LED按照亮度數(shù)值可分為高亮度及一般亮度兩大類。一般而言，LED發(fā)光亮度、發(fā)光效率與磊晶層的材料有直接關系，因此磊晶層材料可做為區(qū)分亮度的標準。高亮度是指使用四元化合物及GaN系化合物所制成的LED；一般亮度LED則是以GaN系以外的二元化合物及三元化合物所制成的LED。另外，法國市調公司Yole Développement也將每瓦功率輸出30流明以上的產(chǎn)品定義為高亮度LED(HB LED)。
由于高亮度LED的效率要高于傳統(tǒng)的白熾燈泡產(chǎn)品，但功耗卻遠低于白熾燈泡，使用壽命也比白熾燈泡長得多，且不會造成環(huán)保問題，因此高亮度LED的應用范圍極廣，除了液晶顯示器、液晶電視(LCD TV)及移動裝置顯示器所需的背光源外，顯示屏、LED照明、車用照明、手機閃光燈等都是高亮度LED可以大范圍使用的領域。
目前活躍于高亮度LED領域的廠商包括日本的日亞化學(Nichia)、夏普(Sharp)及豐田合成(Toyoda Gosei)；韓國的三星LED(Samsung LED)、首爾半導體(Seoul Semiconductor)及LG Innotek；美國的科銳(Cree)和Philips Lumileds，以及德國的歐司朗光電半導體(Osram)等。
需求看旺，產(chǎn)能滿載
在高亮度LED的需求變化方面，根據(jù)DIGITIMES Research的預計，2013年全球LED照明的市場規(guī)模將達254億美元，滲透率為18.6%。2013年照明應用將帶動高亮度LED產(chǎn)值成長15.8%，全球總產(chǎn)值將達到112.9億美元，其中，LED照明應用約占30%的比例。
從LED外延廠商的生產(chǎn)情況也可看到需求增加的趨勢。例如，臺灣晶元光電股份有限公司電的產(chǎn)能預計在3月能達到滿載，該公司副總經(jīng)理兼發(fā)言人張世賢表示，晶元光電看好今年的企業(yè)發(fā)展，將重點推動不可見光IR、戶外廣告牌超高亮度紅光LED，以及背光、照明特殊基板LED等三大新產(chǎn)品線。
張世賢表示，這三大產(chǎn)品線去年在晶元光電的總體營收中占的比例很少，但今年則預計可以達到15%，非常具有成長潛力。以兩吋晶圓計算，晶元光電月產(chǎn)33-34萬片，再加上廣稼光電的產(chǎn)能，等于每月再增加15-20萬片，預期在上半年將有機會實現(xiàn)滿載。
此外，由于LED照明今年的發(fā)展超出預期，因此，聚焦在高功率照明的光鋐科技接單狀況也十分良好，該公司有關負責人表示，今年3月的產(chǎn)能稼動率有機會拉升到滿載的水平。據(jù)了解，光鋐科技在去年新增兩臺紅黃光MOCVD機臺，并且針對部分舊有機臺進行了調整，因此整體產(chǎn)能有所增加。
隨著全色系超高亮度LED芯片生產(chǎn)企業(yè)三安光電股份有限公司一期建設的全面完成，以及二期建設的穩(wěn)步推進，公司產(chǎn)能也將在2013年大幅躍升，由年產(chǎn)LED外延片580萬片、芯片1,280億粒，提升至年產(chǎn)LED外延片1,000萬片、芯片3,000億粒的綜合生產(chǎn)規(guī)模。
三安光電近期成功發(fā)布了九款新產(chǎn)品，全面應用于電視背光、照明、植物生長等領域。其中包括S-45EBMUP GaN基LED功率型藍光芯片，光通量大于45lm，廣泛應用于40寸以上液晶背光及照明領域，其封裝后白光光效可達120lm/w，性能指標遠高于國家路燈100lm/w的要求。S-42R6MUXGaAs高亮度LED紅光芯片于TO-封裝后光強可達390mw，波長660nm，可使用于植物照明，以舒緩因全球氣候劇變所帶來的食物短缺。目前三安光電的LED產(chǎn)品被廣泛應用于室內外照明、背光、顯示屏、信號燈、電子產(chǎn)品及航天航空、太陽能發(fā)電等領域。
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高亮度LED指標有所突破
科銳公司(Cree)最近宣布其白光功率型LED再度刷新業(yè)界最高紀錄，根據(jù)科銳的報告顯示，在350mA驅動電流和相關色溫4401K的條件下，所測得的LED功效達到每瓦276流明。這個紀錄超越了科銳先前所創(chuàng)下的每瓦254流明的指標。該款XLamp LED產(chǎn)品采用科銳的SC
3 Technology平臺，此平臺在LED芯片架構及熒光粉特性上表現(xiàn)出優(yōu)良的特性，加上新型的封裝設計，可為業(yè)界提供先進的LED組件。
Cree白光功率型LED再度刷新業(yè)界最高紀錄
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對此，科銳先進光電部董事John Edmond表示，創(chuàng)新突破是科銳實驗室開發(fā)照明級XLamp LED產(chǎn)品的基石，高性能的LED不僅可以幫助實現(xiàn)新穎和更好效果的LED照明應用，同時還能夠降低LED設計的整體解決方案成本。
隨著高亮度LED芯片的開發(fā)成功，高亮度LED燈在效能上也不斷提升。東芝日前推出高亮度E-CORE系列LED燈，該照明產(chǎn)品與1000瓦的金屬鹵化物燈亮度相當。
東芝照明技術公司指出，該項高天花板照明燈具適用于工廠及倉庫等大型空間，可以替代目前功率為1000瓦的金屬鹵化物燈，以412瓦(平均功率為365瓦)的能耗獲得相同的亮度，耗電量僅為原來的35%左右。此外，該產(chǎn)品的壽命為6萬小時，約為金屬鹵化物燈的5倍，產(chǎn)品還內置有5-100%的調光功能，能夠更好的節(jié)能。
Toshiba推出高亮度E-CORE系列LED燈
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除了替代1000瓦的產(chǎn)品之外，東芝還將上市相當于250瓦(103瓦、平均耗電量為91瓦)以及400瓦(206瓦、耗電量為182瓦)的輕量型LED照明產(chǎn)品。在耗電量上，250瓦產(chǎn)品可削減約65%的電量，400瓦產(chǎn)品可削減56%的電量。各種亮度產(chǎn)品均備有2種配光型號，即廣泛照明墻面燈和地面照明中角配光燈，東芝的目標是所有型號產(chǎn)品的年銷售量預計達到4萬盞。
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LED驅動方案成關鍵動力
高亮度LED的效能表現(xiàn)有賴于驅動電路的完美搭配。近幾年來，LED驅動控制解決方案有了較大的變化，主要包括以下三個方面。
首先，目前市場上大多數(shù)LED驅動控制解決方案的性能有了明顯的提高，LED驅動電路的恒流性能、一致性以及各種保護功能都有了顯著的改善，如：恒流精度由原來的全電壓變化10%逐步轉向5%，甚至3%，LED的開關短路保護、過流保護等都已成為最基本的方案要求。
其次，LED驅動控制方案的成本大幅降低，近幾年LED照明飛速發(fā)展，LED驅動方案也隨之發(fā)展迅速，由于國內外大的照明廠商都開始涉足LED照明，對于方案成本非常敏感，促使LED驅動IC公司想盡辦法提高性價比，降低方案的成本。
另外，LED驅動控制方案由隔離型向非隔離型轉移的趨勢較為明顯，隨著燈具模具及外殼技術的發(fā)展，對于非隔離的安全性問題有了較大的突破。日本及中國市場對LED照明的需求日益旺盛，而非隔離產(chǎn)品低成本、高效率的特點得到了LED照明市場的青睞，因此近幾年非隔離方案的比重逐步增大。
針對照明LED驅動電路的發(fā)展，杭州士蘭微電子股份有限公司電源與功率驅動產(chǎn)品線負責人王棟表示，以上這些發(fā)展趨勢對于照明LED驅動電路提出了很高的要求，驅動電路生產(chǎn)廠家需要有敏銳的市場判斷能力，加快新產(chǎn)品的開發(fā)，才能適應于快速發(fā)展的LED照明市場的需求。同時，廠商需要有持續(xù)降低成本的能力，通過精簡線路和外圍元器件，有效降低生產(chǎn)成本，積極推動LED照明的普及發(fā)展。
在LED照明領域已深耕6年的士蘭微近年來推出了高PF、高效率的非隔離型LED照明驅動系列IC——SD690X，王棟表示，該系列憑借滿足全電壓輸入范圍、恒流精度高、批量一致性好等特點，得到了市場的高度好評。其中，SD6904S使用SOP7小型封裝，就可將大功率MOS集成在里面，滿足全電壓18W的輸出規(guī)格。SD690X系列主要應用在非隔離的T5/T8日光燈、球泡燈、筒燈等LED照明應用中。
另外，士蘭微還推出了隔離的SD6800產(chǎn)品，高PF、PSR的系統(tǒng)框架降低了外圍成本，主要應用在隔離型T8 LED日光燈、球泡燈中。
在產(chǎn)能部分，王棟指出，士蘭微是一家IDM企業(yè)，旗下不僅包含芯片設計，還可以進行芯片制造，目前一個月的硅晶片可以達到10萬片以上，每片硅晶片可以產(chǎn)出高于10K左右的芯片顆粒，所以產(chǎn)能不成問題。未來一年，士蘭微LED驅動電路部分的產(chǎn)能將擴大4-5倍，以滿足市場需求。
在2013年，士蘭微將再接再厲推出可控硅調光電路、非隔離低成本方案、隔離低成本方案、線性驅動電路、低THD低紋波的驅動電路產(chǎn)品，后續(xù)還將針對智能LED照明控制方案進行研究。
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近幾年，高亮度LED驅動電路的增長速度較快，王棟預計2013年上半年會比同期增長30-40％，價格也會隨著量的增長而降低。在大型照明公司對驅動IC低成本要求的趨勢下，國內幾家IC供貨商的競爭將加劇，IC價格會逐步降低，但會有性能更優(yōu)秀的新品不斷推出。
凌力爾特(Linear Technology)近期所推出的LT3791驅動控制器可提供超過100W的LED功率，此組件采用四個開關的升降壓控制器拓撲，無論輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓都可運作，提供1 A至高達幾十安培的恒定電流。此外，LT3791還提供±4%的LED電流準確度以及±1.5%的輸出電壓準確度，確保達到最佳的LED 解決方案效能。
Linear開發(fā)的LT3791驅動控制器可提供超過100W的LED功率
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凌力爾特指出，該控制器能穩(wěn)定LED的電流，無論輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓，LED燈串的電壓可以高達52V。其恒定頻率、強制連續(xù)電流模式架構允許頻率在200-700kHz的范圍內調整或同步。降壓或升壓工作下，上端MOSFET無需重新整理切換周期。LT3791還提供輸入電流監(jiān)控器、LED電流監(jiān)控器以及開路或短路LED故障保護功能。
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另外值得一提的是，奧地利微電子公司(AMS)于最近宣布推出一款新型智能LED驅動器，可大幅提高手機相機的閃光燈亮度，且不會使手機電池低于最低工作電壓而造成過度放電。
該公司資深市場經(jīng)理Ronald Tingl表示，這款AS3649 LED驅動器采用創(chuàng)新的“診斷脈沖”技術，可在每次閃光燈操作前持續(xù)控制高電流約幾毫秒時間。透過脈沖，驅動器可以測量手機電池各端點間的瞬時電壓，借此取得電池維持閃光燈驅動器所需要的最高電流值，最高可達2.5A，在使用閃光燈時不需降至最小電壓來觸發(fā)手機重新啟動。
AMS推出的LED驅動器可提高手機相機的閃光燈亮度
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Ronald Tingl指出，受益于奧地利微電子的模擬傳感技術，AS3649能精確地測量電池的電壓和電流，使其能在任何特定條件下做到精確的校準，獲得最佳的LED驅動電流。另外，使用AS3649的手機不需采用超級電容器這類笨重的輔助電源。他強調，AS3649專為使用更高亮度LED的下一代手機相機而研發(fā)，可為單個LED提供高達2.5A的電流，或為兩個LED分別提供高達1.25A的電流。AS3649通過電流源以及一顆板上NTC(溫度傳感器)來提供有效的熱管理，若偵測到溫度超過默認值，則會自動降低LED驅動電流。
整體而言，推動高亮度LED產(chǎn)品的關鍵動力是更優(yōu)質的LED控制器解決方案，高亮度LED產(chǎn)品在設計時還要面對散熱管理、驅動方案、拓撲架構和已有基礎設施等因素的挑戰(zhàn)。尤其是在LED照明方面，要替代現(xiàn)有的可調光白熾燈或鹵素燈光源，驅動系統(tǒng)不僅需要與現(xiàn)有的調光開關一起工作，而且必須可復制現(xiàn)有光源的調光性能，這將是高亮度LED控制及驅動方案廠商在產(chǎn)品開發(fā)上所要解決的主要問題。
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責編：Quentin
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