《電子技術(shù)應(yīng)用》
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2011年主要LED驅(qū)動電源IC現(xiàn)狀分析

2011-10-09

  led驅(qū)動ic主要控制電流,沒有好的驅(qū)動IC,led照明的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。當(dāng)LED照明應(yīng)用市場低于預(yù)期,LED產(chǎn)品價格呈現(xiàn)過快降速時,各大LED驅(qū)動IC業(yè)者異?;钴S,大推新品、舉行技術(shù)研討會、頻頻曝光。預(yù)計2015年上千億美元的中國LED照明市場,成為他們先發(fā)制人、提早布局的熱土。

  德州儀器、臺灣聚積、美國安森美、恩智浦、PI、美信、盛群半導(dǎo)體等LED驅(qū)動IC供應(yīng)商卯足力氣、加大火力攻入中國市場。一時之間,戰(zhàn)火硝煙,群雄逐鹿。LED驅(qū)動IC業(yè)者如何在硝煙彌漫中HOLD住商機、HOLD住地位?

  市場容量

  1、LED驅(qū)動IC成長性值得期待

  LED驅(qū)動IC顧名思義,即是應(yīng)用于在LED上的驅(qū)動芯片,主要是用來控制通過LED的電流,以達(dá)到使LED發(fā)光的效果,受惠于LED的應(yīng)用面不斷擴大,LED驅(qū)動IC的發(fā)展也不斷進(jìn)步,產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大,成長性值得期待。

  LED發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光,也就是對化合物半導(dǎo)體施加電流,透過電子與電洞的結(jié)合,過剩的能量會以光的形式釋出,達(dá)成發(fā)光的效果。由于發(fā)光亮度由電流大小決定,通過LED的電流越強,亮度就越亮,因此,電流的穩(wěn)定度將影響LED發(fā)光的質(zhì)量,一般在控制LED電流的方法會采用供應(yīng)固定電壓的方式,并以電阻的方式調(diào)整通過LED的電流強度,這是成本最低的解決方案,這樣做的缺點是,電阻不但增加功耗,無法達(dá)到節(jié)電的效果,也會增加熱能,降低LED壽命,同時,當(dāng)電源供應(yīng)來源的電壓產(chǎn)生變化時,無法及時調(diào)整通過LED的電流量,因而可能產(chǎn)生LED發(fā)光不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

  由于控制LED電流的要求提升,LED驅(qū)動IC的需求亦應(yīng)運而生,預(yù)估在LED背光源應(yīng)用大幅成長以及LED大型廣告牌分辨率持續(xù)提高下,采用可提供精確電流的LED驅(qū)動IC將成為市場的主流。

  2、2015年LED驅(qū)動IC市場營收達(dá)到近35億美元

  據(jù)市場研究機構(gòu) Strategies Unlimited 預(yù)測,LED驅(qū)動(LED driver) IC市場營收規(guī)模將由 2010年的近20億美元,在2015年達(dá)到近35億美元,期間平均復(fù)合年成長率(compound annual growth rate,CAGR)為12%。該機構(gòu)并指出,LED背光所需的LED驅(qū)動IC,會是該市場的成長主力,熱門應(yīng)用包括側(cè)光式電視與顯示器,LED照明則是下一個具潛力的應(yīng)用。

  led驅(qū)動ic主要控制電流,沒有好的驅(qū)動IC,led照明的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。當(dāng)LED照明應(yīng)用市場低于預(yù)期,LED產(chǎn)品價格呈現(xiàn)過快降速時,各大LED驅(qū)動IC業(yè)者異?;钴S,大推新品、舉行技術(shù)研討會、頻頻曝光。預(yù)計2015年上千億美元的中國LED照明市場,成為他們先發(fā)制人、提早布局的熱土。

  德州儀器、臺灣聚積、美國安森美、恩智浦、PI、美信、盛群半導(dǎo)體等LED驅(qū)動IC供應(yīng)商卯足力氣、加大火力攻入中國市場。一時之間,戰(zhàn)火硝煙,群雄逐鹿。LED驅(qū)動IC業(yè)者如何在硝煙彌漫中HOLD住商機、HOLD住地位?

  市場容量

  1、LED驅(qū)動IC成長性值得期待

  LED驅(qū)動IC顧名思義,即是應(yīng)用于在LED上的驅(qū)動芯片,主要是用來控制通過LED的電流,以達(dá)到使LED發(fā)光的效果,受惠于LED的應(yīng)用面不斷擴大,LED驅(qū)動IC的發(fā)展也不斷進(jìn)步,產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大,成長性值得期待。

  LED發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光,也就是對化合物半導(dǎo)體施加電流,透過電子與電洞的結(jié)合,過剩的能量會以光的形式釋出,達(dá)成發(fā)光的效果。由于發(fā)光亮度由電流大小決定,通過LED的電流越強,亮度就越亮,因此,電流的穩(wěn)定度將影響LED發(fā)光的質(zhì)量,一般在控制LED電流的方法會采用供應(yīng)固定電壓的方式,并以電阻的方式調(diào)整通過LED的電流強度,這是成本最低的解決方案,這樣做的缺點是,電阻不但增加功耗,無法達(dá)到節(jié)電的效果,也會增加熱能,降低LED壽命,同時,當(dāng)電源供應(yīng)來源的電壓產(chǎn)生變化時,無法及時調(diào)整通過LED的電流量,因而可能產(chǎn)生LED發(fā)光不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

  由于控制LED電流的要求提升,LED驅(qū)動IC的需求亦應(yīng)運而生,預(yù)估在LED背光源應(yīng)用大幅成長以及LED大型廣告牌分辨率持續(xù)提高下,采用可提供精確電流的LED驅(qū)動IC將成為市場的主流。

  2、2015年LED驅(qū)動IC市場營收達(dá)到近35億美元

  據(jù)市場研究機構(gòu) Strategies Unlimited 預(yù)測,LED驅(qū)動(LED driver) IC市場營收規(guī)模將由 2010年的近20億美元,在2015年達(dá)到近35億美元,期間平均復(fù)合年成長率(compound annual growth rate,CAGR)為12%。該機構(gòu)并指出,LED背光所需的LED驅(qū)動IC,會是該市場的成長主力,熱門應(yīng)用包括側(cè)光式電視與顯示器,LED照明則是下一個具潛力的應(yīng)用。

  不過Strategies Unlimited 也指出,LED驅(qū)動市場規(guī)模擴大的同時,可能伴隨產(chǎn)品價格的下滑;此外,AC-LED產(chǎn)品雖使得所需驅(qū)動IC數(shù)量縮小、甚至不需要驅(qū)動IC,但并不會對預(yù)測期間的該市場營收產(chǎn)生顯著沖擊,甚至有助于加速LED照明產(chǎn)品市場滲透率成長。Strategies Unlimited估計照明用LED驅(qū)動IC市場成長率,在2010~2015年間可達(dá)40%;該領(lǐng)域技術(shù)所面臨挑戰(zhàn)包括可調(diào)光(dimming)技術(shù)、省電效能、功率因子(power factor)與價格。

  1、主要供貨商以國際IC大廠為主

  LED驅(qū)動IC由于控制電子產(chǎn)品的LED發(fā)光質(zhì)量,因此芯片的質(zhì)量及穩(wěn)定度相當(dāng)重要,相較之下,國際大廠設(shè)計能力較佳,品牌知名度與質(zhì)量保證也有較高水平,在此一市場占有較大的占有率,而在價格方面,由于LED驅(qū)動IC占終端電子產(chǎn)品的成本比重相當(dāng)?shù)?,廠商通常不會以價格做為首要考慮,主要是產(chǎn)品特性與產(chǎn)品信賴度能達(dá)到要求,而且在LED驅(qū)動IC通過電子產(chǎn)品認(rèn)證進(jìn)入供應(yīng)煉后,一般也不會輕易更換供應(yīng)廠商。

  2、全球前10大LED驅(qū)動IC供應(yīng)商占產(chǎn)值的55%
  
  數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,全球前10名的LED驅(qū)動IC供應(yīng)商,占據(jù)了整個產(chǎn)值的55%,約30集成電路供應(yīng)商和下屬制造商分享了余下的44%。

  隨著美國國家半導(dǎo)體公司被德州儀器收購,德州儀器是目前排名第一的LED驅(qū)動IC 供應(yīng)商。德州儀器(TI)在2010年擁有17%的市場份額。美國國家半導(dǎo)體公司(NSC)排名第二。盡管國家半導(dǎo)體公司已經(jīng)被德州儀器收購,但直到2011年底才會徹底并入德州儀器。因此兩家公司在2011年仍然彼此獨立。 Mitess表示,TI和NSC兩家公司合并后,將會牢牢占據(jù)LED驅(qū)動IC四分之一的市場。

  在技術(shù)方面,憑借著先進(jìn)的高壓BCD工藝,能夠在200毫米或更大直徑的晶圓上進(jìn)行生產(chǎn)制造,在未來的LED驅(qū)動器市場, 德州儀器將發(fā)揮至關(guān)重要的作用
。
  3、臺企來勢洶洶,加快布局LED驅(qū)動IC

  據(jù)了解, LED急劇擴張下,企業(yè)紛紛爭奪驅(qū)動IC市場。臺灣地區(qū),臺積電、聯(lián)電、鴻海、臺達(dá)電等龍頭廠商為掌握led燈源和背光源模塊關(guān)鍵組件,競相部署旗下的LED驅(qū)動IC廠。

  除此之外,為拓展?fàn)I運版圖,國內(nèi)奇美、友達(dá)兩大面板龍頭的垂直整合布局已從LED擴展至LED驅(qū)動IC,聚積科技不斷推出新技術(shù)產(chǎn)品,為品牌搖旗吶喊。

  相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2011年,臺灣整體LED驅(qū)動IC需求量達(dá)2.7億顆,出貨將增128.4%。隨著臺灣IC設(shè)計業(yè)者在產(chǎn)品技術(shù)陸續(xù)到位后,將以較優(yōu)異的供應(yīng)鏈彈性和較低價格,相比國際IC廠商,獲得更強勁的出貨量。因此,預(yù)估2011年,臺灣驅(qū)動IC將達(dá)1.3億顆,較2010年5740萬顆大幅成長128.4%,優(yōu)于同期國際晶片供應(yīng)廠商52.2%成長幅度。

  4、內(nèi)地led驅(qū)動ic供貨商能否崛起?

  “首先臺灣聚積的驅(qū)動IC在市場上占領(lǐng)主導(dǎo)地位,隨著降價的普遍,聚積也會降低價格,只要略微降一點點,其他的客戶就會接收”,張總表示目前聚積的驅(qū)動IC在臺灣,及國內(nèi)外一些大企業(yè)的LED顯示屏都有身影。

  未來市場是一家獨大還是百家爭鳴,LED驅(qū)動IC的市場究竟誰主沉???士蘭微陳幫勇說,他預(yù)料,中國大陸本地驅(qū)動及控制IC供貨商將由分散逐漸走向集中,且隨著本土LED顯示屏驅(qū)動及控制IC在性能指針上的快速提升,已經(jīng)可以跟海外的產(chǎn)品相媲美。

  他說,由于大陸本土IC供貨商有著良好的服務(wù)和較低的價格,在LED顯示屏的驅(qū)動及控制領(lǐng)域,預(yù)料大陸本土IC的市場占有率會進(jìn)一步提升。

  對于中國市場,美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場經(jīng)理黎志遠(yuǎn)引用iSuppli公司對中國LED驅(qū)動器IC市場的預(yù)測,在全球經(jīng)濟和電子產(chǎn)業(yè)沉陷衰退之際,中國LED驅(qū)動器IC市場快速增長,預(yù)計2013 年,中國LED 市場將達(dá)到1.39 億美元。

  業(yè)內(nèi)人士預(yù)測,在未來3到5年內(nèi),國內(nèi)將會產(chǎn)生驅(qū)動IC的龍頭企業(yè),形成鼎立局面。

  5、各大企業(yè)產(chǎn)品火拼

  聚積科技:16位LED顯示屏驅(qū)動器MBI5035

  聚積研發(fā)的低功耗綠能產(chǎn)品MBI5035有利于LED顯示屏制造商使用較少的電源供應(yīng)器與風(fēng)扇,也因為風(fēng)扇數(shù)目減少,降低箱體運作時的噪音,更適合于室內(nèi)使用。且僅0.2伏特的低轉(zhuǎn)折電壓使驅(qū)動器不易發(fā)燙,讓周圍的環(huán)境溫度降低,有利提升LED使用壽命。

  市場上一般LED顯示屏驅(qū)動器,有約三成五左右的功耗是以熱的形式消耗掉,造成電力的浪費。根據(jù)統(tǒng)計,100平方米LED顯示屏箱體若采用MBI5035,電力耗損將減少35%。MBI5035采用聚積研發(fā)之PrecisionDrive?技術(shù),顯示色彩精確且電流均勻度佳,搭配輸出通道間的交錯時間遲滯設(shè)計,可避免突波電流,以降低EMI干擾。其封裝與聚積傳統(tǒng)MBI5024兼容,可快速升級至MBI5035,僅需優(yōu)化電源供應(yīng)設(shè)計,即可快速導(dǎo)入節(jié)能顯示屏。

  恩智浦:新型LED驅(qū)動器UBA3077

  恩智浦UBA3077采用CMOS50電源管理(Power Management, PM)制程,特別針對數(shù)字環(huán)境中的高電壓整合所設(shè)計,將電源特性與復(fù)雜的數(shù)字處理技術(shù)完美結(jié)合,并提供一流的性能。

  UBA3077由三個獨立通道所組成,各自整合其升壓轉(zhuǎn)換器和電源,使應(yīng)用設(shè)計不受因led燈串電壓不相配所導(dǎo)致的額外散熱的影響。此外,UBA3077采用HVQFN40封裝,可透過PCB達(dá)到良好散熱。

  UBA3077為升壓轉(zhuǎn)換器和電源采用整合式MOSFET,協(xié)助設(shè)計人員縮小應(yīng)用尺寸并降低外部組件成本。

  UBA3077擁有高度線性與精確的調(diào)光功能,透過支持低電流調(diào)光,可在低于1%光輸出的條件下達(dá)成深度調(diào)光,有利于改善畫面質(zhì)量。擁有高達(dá)94%的功效,設(shè)計人員可藉由UBA3077設(shè)計出更薄、功耗更低且散熱度更佳的LCD面板,以更佳的對比率打造更加亮麗的畫質(zhì)。

  東芝:LED驅(qū)動IC“TB62D901FNG”

  近日,東芝展出了正在開發(fā)的照明用LED驅(qū)動IC“TB62D901FNG”,該產(chǎn)品計劃用于辦公室照明和路燈等。

  該產(chǎn)品可支持三種LED電流的恒流化方式。其中兩種是注重電力效率的“臨界模式”方式和注重減少部件數(shù)量的“斷開時間固定”方式,同時還可支持名為“頻率自動調(diào)整”的第三種方式。

  此頻率自動調(diào)整方式是一種重視LED電流穩(wěn)定性的方式。除了LED的制造誤差及輸入電壓不穩(wěn)定等變化外,在改變LED數(shù)量和工作電壓等性能參數(shù)時,該方式也可不改變外置部件的數(shù)量,穩(wěn)定地控制平均LED電流。另外,LED數(shù)量可在最初設(shè)計的50~200%的范圍內(nèi)變動。

  此次的IC備有過熱保護(hù)、過電流保護(hù)、過壓保護(hù)、低輸入電壓保護(hù)以及ISEN端子開放保護(hù)等多種保護(hù)功能??赏ㄟ^控制EN信號來停止IC的運轉(zhuǎn)。待機時的消耗電流為0.8mA(最大值)。采用SSOP16-P-225-0.65B封裝。

  羅姆:1W型高耐熱大功率白色led芯片

  羅姆面對近來對LED應(yīng)用于照明的需求正在高漲的形勢,又為 LED產(chǎn)品線增添了1W型高耐熱、大功率白色LED“PSL01系列”,這種產(chǎn)品即使在有350mA的大電流通過時也保持110lm / W的高效率。由于采用了耐熱性陶瓷封裝而即使在溫度高達(dá)130ºC的環(huán)境下也能正常工作,最適合照明器具設(shè)計。

  羅姆半導(dǎo)體集團(tuán)推出的系列為PSL01的1W大功率白色led芯片,特點如下:

  一、在350mA的大電流通過時能夠保持110lm / W的高效率;

  二、采用耐熱性陶瓷封裝,在130ºC溫度下也能正常工作;

  三、在采用陶瓷封裝的同時還采用了鍍金布線,不會因為硫化而變色,可以使光束保持穩(wěn)定,通電300s后就可將光束變化率控制到約10%;

  四、適合應(yīng)用于照明器具。

  美國PI:推出多款用于照明的LED驅(qū)動器IC

  用于高能效電源轉(zhuǎn)換的高壓集成電路業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者Power Integrations公司日前宣布為其廣受歡迎的LinkSwitch-PH產(chǎn)品系列再添七款全新LED驅(qū)動器IC。新器件(LNK413-LNK419)專門針對對高效率和系統(tǒng)使用壽命有突出要求的工業(yè)及商業(yè)應(yīng)用而設(shè)計,它們適用于從3 W燈泡到55 W熒光燈替換燈的照明應(yīng)用。新器件的效率最高可達(dá)88%,它采用一個PWM調(diào)光單級控制器,兼具功率因數(shù)校正(PFC)功能和精確的恒流(CC)電源轉(zhuǎn)換功能。所集成的PFC和CC功能允許同時并聯(lián)多個驅(qū)動器,為戶外燈和路燈提供高效驅(qū)動,并且還采用了功能冗余設(shè)計。

  LinkSwitch-PH器件同時將PFC/CC控制器、一個725 V MOSFET和MOSFET驅(qū)動器集成到單個封裝中,可大大簡化電路布局及設(shè)計,省去控制器與MOSFET之間的寄生元件。新ic最多能省去傳統(tǒng)隔離反激式設(shè)計中所用的25個元件,以低成本實現(xiàn)超高可靠性,省去的元件包括高壓大容量電解電容和光耦器,這些器件最有可能限制led燈的使用壽命。

  瑞薩電子:白光led驅(qū)動ICR2A50106FT量產(chǎn)

  全球最大微控制器(MCU)廠商瑞薩電子(Renesas Electronics)日前發(fā)布宣布,因液晶電視LED背光市場呈現(xiàn)顯著增長,該公司已于當(dāng)(24)日開始量產(chǎn)一款使用于液晶電視的白光LED驅(qū)動IC新產(chǎn)品R2A50106FT,其樣品價格為160日元(約合13元人民幣),并計劃于2012年5月將月產(chǎn)量提升至200萬顆的水平。

  瑞薩表示,R2A50106FT內(nèi)含瑞薩新研發(fā)的升壓控制電路,和瑞薩現(xiàn)行產(chǎn)品相比,其耗電量最高可減少20%;另外,R2A50106FT內(nèi)建8個定電流驅(qū)動通道(constant-current driver channel),無須再外接電源控制芯片,每個通道最高可驅(qū)動160mA的LED電流,可讓高灰度LED背光系統(tǒng)的設(shè)計簡單化、并有效減少其零件使用數(shù)量。

  達(dá)爾科技:LED燈泡驅(qū)動IC 供電電流達(dá)1.5A

  最新上市的新型LED燈泡驅(qū)動IC 供電電流達(dá)1.5A。該LED驅(qū)動IC采用的是降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。集成有開關(guān)元件(功率MOSFET)。導(dǎo)通電阻為0.35Ω(最大值),開關(guān)頻率最大為1MHz。

  因此,外置被動部件能夠采用小型部件,由此得以減小印刷基板的封裝面積。需要的外置部件有四個。輸入電壓范圍在+6~30V。對LED燈串的最大供電電流可以使用外部電阻進(jìn)行調(diào)整。輸出電流的誤差最大為±5%。轉(zhuǎn)換效率最大為98%。調(diào)光支持兩種方法,分別是用PWM信號占空比控制的方法和用直流電壓控制的方法。

  價格走勢

  陣痛之中 驅(qū)動IC價格穩(wěn)中有降

  降價,無疑是當(dāng)前LED市場的主旋律,驅(qū)動IC也不例外。今年以來,價格戰(zhàn)之中,不少企業(yè)抱怨,原材料漲了又漲、產(chǎn)品價格一跌再跌,LED市場難做。業(yè)內(nèi)人士紛紛表示,今年1-8月LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度小于預(yù)期,價格大幅度下降。

  led企業(yè)驅(qū)動IC企業(yè)群雄逐鹿,業(yè)內(nèi)人士預(yù)測,LED顯示屏驅(qū)動及控制IC的價格總趨勢應(yīng)該是穩(wěn)中有降。

  “本土的通用IC由于利潤已經(jīng)非常微薄,基本上會處于穩(wěn)定。價格的下降主要表現(xiàn)在海外的產(chǎn)品,尤其是面向高端的產(chǎn)品,由于這一類產(chǎn)品也逐漸和本土IC正面競爭,因此為了贏得市場占有率,那些為了提高LED顯示屏性能而開發(fā)的非通用驅(qū)動及控制IC,其高昂的價格會逐漸走向平民化。”

  價格戰(zhàn)的硝煙使產(chǎn)業(yè)談“價”色變。業(yè)內(nèi)估計,驅(qū)動IC的這一次陣痛,大概還會持續(xù)6-12個月。在LED顯示屏的構(gòu)成中,原本扮演極為關(guān)鍵角色的驅(qū)動IC,所占成本比例卻極低。

  值得關(guān)注的是,隨著芯片價格的不斷降低,且隨著性能的不斷提升,一些規(guī)模較小的LED顯示屏IC設(shè)計公司在成本和技術(shù)上難以應(yīng)對,因此已經(jīng)或者即將退出市場角逐。后續(xù)以服務(wù)優(yōu)先的企業(yè)會慢慢浮現(xiàn)出來,而中間的一些小客戶,或是小設(shè)計公司,就會面臨被淘汰掉的危險。

  “最終還是要降低產(chǎn)品價格。” 一位LED驅(qū)動IC企業(yè)工程師表示,“首先提前降低價格以搶先占領(lǐng)市場。然后當(dāng)大家都降價的時候,企業(yè)再以服務(wù)為主,及時出貨,維持客戶合作的長久性。”

  事實上,群雄逐鹿導(dǎo)致市場競爭的激烈性和無序性,給行業(yè)帶來了價格的陣痛期還會持續(xù)一年左右,部分有實力的企業(yè)通過垂直整合,通過配套生產(chǎn),降低成本,占領(lǐng)市場。
 

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