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三大创新驱动技术助力LED照明进入大众市场

 LED照明市场的发展趋势  

  Lance对LED室内照明市场发展趋势提出了3点预测:首先,得益于LED灯具价格的不断下降,2014-2015年LED照明将会进入爆发式增长阶段。其次,整个市场将从非调光转到调光。最后,无线可调光LED灯出现。  

  “2012年LED灯成本不断下探。在美国市场,主流的60W 可调光LED灯泡价格已经由2011年的$40/只降到$20/只,2013年还会降至$10/只,而到2015年预计会到达$5/只的替代临界价格。所以2013年将是这一市场的关键年,而整个室内照明市场将在2014-2015年进入爆发式增长阶段。”   

  他还指出,成本在非调光灯泡和调光灯泡之间的差异正变得越来越小,主要的成本差别在于驱动。例如驱动方案调光与非调光的成本差异仅为20%,所以这推动了LED照明市场转向调光。在美国,所有主流的零售渠道已经都转向调光方案,“去年,飞利浦推出了智能照明系统Hue,虽然价格非常高,但是市场的反映非常好。智能照明系统在2013年将会得到进一步发展。”  

  至于LED商业照明市场的发展趋势,Lance指出:第一、产业普及化在加速,如采用LED灯的商场、酒店、零售业、户外装置在增多,“举个例子,如美国的沃尔玛超市已经全面采用LED照明,其使用的Cree最新的LED照明灯具的商业回报周期已经缩短至1年左右。”  

  第二、基于DALI(数字化可寻址调光接口)标准的数字调光也开始在商业照明方面普及。DALI在10年前起源于欧洲,现在正得到普及和加速增长,在LED领域已经站稳了脚跟,并从欧洲向亚洲转移。它针对LED特定的功能,不只是调光,也可以调色。  

  LED照明走向大众化的三只“拦路虎”  

  尽管LED灯泡的价格在不断下降,但LED照明对普通消费者而言现在依然是昂贵的。成本居高不下,并且LED驱动电路的体积过大,成为LED照明走向大众的第一只“拦路虎”。 

  替代可调光A19 60W 灯泡的LED 灯泡成本目前在$7-8左右。而这其中LED光源和驱动的成本占整个LED灯泡成本的第一和第二位。好消息是去年LED光源的价格下降了很多,不过由于以往LED驱动电路技术还没有很大的革新,所以LED灯泡的成本还是一直居高不下。  而LED驱动电路的体积也是个问题。日本是LED照明消费最大的国家之一,其最普及的灯泡E-17体积非常小。还有在欧洲非常火的GU10灯泡,同样体积非常小。而受限于有限的空间加之对LED散热的要求,要将LED驱动电路放进E-17或GU10这样小的灯泡是非常困难的事情。  

  LED照明走向大众的第二只“拦路虎”就是和现有照明架构的兼容性问题。这里最重要的就是可控硅调光器(dimmer)。市场上各种各样的调光器内部的工作原理并没有统一的标准。所以,当把LED驱动电子放入LED灯泡中时,就很难与各种调光器兼容。  

  “大家知道可控硅调光是非常古老的技术,它主要是给白炽灯使用的。一般的消费者去购买时,并不懂得把与其配套的调光器换掉。所以,当你用LED灯泡替换掉白炽灯灯泡的时候,性能就会有影响。例如,当你装了LED灯泡后,你会发现调到最低的时候并不是那么低,还可能会闪烁,更糟的是当调到光源最低时就再启动起不来。这就给消费者的使用带来很大的不便。”Lance进一步指出。  

  LED照明走向大众的第三只“拦路虎”当属消费者意愿。说LED可以节能、省电费,但是只有推出不一样的产品,才能激发消费者的购买欲望。“消费者期望值很高。毕竟一个白炽灯的价格低于50美分,而LED灯泡是10美金,所以消费者对附加值的期望就很高了,就像当初苹果iPhone推出时一样。而Marvell的驱动方案不只能够调光、还能够调色,若将这种额外的价值提供给消费者,就会让他们觉得买的值!” Lance表示。  

  LED照明普及化的关键在于LED驱动技术的创新  

  面对上述LED照明普及化过程中的诸多挑战,对策又是什么呢?  

  “我们认为LED驱动电子在整个LED照明商业普及化过程中担任了最重要的角色。原因有三:第一、LED驱动技术是确保和现有照明系统兼容的一个关键技术;第二、对LED照明的成本也很重要(LED驱动成本位居整个LED照明成本的第2位);第三、是否能够增进用户的体验?” Lance指出。  创新一:数模混合架构可轻松实现业界最好的调光效果  

  既然LED照明普及化的关键在

  于LED驱动技术的创新,那么接下来就来看看在这方面都有些什么?  

  数模混合架构是在LED驱动技术上的重要创新之一,所谓混合架构就是每个芯片里面都有DSP内核,可以运行算法。除了DSP内核,芯片内部还有一个OTP,内存可编程。程序并不需要用户自己写入,而是有一个开发工具,其中所有的算法都是固化的。有了这个OTP就可以调整驱动芯片的调光曲线。另外一个关键点在于,与利用单片机运行算法不同,这不需要开发软件。  

  创新二:更小尺寸、更低BOM成本、更高效率的Buck-boost非隔离方案。前文提到,为了帮助OEM和ODM适应各种外形尺寸的LED灯,例如A19、PAR、BR、E17, GU10和Candle,而且不会有损调光性能,要求LED驱动电路板面积尽可能的小。通过采用新型混合信号架构和信号处理技术,及尽可能多的将模拟器件集成到LED驱动芯片内部,可实现将LED驱动电源所需组件数减少一半以上,从而极大地减小了所需的电源体积。  

  特别需要提到的是,除了Fly-back 拓扑结构,新驱动器还可以支持Buck-boost拓扑结构,这是一种非隔离的驱动解决方案,驱动电路尺寸可以比Fly-back拓扑更小、BOM成本更低许多,而驱动效率则更高许多。  

  “我们建议客户在高电压低电流LED负载采用非隔离解决方案,这样驱动效率将达到最大化。”Lance强调,“非隔离方案可以直接用在GU10, Candle 和EE17 等非常小尺寸标准的灯泡中,支持这些小尺寸灯泡是优于市面上其他解决方案的扩展应用。”而众所周知,GU10和Candle是目前出货量最大的最主流LED灯泡,同时也是各大OEM以及ODM厂商迟迟无法找到合适方案的最棘手的产品。     

  创新三:在LED驱动中加入智能网络控制  戴伟立女士在CES 2013上曾表示,将在2013年进一步发挥强大整合实力,为消费者提供美满互联的生活。这里的互联是关键,而将网络控制功能加入LED驱动就能才能实现真正意义上的智能照明。  

  基于前文提到的全球第一款双通道智能LED驱动芯片,早在2012年就有公司开发了一个业界唯一的智能驱动架构(Smart LED Driver),其好处具体来说是可以选择不同的配置方案。  

  Lance在本次媒体研讨会上畅想了几个应用:“LED灯泡本来已经节能了,加上控制后会更加节能。例如今天加班比较晚,就可以利用手机将家里的灯关掉,在到家前5分钟再开启,这不光是节能,而且非常方便。在美国还有一个性能,全家度假时怕小偷上门,就可以把灯打开,一定程度上防止小偷光顾。”  

  “因为现在市面上有很多不同的控制方案。可是客户需求会有差异,所以我们出台的该架构,通过更换接口统一的控制模块,实现不同控制方案的兼容和替换” Lance进一步指出。  

  基于这样的架构,有公司设计了DALI的控制平台。DALI软件支持最新版本的DALI标准。DALI端点堆栈提供配置、分组调度、场景管理,并与最新驱动集成以提供各种照明控制功能,包括打开/关闭控制、深度数字调光、CCT控制、温度补偿、校正、照明装置监控和能耗估算。此外,这套DALI控制架构还可实现对基于Web Serve 的管理用户界面控制  

  对于室内照明平台,“ 业内公司计划在今年下半年会推出基于Zigbee Light Link (ZLL)协议标准的方案,作为一种低功耗、低成本技术,它在LED照明平台等智能家庭相关产品,将会得到很好地应用。”Lance表示。  

  Lance在演讲最后总结道:“自第一款深度调光的驱动芯片问世以来,市场反馈非常好,主流的照明公司或者已经量产,或者正在准备量产。中国市场对智能化照明是非常重要的一部分,因为整个LED照明产业中有90%企业在中国。我们也会持续投入支持资源,帮助推动LED照明的普及,助力中国LED照明产业成长。”