这样的LED驱动器需要能够承受汽车中可能出现的高浪涌电压。 

      PFC要求各异但方向趋于一致 

      值得一提的是,由于PFC(功率因子校正)也成为LED照明所在意参考数值之一,PFC值愈高,会让电路设计愈加复杂,也在无形中增加成本,但此一作法,也会牺牲系统面积,这对于家用或是商业照明的照明系统有着相当高的设计难度,尤其是在日本,PFC数值的要求也一直在提高,这也让半导体业者大伤脑筋。 

      恩智浦半导体(NXP)大中华区照明产品营销资深经理陈嵘认为,不同国家所制定的政策法规各有差异,像是日本的政策运行时间较早,不论是T5、 T8都已开始陆续导入LED光源,同时也尝试将LED照明加上智能化或是无线射频等功能,以提升LED照明的附加价值,也因为如此,再加上日本长久以来一直都握有LED的关键专利,若是外来的半导体业者要进入日本市场,就势必会面临兼容性的问题,这一点就并非所有的一线半导体业者能够办到。 

      陈嵘也进一步指出,近来韩国在LED照明上,也有相当多的着墨,在标准制定上所订定的PFC也必须高达0.9以上,此一举动,也提高了进入门坎,不过由于亚洲区域的LED照明发展状况,大多都由政府来主导,PFC值的提高,意味着电路成本也会增加,就总体发展来说,不甚有利,未来政府的态度仍然是亚洲LED照明市场发展的观察指标之一。 

      从应用面上来看,PFC的确是LED照明电路设计的重点之一,就功率上来看,15瓦以下的照明应用是否需要高PFC值,甚至可以不用纳入考虑,这仍然取决于客户的需求,但就她的了解,即便是3到5瓦的工业照明,现在也开始有PFC的要求,其数值要求便高达0.9左右。 

      由此可见,LED照明的电路设计,虽然在整体系统成本的比重不高,但所面临的挑战并不亚于提升LED的发光效率,虽然应用面不同,考虑的设计条件也有所差异,但可以知道的是,PFC的存在,已是LED照明未来不可或缺的电路设计的要件之一。 

   

   

原文时间:2012-05-07

原文地址:http://news.jc001.cn/12/0507/658064.html

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