照明(包括家庭照明、装饰照明以及特殊照明)、液晶电视背光及汽车内外灯照明应用已成为的LED发展方向,但LED照明还将面临电气和机械工程两方面的技术挑战。
继各类LED指示灯应用(包括PC)之后,手机已成为LED的第二大应用。手机的按键、LCD屏都需要用LED做为背光源,照相手机的闪光灯也需要高亮度的白光LED。不过,随着手机普及率和保有量的提高,以及人们节能环保意识的增强,照明(包括家庭照明、装饰照明以及特殊照明)、液晶电视背光及汽车内外灯照明应用已成为的LED发展方向。
例如,奥迪2004A8型汽车已采用大电流LED阵列作为白天行车灯(DRL),很多中档汽车都用彩色LED阵列作为刹车灯/转向指示信号灯。而随着LED大功率管的问世,LED灯走向普通照明即将成为现实,LED路灯已率先在某些城市开始试用。
“但这些领域也给LED照明提出了新的工程要求,LED照明将面临电气和机械工程两方面的技术挑战。”Zetex公司CEO Hans Rohrer在近日接受《电子系统设计》采访时表示。
这些应用要求LED具有更大功率,从而使得驱动电流也越来越大,这不仅提高了对驱动电路IC和相关器件的要求,也要求LED基座(socket)具有更好的散热和功率性能。这要求设计工程师从整个系统的角度考虑每个部件的设计。此外,不同的应用对LED的驱动、控制、自动调光、电路保护也有不同的要求。
以汽车应用为例,在汽车内部有几种采用各种类型LED的照明模块,有些是单个LED,导航仪表板背光照明等另一些应用则需要LED阵列。这给大电流LED汽车应用中的LED驱动器集成电路提出了很多非常严格的性能要求。不管输入电压或LED正向电压如何变化,LED驱动器都必须提供恒定电流以保持一致的亮度,而且必须高效率地工作,并能抵抗汽车环境中的各种干扰。
而在LED手电筒应用中,设计工程师目前还要解决体积和功率、散热之间的问题。据了解,目前LED手电筒采用的LED功率基本上是1W,3W 手电筒的应用一直还存在一些难点,因为3W LED灯本身需要散热,散热装置的体积大,从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。
图1:Zetex的 LED驱动解决方案与1个1W的LED一起放置在一个小巧的灯座中。
在基于Zetex解决方案的 LED手电筒中,包括升压转换器、高压晶体管、电容、电阻器件在内的电路板只有食指甲大小,并与1个1W的LED一起放置在一个小巧的灯座中。该公司还计划将LED灯、驱动电路、电压转换电路等集成在一个模块中,以实现更小型化的LED照明设备。
图2:LED手电筒灯座(集成了LED灯和驱动电路)只有食指头大小。
尽管LED照明应用,特别是大功率照明技术还面临种种挑战,但LED照明市场的商机无限,预计在2005年到2010年,白光LED市场的复合增长率超过20%。Hans Rohrer说,“目前Zetex销售收入的10%来自照明应用,预计未来五年内,Zetex的LED应用相关产品的销售收入年增长速度将大于50%,甚至在高速增长期达到100%,200%。”
但他坦言,这个极具吸引力的LED照明市场已十分“拥挤”,很多公司都在提供各种各样的产品和解决方案。与IC巨头厂商相比,Zetex公司还只算是一条小鱼,因此必须有自己的小鱼生存法则,那就是永远处于技术和市场的前端,快速推出满足市场需求的差异化技术和产品。
比如,该公司新推出的LED 驱动器能达到350mA的输出电流,支持多达8个1W的LED链路串。它仅需一个外置电阻器能够准确设定输出电流,从而简化大功率LED的驱动过程。ZXLD1350的工作温度为–40℃至+105℃,温度容限较同类解决方案高出20%以上。它还能支持30V连续电源电压和40V浪涌电压,适用于要求最为严格的工业或汽车应用。
“事实上,LED驱动器的市场竞争非常激烈,单个产品的价格很低,因此加强与产业上下游的合作,推出整体解决方案,提升产品价值,是一个重要的市场策略”。Zetex亚太区销售副总裁李锦华表示,“这款展示的LED手电筒便是Zetex与Philips公司合作的结果,它采用了Philips公司提供的LED灯等技术”
从宏观上讲,LED驱动器的中、长期发展有两个分支,一种面向低电压应用,一种控制高电压区域,并朝着多电压、大电流的方向发展。低电压应用的LED驱动器采用Bipolar工艺,Zetex自己便具有Bipolar工艺,这是其它厂商所没有的优势。高电压应用的LED驱动器采用CMOS工艺,Zetex已与TSMC进行这方面的合作。
“为了使继续保持技术和市场领先地位,Zetex近期已先后将两位业界资深专家揽入管理高层,一位是Zetex亚太区销售副总裁李锦华,另一位便是曾任职于Freescale的业界资深专才CTO Franz Riedlberger 博士。”Hans Rohrer高兴的介绍道。
目前Zetex已在深圳设立了办事处,该公司还将计划在上海等中国其它地方设立办事处,以更好地为中国市场提供更贴近需求的差异化产品和服务。除了LED照明应用外,Zetex还为音频、直播卫星(DBS)、电机控制及通用电源管理提供广泛的高性能器件。