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| 受政策驱动，LED车灯和主照明市场开始爆发 | |
| 时间:2009-8-21 15:08:32 来源:光电新闻网 作者:林苑晴 浏览 | |
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专家认为，LED的发光效率与温度有很大的关连性，当温度增加时，发光效率会降低，透过芯片的封装技术，可改进散热缺陷提高发光效率，如欧司朗光电半导体的五颗芯片OSTAR最高流明值为1,000流明，但其热阻仅3K/W；最新推出的1瓦OSLON SSL LED，其7K/W低热阻改进散热管理。 另外，欧司朗光电半导体针对昼行灯、车头灯已分别开发出Golden DRAGON LED、Advanced Power TopLED与OSTAR Headlamp LED，前者的氮化铟镓(ThinGaN)芯片以350毫安的工作电流产生64流明的亮度，顺向电流已从3.8伏特减至3.2伏特。每盏车头灯只需四枚Golden DRAGON LED便能于日间产生足够的光线，耗电量也低。至于OSTAR Headlamp LED，可轻易达到卤素灯的亮度，每颗LED各有最多五枚紧密薄膜芯片，符合AEC-Q101汽车标准。依据串联的芯片数量，该款高功率LED能在700毫安因应一枚芯片至5枚芯片，产生125～800流明的亮度。 除了LED封装之外，LED驱动IC于车灯与主照明系统中，也扮演提高转换效率和可靠度的重要角色。 提升电源转换效率/可靠度 LED驱动IC担当重任 根据市调机构IMS预测，至2012年，全球LED车灯驱动IC出货量将由2005年的一百四十万颗，大幅增长达七千二百四十万颗，2005～2012年年复合增长率(CAGR)高达86.4%。由于增长力道惊人，吸引众多LED驱动IC厂商进驻。 考虑瞬间电压脉冲 宽范围电压LED车灯驱动IC为决胜关键 车灯与LED操作电压同为直流(DC)电，加上电压伏特数值偏小，如小车约12伏特、大车为24伏特，因此功能诉求与设计较为简单。但须特别注意的是，汽车发电机仍为充电来源，而瞬间发电时会产生瞬间电压脉冲，因此LED驱动IC可承受的电压范围要更广，已成为车灯模块商选购的必备条件。 美国国家半导体(NS)针对车灯市场开发出LM3421、LM3423两款LED驱动IC，可提供宽范围的输入电压达4.5～75伏特、能安装升/降压电路、适应冷车启动(Cold-Crank)与负载突降(Load Dump)情况，及提供过电流、过电压和过温故障警示保护。此外，为提高LED驱动IC的稳定性及能与主系统连接，该公司透过增加LED驱动IC接脚数量的设计达成此目标。 美国国家半导体分析，汽车电子在高电压时会升至50～60伏特；在低温及无电源下，电压会下降至7～8伏特，因此LED车灯驱动IC的工作电压范围需较宽，以支持不同车灯的瞬间电压脉冲需求。 另一方面，聚积科技借助电路与制程达到LED车灯驱动IC对温升的要求。聚积科技指出，聚积科技所提供的高稳定性LED驱动IC能降低热的产生，因此开发的LED车灯驱动IC在105℃下仍可维持正常运作。 而不同于美国国家半导体、聚积科技等LED驱动IC制造商，德州仪器仅将主力市场锁定LED主照明。 LED主照明驱动IC技术门坎高 参考设计/客制化需求大 相对于LED车灯，主照明设计困难度在于使用交流对直流(AC-DC)的操作电压，LED须要搭配变压器和固定散热座，才能完成LED灯具设计。因此，LED驱动IC的应用电路是否匹配电子式变压器的重要性愈加突显。 至今，德州仪器已开发出可匹配投射灯电子式变压器的LED驱动IC。德州仪器指出，目前市面上部分厂商推出的LED驱动IC会有闪烁弊病，正是因为不匹配的缘故。 此外，过去LED灯泡会加装散热片，因此容易导电，而传统的作法为透过AC-DC降压电路隔离，其通过提供直流电驱动LED，但容易导致触电，无法通过安规。 现在最新的两种作法为分别透过机构与电器隔离，前者可符合安规要求，不过成本与生产难度较大；因此德州仪器的作法为采取电器隔离，能兼顾效能、成本与制造难度考虑。 另一方面，AC-DC电源转换会使用变压器，其内含电解电容组件，会产生化学电解液，若遇到高温会被蒸发，此时电容的电容值会减少，会造成电路运作失误的发生，使电源受到损坏。考虑上述问题，因此业界开始选用固态电容取代电解电容，以尽量缩减电解电容数量，如现今德州仪器的MR16方案已完全使用固态电容。而北美照明市场盛行的三极管交流电(TRIAC)调光功能，原本仅能用于传统灯源，但现今LED驱动IC设计厂商透过TRIAC的截波(TRIAC-chopped Waveform)转为DIM信号之后译码，即可支持100：1的调光比，实现LED灯源的TRIAC调光功能。 专家认为，北美已有相当比重的家庭使用调光器，为响应节能减排，TRIAC搭配LED光源的市场已开始萌芽，惟导通后须维持电流的一致性，否则将会出现闪烁现象，此外，安规也待确立，预计LED加上TRIAC的商品将于第三季问世。 着眼于LED调光器的需求量增长，德州仪器藉由IC控制法则达成调光匹配，以期分一杯羹。德州仪器将电源设计为线性驱动，其固定导通工作周期的控制法则会跟随正弦波的正常波形达成调光功能，德州仪器LED驱动IC功率因子(PF)大于0.96、电流谐波小于6%，另透过三极管交流电(TRIAC)配合调光功能。 由于LED灯具设计较为复杂，因此相对于车灯市场，对于高整合度和客制化方案需求量大。即便灯具大厂已设有电源与灯具部门，对于评估模块(EVM)的需求仍相当大，针对此一需求，德州仪器倾向推出更贴近实际应用的EVM，换言之，为提供配合客户主机板外观尺寸(Form Factor)的电路设计，其几乎等同于半成品的模块，因此获客户青睐。 发光效率/价格为LED车灯/主照明 系统设计发展窒碍 白光LED的发展带来前所未有的解决方案，设计人员现在有更大的弹性可尝试各类型的车灯外观，有特色的车灯甚至会逐渐成为汽车的标志。 若要安装LED作为标准的车头灯，整体系统需重新规划，如更成熟的温度管理、最佳化的高分辨率光学设备及连接汽车电力系统的最佳化电子设备，此外车灯未来所要面临的严峻挑战将来自车外应用亮度要求。 现今，车尾灯、第三剎车灯、方向灯、侧灯、近光灯及远光灯等车外照明应用均要求高流明数，而事实上，流明数取决于所用光学设备的效率，照明所采用的光学系统愈经济，显示应用所需的流明值愈低。第三剎车灯的要求为25～60流明、方向灯为50～120流明，依欧美或其它地区标准而订，此外，近光灯和远光灯需要高亮度，目前每颗LED的数值定为400流明，至于法令则要求车头灯流明值为1,500流明，同样此数据也依据使用的光学及温度系统方案而定。此外，昼型灯或其它车灯对于光源的均匀性要求也相当严格，但受限于LED物理特性，仍难以突破。 至于LED主照明方面，厂商普遍认为，LED主照明仍需要一段时间酝酿才会真正达成大量商品化，其中价格为关键点之一。此外，现今LED散热、电源驱动寿命与灯可匹配性、智能化控制及价格为LED灯具系统亟待克服的课题。 | |
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