驱动和调光技术有突破 LED应用渐热

　　LED照明应用市场可望快速壮大。受惠于LED照明驱动电路架构持续翻新，以及加入微控制器进行调光控制，LED照明装置成本不仅持续降低，亦加快取代传统白炽灯，进而扩大应用范畴。

　　发光二极体（LED）照明市场前景可期。LED照明系统在驱动IC和系统控制电路上有新的突破后，再加上调光技术的辅助，不仅LED照明系统成本不断续降，市场接受度也不断提升，让LED照明市场发展更现曙光。

　　图1 NPD DisplaySearch台湾分公司分析师佘庆威表示，LED照明相关发展业者要能获得较大的利润空间，应致力研发特殊应用LED灯具。

　　NPD DisplaySearch台湾分公司分析师佘庆威（图1）表示，即使目前LED背光仍占LED总应用市场的最大宗，但LED照明的成长速度亦不容小觑。根据NPD DisplaySearch预估，2013年LED照明市场的总产值将较2012年高出一倍；而2014年LED照明的需求量将与背光相当，2015年则可正式超越背光，成为LED应用市场主流（图2），并创造可观的商机。

　　值得注意的是，由于LED照明应用市场庞大可期，吸引众多LED相关业者竞逐，以至于僧多粥少，业者的获利仍有限。佘庆威认为，现阶段LED照明市场的发展策略为取代传统灯具，落实节能环保的趋势，然而，LED照明与传统灯具的发展脉络大相迳庭，不仅在产品更新速度上有所差异，成本也具备相当的落差，导致LED照明取代传统灯具的步调不快，市场成长也无法满足所有LED照明相关厂商的投资。

　　图2 2012∼2016年LED背光与照明应用对LED的需求量分析　资料来源：NPD DisplaySearch（07/2013）

　　扩大LED照明市场版图　成本/调光技术为关键

　　虽然LED照明市场商机诱人，但如何突破现状，让LED照明加快取代传统照明，降低成本与增添调光技术将是重点。佘庆威分析，LED发光效率逐年提升，对LED大举进入照明市场已不是阻碍，反而是LED照明成本如何从现在的10∼25美元，再缩短与传统白炽灯的价差，以及增加LED照明系统的附加价值，如整合调光技术，LED照明的市场规模才足以养活所有的业者。

　　另一方面，未来LED照明相关业者若专注非替换白炽灯的特定应用市场，如台灯、天花板嵌灯与平板灯等，将有更好的获利空间，亦更有机会大显身手。佘庆威指出，从LED照明各种应用来看，目前灯管、球泡灯与路灯的市场需求较大（图3）；天花板嵌灯则由于是用于新建房屋，现有旧屋舍若要导入须改变装潢与电线电路，因此市场仍有限，但预估2015∼2016年，天花板嵌灯及平板灯结合调光技术与居家主电力系统后，将成为LED晶粒需求最大宗应用，并创造二十亿美元以上的商机。

　　图3 2012∼2016年各类灯具对LED需求量分析　资料来源：NPD DisplaySearch（07/2013）

　　图4 立錡资深经理廖光彬分析，多串式线性电路须额外增加EMI电容，才可顺利通过EMI测试。

　　线性架构有效抑制电流纹波

　　LED照明系统中，占总成本较大且设计时间花费较长的即为驱动电路，其中，电流纹波（Current Ripple）的消除将影响驱动电路的效能，甚至牵动整体成本，因此设计工程师须采用合宜的驱动电路，才可避免电流纹波造成的设计困扰。立錡资深经理廖光彬（图4）表示，LED照明驱动电路设计中，采用越高功率电流滤波器（Power Filter）将造成电流纹波，若要消除电流纹波，可采用较低功率的电流滤波器，但驱动电路效能相对将降低，或是采用隔离式或非隔离式双级（Two Stage）设计，不过成本也稍高。值得注意的是，若工程师采用现下主流的隔离或非隔离电路，则须注意非隔离式的产品在安规认证有较大的问题，而采用隔离电路则设计较复杂。

　　事实上，若只考量成本，阻容降压线路是现有LED照明驱动电路中最具成本效益的设计。廖光彬指出，虽然阻容降压线路具备设计简单、所需元件少、低成本、高效率与无电磁干扰（EMI）等优点，但阻容降压电路架构非常容易受到市电、频率及电容误差所影响（图5），以至于量产精准度差。另外，阻容降压线路较大的输出电流涟波，易有市电两倍频光干扰的现象，也容易造成LED寿命缩短。更重要的是，阻容降压线路电路可靠度低，无任何保护功能。

　　图5 阻容降压电路电流纹波测试状况　资料来源：立錡（07/2013）

因此目前仅中国大陆LED灯具制造商，以及强打超低价的LED灯泡开发商，才会采用阻容降压线路。为解决阻容电压电路的缺点，同时兼顾成本，LED照明驱动IC研发业者提出单串式线性驱动设计，然而单串式线性驱动设计最大问题在电源效率与输入电压成反比，换句话说，输入电压太高易造成驱动IC过热损坏。此外，单串式线性驱动设