LED驱动器与功率芯片发展趋势
摘要: 2010年,中国LED驱动芯片市场总规模达到13.4亿元,同比增长35.5%。2007-2010年,中国LED驱动芯片市场年均符合增长率达到30.1%,在经济危机中实现逆市高速增长,成为中国集成电路(IC)市场中增长最快的细分领域。
不同应用领域LED驱动芯片的企业状况
据赛迪张晓康介绍,不同LED下游应用对所使用的LED驱动芯片的性能要求是不一样的。目前,在LED显示驱动领域,单双色显示屏驱动芯片市场与技术比较成熟,市场集中度很高,本土企业市场竞争力较强,深圳明微电子的市场占有率较高,此外恩智浦(NXP)也具有较大的市场分额,绝大部分市场份额被这两家企业占据。
LED全彩显示屏对驱动芯片的可靠性、输出电流的稳定性等指标要求更高,台湾聚积科技实力最强,最近几年,明微电子的全彩驱动产品性能稳定,性价比较高,市场份额逐渐增加,位列第二。除此之外,美国德州仪器(TI)、日本东芝(TOSHIBA)、台湾点晶科技等企业在LED显示屏驱动芯片领域发展较早,专利与品牌优势仍然存在,部分客户在坚持使用它们的驱动芯片,占据一定的市场份额。
目前,液晶面板LED背光源驱动芯片市场主要由日韩企业主导,像三星、LG等。在LED照明驱动芯片领域,LED照明应用逐渐趋向多元化,景观照明、路灯、汽车车灯、特种照明、便携式照明等领域已具备相当的市场规模,通用照明领域技术与产品逐渐成熟,市场将逐渐启动,那LED驱动IC厂商也必须根据不同的产品进行设计。在建筑及商业照明领域,NXP、安华高科(Avago)、聚积科技(MBI)等厂商的技术较为突出,产品功能各具特色。在环境、工业与通用照明领域,美国国家半导体(NS)、TI实力比较强。由于LED汽车车灯对驱动IC的可靠性、输入电压、散热管理等功能有特殊的要求,NS在此领域技术较为成熟,市场占有率较高。在路灯领域,Power Integrations(PI)公司的驱动芯片应用量较大。凌力尔特(Linear)则在便携式LED照明驱动芯片领域具有较高的市场竞争力。除此之外,英飞凌(Infineon)、飞兆半导体(Fairchild)、Oiodes在LED照明驱动领域也具有一定的市场分额。目前,LED照明驱动IC市场主要由欧美和中国台湾厂商主导,本土设计企业介入较晚,美芯晟、明微电子等本土IC设计企业已推出比较成熟的产品,并占据一定的市场分额。
LED芯片的技术趋势
照明
为什么LED产品中要使用LED驱动器?

Maxim系统和电源管理事业部业务经理Piero Bianco认为,一般而言,要为LED提供稳定的供电(输入电压发生变化时,电流几乎不会发生变化)。此外,驱动器可以吸收尖峰电压,保持LED电压的稳定,从而保护LED不受输入电压尖峰的影响;若没有驱动器,由于要承受所有电源电压上的峰值,因此,LED的可靠性一般就比较低。使用驱动器的第三个原因是,三端双向可控硅开关调光器的调光能力——选用适当的驱动器能够使LED灯变得可调。最后的想法是,对于120V或230V输入应用而言,没有驱动器,灯就必须使许多LED串联在一起(每个LED上的电压降约为3V);虽然对于某些类型的灯来说,多个LED串联在一起是可行的,但一般而言,由于光学方面的原因,灯质良好的定向灯必须很少有高功率的LED。
驱动器IC走势

对于LED照明用芯片,如果细化,可以把它们分为驱动器IC和功率IC两类。IMS Research公司LED市场调查经理Jamie Fox专门负责驱动器IC,他认为LED的趋势是更高效率、更小尺寸、更多在照明上的应用。由于驱动器IC要驱动电子装置,寿命和效率可能会受到一定影响,但是使用驱动器还是有净收益的。未来,LED裸片(die)将变得更加高效。为了解决LED光衰,LED可运行在适当的电流上,并使用良好质量的产品。

Fairchild半导体韩国功率转换部门副总裁Donghye Cho称,LED技术包括采用外延(Epi)生长Al2O3蓝宝石晶圆制成的LED芯片、封装技术和驱动模块系统。高亮度LED的面市已有六年时间。大体上,自2002年以来,LED的发光效率已从30lm/W 提升到100lm/W。
线性和开关型 LED驱动电路在所有应用中受到欢迎(图6),这些应用通常在LED串之前使用 DC/DC转换器。
可以预见,从2009年到2015年,LED 背光模块(BLU)将推动市场增长,自2018年开始,LED照明将是市场增长的主要推动力。
最终,LED的应用范围将会扩展到生物技术、农业和医疗行业。

台湾聚积科技公司技术市场部专案副理何宜叡介绍,随着LED芯片发光效率的提升,同样亮度的产品可以用更小的功率去驱动,热及成本的问题正进一步在降低,市场因而将进一部扩大。届时各类照明应用将大量导入LED做相关应用之光源。
驱动器本身面对更小的负载功率,必须进一步提升电源转换的效率,以免拖累整体灯具的效率。另一方面,也必须要提供LED芯片稳定可靠的电源,保证LED芯片的工作寿命及提供保护功能避免突发状况损坏灯具。
Maxim的Piero Bianco强调LED技术的热点问题之一是冷却,尤其对于改型灯和小型灯(如MR16)非常重要。除了散热装置外,冷却问题还关系到驱动器,因为灯工作在高温下就意味着驱动器会变热,这样就会降低驱动器的使用寿命。电解电容器对高温尤为敏感。幸运的是,Maxim现有的驱动器方案无需使用电解电容器,或虽然驱动器中使用了电解电容器,但当由于高温电解电容器性能下降时,驱动器性能几乎不会受到影响。
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