LED驅(qū)動的成本控制技術(shù)淺析

當前，全球各國和地區(qū)已全面開始禁止白熾燈的使用。在政策的驅(qū)動以及LED燈的長壽命效應(yīng)的作用下，2013年LED照明進入了爆發(fā)年，而爆發(fā)之后迎來的，必將是市場的逐漸衰退，根據(jù)市場調(diào)查機構(gòu)HIS的照明市場份額報告顯示，燈源銷售量從2015年開始逐年衰退。

　　全球各國和地區(qū)已全面開始禁止白熾燈的使用(詳見表1)

　　表1：全球白熾燈禁用計劃

　　在政策的驅(qū)動以及LED燈的長壽命效應(yīng)的作用下，2013年LED照明進入了爆發(fā)年，而爆發(fā)之后迎來的，必將是市場的逐漸衰退，根據(jù)市場調(diào)查機構(gòu)HISResearch的照明市場份額報告顯示，燈源銷售量從2015年開始逐年衰退。(詳見表2)

　　表2：IHS照明市場份額報告

　　IMSReserch公司2012年4月公布的報告顯示，LED燈的價格往往2009年的30美元將一路走低，2017年左右將突破5美元關(guān)口。LED燈的普及進程取決于其價格的下降速度，而LED燈的40%成本花費在驅(qū)動控制電路，因此包括LED驅(qū)動IC在內(nèi)的控制電路的成本降低至關(guān)重要。與此相對應(yīng)的是，驅(qū)動控制電路成本將在2013年到2015年之間有望降低36%。

　　LED驅(qū)動電源雖然在技術(shù)上有所突破，但成本一直維持在200元左右，如果銷售價格不足400元，基本屬于虧損狀態(tài)，而國外廠商如飛利浦的銷售價格最低卻能做到180元左右。隨著人力成本、房租、營銷及辦公成本的增加，LED驅(qū)動電源降價難度相當大，很多企業(yè)不得不從技術(shù)與設(shè)計上填補成本壓力。

　　簡化拓撲結(jié)構(gòu)

　　降低價格必須在持續(xù)技術(shù)升級的同時優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大限度減少IC元器件的使用數(shù)量，在11月25日舉辦的第九屆LED通用照明驅(qū)動技術(shù)研討會中，來自PI的郭春明指出，降低LED燈泡的成本，就需要改變LED驅(qū)動器技術(shù)。在報告中，郭春明指出，隨著LED驅(qū)動技術(shù)的進步，從兩極驅(qū)動器到單級驅(qū)動器技術(shù)的轉(zhuǎn)換可降低驅(qū)動器的成本需求，而在目前可用的LED驅(qū)動器可用的拓撲結(jié)構(gòu)的選擇上，則更多地趨向使用非隔離式的驅(qū)動器。他同時提到，在拓撲結(jié)構(gòu)中使用降壓式轉(zhuǎn)換器體積小、使用低漏極-源極電壓應(yīng)力、所使用的濾波元件數(shù)目最少，因此具有效率高還能達到最佳EMI性能的優(yōu)勢，與反激式及單極PFC與恒流反激相結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)相比，其成本最低。

　　郭春明還列出了最低成本燈泡驅(qū)動器的相關(guān)要求，如使用最可能小的散熱片以達到高效率、輸入高壓及低壓時，均需滿足歐盟委員會環(huán)保設(shè)置指令及能源之星的消費類照明要求、使用降壓式和降壓-升壓式拓撲結(jié)構(gòu)以及盡可能簡單的EMI濾波電路以達到最少元件數(shù)、使用最少的LED數(shù)來滿足最低亮度標準并且降低散熱片的溫度應(yīng)力以達到在生產(chǎn)過程中保證輸出恒流。通過拓撲結(jié)構(gòu)降低LED驅(qū)動器成本對于企業(yè)來講只是在設(shè)計上進行優(yōu)化，嚴格把握好規(guī)格參數(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

　　高效率的驅(qū)動器可以通過簡單的設(shè)置實現(xiàn)，設(shè)置的規(guī)格需作準確的把握，過度的規(guī)格設(shè)計會導致產(chǎn)品成本的提高；在裝配成本的節(jié)約方面，可盡量將功能集成以減小電路板空間來達到；而使用最佳的設(shè)計可以以最小的安全裕量來滿足消費者的需求。

　　高壓線性恒流技術(shù)

　　高壓線性恒流電源沒有變壓器等磁性器件，沒有電解電容器，可省卻一般開關(guān)恒流電源成本的三分之一，由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，只需很少的外圍元件，適合有體積、成本要求的系統(tǒng)，而隨著HVLED燈珠技術(shù)的出現(xiàn)，非隔離的高壓線性恒流LED驅(qū)動電源技術(shù)已經(jīng)成為LED光源驅(qū)動的新熱點。北京大學上海微電子研究院的顏重光教授在LED通用照明驅(qū)動技術(shù)研討會中也展示了HVLEDs+高壓線性恒流驅(qū)動的一體化光電引擎：將驅(qū)動電源芯片與LEDs燈珠置于覆銅鋁基板的同一面，方便了SMT的自動化生產(chǎn)。該電源無變壓器、無電解電容器，生產(chǎn)成本較低。在現(xiàn)場展示的高壓線性恒流方案中，無磁性元件、無EMI濾波，內(nèi)置高壓功率管，可用于設(shè)計生產(chǎn)一體化的光電引擎。然而該技術(shù)也有其局限性，尚未能很好地解決頻閃、PF、電壓調(diào)整率等問題有待完善和解決。