LED驅(qū)動(dòng)的成本控制技術(shù)淺析

當(dāng)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(dòng)以及LED燈的長(zhǎng)壽命效應(yīng)的作用下，2013年LED照明進(jìn)入了爆發(fā)年，而爆發(fā)之后迎來的，必將是市場(chǎng)的逐漸衰退，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)HIS的照明市場(chǎng)份額報(bào)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(jì)劃

　　在政策的驅(qū)動(dòng)以及LED燈的長(zhǎng)壽命效應(yīng)的作用下，2013年LED照明進(jìn)入了爆發(fā)年，而爆發(fā)之后迎來的，必將是市場(chǎng)的逐漸衰退，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)HISResearch的照明市場(chǎng)份額報(bào)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(chǎng)份額報(bào)告

　　IMSReserch公司2012年4月公布的報(bào)告顯示，LED燈的價(jià)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(jìn)程取決于其價(jià)格的下降速度，而LED燈的40%成本花費(fèi)在驅(qū)動(dòng)控制電路，因此包括LED驅(qū)動(dòng)IC在內(nèi)的控制電路的成本降低至關(guān)重要。與此相對(duì)應(yīng)的是，驅(qū)動(dòng)控制電路成本將在2013年到2015年之間有望降低36%。

　　LED驅(qū)動(dòng)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(jià)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(jià)格最低卻能做到180元左右。隨著人力成本、房租、營(yíng)銷及辦公成本的增加，LED驅(qū)動(dòng)電源降價(jià)難度相當(dāng)大，很多企業(yè)不得不從技術(shù)與設(shè)計(jì)上填補(bǔ)成本壓力。

　　簡(jiǎn)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　降低價(jià)格必須在持續(xù)技術(shù)升級(jí)的同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(dòng)技術(shù)研討會(huì)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(dòng)器技術(shù)。在報(bào)告中，郭春明指出，隨著LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，從兩極驅(qū)動(dòng)器到單級(jí)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的轉(zhuǎn)換可降低驅(qū)動(dòng)器的成本需求，而在目前可用的LED驅(qū)動(dòng)器可用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇上，則更多地趨向使用非隔離式的驅(qū)動(dòng)器。他同時(shí)提到，在拓?fù)浣Y(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(dá)到最佳EMI性能的優(yōu)勢(shì)，與反激式及單極PFC與恒流反激相結(jié)合的拓?fù)浣Y(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(dòng)器的相關(guān)要求，如使用最可能小的散熱片以達(dá)到高效率、輸入高壓及低壓時(shí)，均需滿足歐盟委員會(huì)環(huán)保設(shè)置指令及能源之星的消費(fèi)類照明要求、使用降壓式和降壓-升壓式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及盡可能簡(jiǎn)單的EMI濾波電路以達(dá)到最少元件數(shù)、使用最少的LED數(shù)來滿足最低亮度標(biāo)準(zhǔn)并且降低散熱片的溫度應(yīng)力以達(dá)到在生產(chǎn)過程中保證輸出恒流。通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降低LED驅(qū)動(dòng)器成本對(duì)于企業(yè)來講只是在設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)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(dòng)器可以通過簡(jiǎn)單的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，設(shè)置的規(guī)格需作準(zhǔn)確的把握，過度的規(guī)格設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)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(dá)到；而使用最佳的設(shè)計(jì)可以以最小的安全裕量來滿足消費(fèi)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(jiǎn)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(dòng)電源技術(shù)已經(jīng)成為L(zhǎng)ED光源驅(qū)動(dòng)的新熱點(diǎn)。北京大學(xué)上海微電子研究院的顏重光教授在LED通用照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)研討會(huì)中也展示了HVLEDs+高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)的一體化光電引擎：將驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(jì)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。