ＬＥＤ產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況

王　瑩

摘要：在今年4月LED驅(qū)動器、材料企業(yè)群訪基礎(chǔ)上，又訪問了LED驅(qū)動器廠商杭州士蘭微電子、臺灣茂達(dá)電子、美國O2科技，還有LED制造商Cree、LED顯示屏制造商兆光科技和燈具制造商奧的亮，請他們從不同角度介紹了當(dāng)今LED市場和技術(shù)潮流。

關(guān)鍵詞：LED；驅(qū)動；高亮度；背光；照明

據(jù)iSuppli分析，在我國政府刺激政策的推動下，中國LED驅(qū)動器市場預(yù)計(jì)將在2009年繼續(xù)增長，并在2013年以前以4.4％的復(fù)合年增長率擴(kuò)張。

外商目前控制著中國的LED驅(qū)動器IC市場：2008年以來，越來越多的國有企業(yè)開始進(jìn)入LED驅(qū)動器市場，例如IDM(集成器件制造商)

杭州士蘭和上海貝嶺等。與此同時(shí)，臺灣LED產(chǎn)量居全球之冠，產(chǎn)值僅次于日本，排名第二。

《電子產(chǎn)品世界》在今年4月曾報(bào)道了部分活躍在我國的外商。在最近，筆者又訪問了部分LED驅(qū)動器供應(yīng)商、LED制造商、LED顯示屏和燈具制造商，請他們介紹了當(dāng)今LED市場和技術(shù)潮流，以饗讀者。

LED驅(qū)動器廠商的戰(zhàn)略

LED市場主要在顯示屏、背光和照明等領(lǐng)域

LED在單色屏、雙色屏和全彩屏領(lǐng)域發(fā)展已非常成熟。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度看，從顯示屏制造－系統(tǒng)開發(fā)－LED芯片開發(fā)－LED封裝－LED驅(qū)動IC開發(fā)等非常完整。LED驅(qū)動ICE經(jīng)基本成為一種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其發(fā)展進(jìn)入了平穩(wěn)期。杭州士蘭微屯子股份有限公司設(shè)計(jì)所副所長兼電源及功率驅(qū)動產(chǎn)品線總經(jīng)理吳建興闡述了上述觀點(diǎn)。

吳總認(rèn)為，LED背光在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、Power DVD等小尺寸屏上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，近幾年也不會有很高的年復(fù)合增長率。隨著LED光通量的提高、成本的降低，以及LED具有的綠色環(huán)保(CCFL冷陰極熒光燈背光含汞)、色域范圍廣、可進(jìn)行局部調(diào)光等優(yōu)勢，符合我國目前對于LCD TV高清節(jié)能的發(fā)展需求。在國際市場，尤其是在中國市場，LED背光市場的增長點(diǎn)將集中在筆記本、液晶電視等中大尺寸屏上的應(yīng)用。

臺灣茂達(dá)電子營銷處副處長古瓊景給出了一組數(shù)字：在諸多報(bào)告及上半年的出貨記錄顯示，當(dāng)前照明市場對LED驅(qū)動的需求，從2009年到2011年，以筆記本電腦背光IC及室內(nèi)照明的復(fù)合成長最高，分別是39％及35％，出貨量以智能手機(jī)背光IC為最多。所以在未來三年，市場應(yīng)該還是以這三個(gè)應(yīng)用為主軸來發(fā)展。

LED驅(qū)動器的熱點(diǎn)技術(shù)

士蘭微的吳建興說，散熱和光的方向性在LED照明中是必須考慮的問題。采用小電流的多個(gè)LED方案，可有效解決散熱問題，同時(shí)改善LED照明中光的方向性問題。另外，目前小電流LED芯片的光效率要高于大功率LED芯片。高功率大電流驅(qū)動應(yīng)用與小電流的驅(qū)動應(yīng)用則是相輔相成、互為補(bǔ)充的，主要還是需要根據(jù)不同的應(yīng)用市場去區(qū)分。

相對于低亮度LED驅(qū)動而言，高亮度LED驅(qū)動一般會更多應(yīng)用在高壓大電流狀態(tài)，對于工藝制程及電路的可靠性設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)中，必須更多考慮電路在各種狀態(tài)下確保其安全性。而低亮度LED驅(qū)動產(chǎn)品如果應(yīng)用在顯示領(lǐng)域，需要更多考慮數(shù)據(jù)傳輸及恒流瞬態(tài)響應(yīng)能力。

臺灣茂達(dá)的古瓊景處長則從高亮度LED和低亮度LED的區(qū)別談起。他指出，高亮度LED驅(qū)動與低亮度LED驅(qū)動在技術(shù)上有許多不同的應(yīng)用要求，主要是安全規(guī)范的差異和成本的要求。高亮度LED驅(qū)動要求安全性要高，不管隔離式或是非隔離式架構(gòu)，都要符合安全規(guī)范，相對單價(jià)就可以拉高，驅(qū)動效率就可以相對做好一些。低亮度LED驅(qū)動因?yàn)橐蟮统杀?，所以會犧牲掉一些效率或是功能，只要符合基本需求即可。不過，二者技術(shù)上是沒有太大差異，就是主要在安規(guī)和成本上取得一個(gè)平衡。

應(yīng)對LED IC的挑戰(zhàn)

“LED驅(qū)動市場目前有很多廠商進(jìn)入，這說明大家都看好這一領(lǐng)域的發(fā)展，但是并不是說進(jìn)入這一領(lǐng)域就一定會分一杯羹?！笔刻m微的吳建興提醒道，“目前市場上供貨較多的還是一些有很強(qiáng)研發(fā)實(shí)力的公司，產(chǎn)品有創(chuàng)新力，性能優(yōu)良，可靠性高，技術(shù)支持到位，并且有持續(xù)提高產(chǎn)品性能的能力。在競爭日趨激烈的情況下，企業(yè)要做到持續(xù)創(chuàng)新、壓縮成本、提高品質(zhì)，才會在眾多的廠商中脫穎而出。”

茂達(dá)認(rèn)為LED IC的挑戰(zhàn)主要在以下幾個(gè)方面：

·啟動重置(POR)、軟啟動、過電流與過溫保護(hù)，LED開路保護(hù)短路等，雖為挑戰(zhàn)，卻也是電源IC廠商所擁有的機(jī)會：

·需要彈性I／O電壓，應(yīng)用方便：

·符合環(huán)保意識，開發(fā)高能效產(chǎn)品，減少開發(fā)過程。

LED細(xì)分市場

LED照明

臺灣茂達(dá)的古瓊景說，在照明市場，盡管LED照明市場滲透率仍不到2％，然而LED照明已可望切入在營業(yè)場所的局部重點(diǎn)照明之應(yīng)用市場。目前，影響LED照明壽命的決定因素在于電控及IC設(shè)計(jì)，例如LED路燈故障的原因中，有90％在于電控系統(tǒng)故障。

“照明市場對LED驅(qū)動的需求是可靠、高效(包括功率因素)、低成本、小體積，因此要求LED驅(qū)動設(shè)計(jì)針對特定的應(yīng)用市場、如LED路燈、LED射燈、LED日光燈、LED燈泡等開發(fā)一系列的LED驅(qū)動產(chǎn)品，這是LED驅(qū)動在LED照明市場的發(fā)展趨勢?！笔刻m微的吳建興說，“相信隨著LED照明價(jià)格的降低以及性能的提高，LED照明勢必會全面進(jìn)入潛力無限的家居照明?！?/p>

對于LED照明的整體設(shè)計(jì)，奧的亮中國總經(jīng)理項(xiàng)威指出：“供電設(shè)計(jì)、熱管理、光學(xué)方案、數(shù)字控制、機(jī)械設(shè)計(jì)等LED技術(shù)整合應(yīng)用中的各種技術(shù)的發(fā)展，將使LED照明應(yīng)用能輕松替代常規(guī)照明產(chǎn)品?！?/p>

關(guān)于中國LED照明產(chǎn)業(yè)，中國照明電器協(xié)會半導(dǎo)體照明委員會主任、科銳(Cree)公司中國區(qū)總經(jīng)理唐國慶解釋說，總的來看，中國LED從無到有，從低水平到較高水平，經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展階段，但是要進(jìn)一步往高效節(jié)能的照明方向走，就必須要有功率型的芯片，這是核心部分。

目前國內(nèi)的外延材料和芯片制造水平與國際相比還有相當(dāng)?shù)木嚯x。其次，封裝技術(shù)也是很關(guān)鍵的，因?yàn)榫退阌辛诵酒?，封裝水平提不上去也會存在很大問題。另外，中國LED行業(yè)還有一個(gè)較大的不足，就是缺乏高端頂尖人才。

室內(nèi)照明亟待成長

目前，LED在室外照明工程中的示范應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，但在室內(nèi)照明工程的應(yīng)用卻尚處在初級階段。照明協(xié)會、Cree的唐國慶解釋說，這一方面是因?yàn)榱髅鞒杀咎?，另一方面也是因?yàn)長ED室內(nèi)照明的產(chǎn)品種類還太少，照明設(shè)計(jì)人員苦于缺乏靈活的設(shè)計(jì)選擇，這給室內(nèi)照明產(chǎn)品的進(jìn)一

步推廣設(shè)置了障礙。而實(shí)際上，隨著發(fā)光效率的不斷提高，室內(nèi)照明將是LED產(chǎn)業(yè)中增長最決的領(lǐng)域之一。

從產(chǎn)品上來看，業(yè)界會開發(fā)出更小封裝、更大功率的LED照明產(chǎn)品。同時(shí)，隨著半導(dǎo)體生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，LED產(chǎn)品的價(jià)格成本也會逐步下降，家居LED照明產(chǎn)品也將會得到普及。

LED顯示屏和背光

凹凸(O2 Micro)科技(中國)有限公司開發(fā)總監(jiān)李勝泰從LED的源頭娓娓道來：歷經(jīng)近三十年的發(fā)展，LED如今已經(jīng)由外部熒光涂層開發(fā)出白光LED，成為市場上極受矚目的新興光源。LED現(xiàn)階段的發(fā)展著重于其發(fā)光效率(1m／W)的提升，期望未來能以較少顆數(shù)的LED達(dá)到同等亮度，從而逐步降低整體系統(tǒng)成本，并使此新光源得以普及。以現(xiàn)今市場上之42英寸LED TV為例，需要400～500顆LED。

影響發(fā)光效率兩項(xiàng)關(guān)鍵因素為：內(nèi)部量子效率(Internal QuantumEfficiency，IQE)以及取光效率(LightExtraction Efficiency，IEE)。IQE為LED組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率；LEE則為實(shí)際在組件外部可以測量到的光子數(shù)目。LED在電光轉(zhuǎn)換的過程中，未轉(zhuǎn)變成可見光的能量便以熱的形式顯現(xiàn)；因此，散熱技術(shù)為當(dāng)前LED發(fā)展需主要克服的難題。

現(xiàn)今的趨勢，大尺寸背光應(yīng)用多使用1～3W高亮度LED，此區(qū)塊較受重視亦面臨最多瓶頸，高電流的平衡及其效率。業(yè)界目前一般的應(yīng)用以線性模式作電流平衡，此種方式在達(dá)成良好平衡時(shí)會使固定功率消耗在主動開關(guān)上，并隨著整體輸出的功率增加而上升；當(dāng)LED大于1W時(shí)，線性電流平衡電路即顯得不適用。

然而，在開關(guān)式平衡電路能有至少80％轉(zhuǎn)換效率的表現(xiàn)下，其對大功率的應(yīng)用便比線性模式僅70％左右的效率來得適合許多。例如，O2 Micro所提供的OZ9986，即是針對開關(guān)式平衡電路應(yīng)用所推出的產(chǎn)品。

高清LED顯示屏趨勢

Lighthouse(兆光科技)中國區(qū)總經(jīng)理吳志輝主要介紹了高清LED顯示屏方面的趨勢。

·高清是LED顯示屏發(fā)展的主流。隨著LED高清顯示技術(shù)的成熟以及成本的下降，高清方案將成為客戶的首選。

·產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化。隨著產(chǎn)品定制化的出現(xiàn)，LED顯示屏的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。

·公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高。

·LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化也是亟待解決的一個(gè)問題。

LED顯示屏市場前景的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)一技術(shù)的成熟、市場的成熟，成本的控制。液晶技術(shù)有尺寸和成本的雙重限制。背投、前投則無法媲美LED屏的顯示效果以及壽命。隨著LED產(chǎn)品價(jià)格的迅速下降，LED顯示市場將會有一片越來越廣闊的天空。

LED及驅(qū)動器企業(yè)及新產(chǎn)品展示

士蘭微士蘭明芯是士蘭微投資的開發(fā)LED芯片的公司，很早就開始關(guān)注LED驅(qū)動芯片的應(yīng)用，已成功開發(fā)了應(yīng)用于LED彩屏系列、MR16射燈LED驅(qū)動系列。目前重點(diǎn)開發(fā)方向是LCD監(jiān)視器／TV背光驅(qū)動方案、與太陽能相關(guān)的LED照明方案及整體路燈解決方案。

士蘭微LED驅(qū)動產(chǎn)品采用IDM模式，擁有處于國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的BICMOS和BCD的成熟工藝平臺及設(shè)計(jì)模塊，產(chǎn)品開發(fā)周期快；另外在AC-DC、DC-DC領(lǐng)域研發(fā)的積累是對類似技術(shù)領(lǐng)域的LED驅(qū)動的技術(shù)支持。

茂達(dá)電子茂達(dá)的優(yōu)勢在于產(chǎn)業(yè)鏈較完整。旗下負(fù)責(zé)LED IC產(chǎn)品的綠達(dá)整合了LED照明事業(yè)，成立綠明科技，負(fù)責(zé)LED照明系統(tǒng)模塊及燈具研發(fā)設(shè)計(jì)；另外，旗下異能科技也將進(jìn)軍LED照明電控市場，整合集團(tuán)之力，爭奪LED照明市場大餅。茂達(dá)旗下的綠明科技的專長在于散熱技術(shù)、電控以及二次光學(xué)設(shè)計(jì)，可根據(jù)終端產(chǎn)品的需求，回饋給上游的兄弟公司——綠達(dá)及異能，而綠達(dá)及異能將可依據(jù)綠明之需求，設(shè)計(jì)出適合的電控及IC。

在具體產(chǎn)品方面，茂達(dá)在手機(jī)背光、筆記本電腦背光、室內(nèi)照明以及戶外照明等領(lǐng)域已經(jīng)耕耘多年，茂達(dá)電子推出白光LED控制器解決方案，建議采用APW7128、APW7136、APW7137、APW7209、GK8210等電源管理IC，以上產(chǎn)品具有體積小、發(fā)熱量低、耗電量小、壽命長、反應(yīng)速度快、環(huán)保并可平面封裝易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，適用于掌上型裝置解決方案。

O2科技O2 Micro的控制IC皆以將轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化的架構(gòu)為發(fā)展宗旨。LED在背光方面的應(yīng)用，復(fù)合式的串并聯(lián)為主要設(shè)計(jì)方式，在此應(yīng)用上，無論是升壓或降壓架構(gòu)，O2 Micro的產(chǎn)品皆提供平衡性達(dá)2％以內(nèi)的設(shè)計(jì)，使每串電流近于一致。此外，一般監(jiān)視器屏幕或筆記本電腦用戶多在較低亮度的情況下操作，而O2 Micro的控制IC無論在高或低亮度皆能有高效能的表現(xiàn)，確實(shí)達(dá)到在實(shí)際使用上能延長電池壽命。

現(xiàn)行的LED背光多由一穩(wěn)定DC輸入至升壓或降壓架構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生LED所需的驅(qū)動電壓。然而，此種可稱為“二極轉(zhuǎn)換”的方式。盡管每一級皆達(dá)80％效率的水平，整體系統(tǒng)的輸出亦只有80％×80％=64％的效能：因此，O2 Micro提供新式“一極轉(zhuǎn)換”的結(jié)構(gòu)，由OZ9987(PWM控制IC)輸出適當(dāng)電壓至O29984(電流平衡控制IC)以穩(wěn)定控制各串LED電流，并減少在多層級轉(zhuǎn)換上造成的效能損失。

Cree Cree擁有一系列室內(nèi)照明產(chǎn)品，例如LR6-230V輸出光通為6501m，輸入功率為12W，顯色指數(shù)為95，在光照效果不變的情況下，較傳統(tǒng)照明燈具可以節(jié)省超過80％的電能。

在發(fā)光效率上：LED發(fā)光效率較低，大部分電能轉(zhuǎn)換成了熱能，光強(qiáng)和亮度不夠。最近Cree基于最新的創(chuàng)新型芯片技術(shù)同步推出了業(yè)界領(lǐng)先的XLamp XP-E全彩封裝產(chǎn)品和XP-G白光產(chǎn)品。其中，XLamp XP-G LED是目前業(yè)內(nèi)較高效的產(chǎn)品，光通量為139lm@350mA，并且當(dāng)驅(qū)動電流在350mA時(shí)，光效可達(dá)1321m／W；當(dāng)驅(qū)動電流為1A時(shí)，光通量可達(dá)3451m，其亮度與效率分別比最亮的XR-ELED高出37％和53％。另外，XLamp XP-E彩色LED不僅可提供比Cree同類產(chǎn)品的光通量更高，封裝尺寸更小。

奧的亮奧的亮使得LED不再僅僅是一種特殊產(chǎn)品，而且是較好的通用功能性照明解決方案。

奧的亮LED照明產(chǎn)品推薦：“筒燈150”，和傳統(tǒng)的2×10W節(jié)能筒燈照度相當(dāng)，可廣泛使用在辦公樓或零售商鋪等環(huán)境。超薄結(jié)構(gòu)，可安裝在各類天花板。

兆光科技4mm像素間距的P4屏幕是高清LED顯示屏的典范，P4擁有超高分辨率、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、輕巧，采用M4色彩均勻技術(shù)，非常適合近距離觀看，且易于配置和維護(hù)，系室內(nèi)高清播放的首選之一。

兆光科技今年全新推出的HELIOS(High Efficiency LEDInformative Operations System，高效LED信息操作系統(tǒng))，是一款功能強(qiáng)大的新型數(shù)碼廣告顯示解決方案，可廣泛應(yīng)用在各種戶內(nèi)戶外場所。HELIOS內(nèi)置顯示單元采用6mm像素間距，3000nit(尼特)亮度LED面板，可動態(tài)顯示廣告內(nèi)容。HELLOs結(jié)合了先進(jìn)的內(nèi)容控制、管理與發(fā)布技術(shù)，堅(jiān)固耐用并且采用防水設(shè)計(jì)。