LED照明海量市場已具備激活條件

http://zhuijuan.cn 發(fā)表日期：2011-5-6 8:55:20 蘭格鋼鐵

LED的經濟性主要體現在其更好的節(jié)電效果，照度效率的優(yōu)勢。此外，由于LED具有超長壽命，其更換成本也顯著優(yōu)于其它光源。

全球燈泡市場需求量上看兩百億顆,在白熾燈于2012年禁產、禁售規(guī)范上路后,盡管節(jié)能螢光燈(CFL)普及率仍占上風,然而在全球環(huán)保意識高漲下,發(fā)光二極管(LED)已成為各國力推的政策,其中LED燈泡將為眾多國家推動的照明計劃中優(yōu)先導入的產品之一。市調機構預估,2011年LED燈泡滲透率為3%,出貨量將達六億顆,產值80億美元。至2013年,隨著40瓦和60瓦傳統(tǒng)燈泡掀起汰換潮,總體市場規(guī)模將劇增至二十五億顆。

日、韓及北美等國已對LED照明等綠色產品實施補貼政策,目前包括賣場、商店及工廠等場所亦有較高意愿置換為LED照明,預估2011年全球LED照明滲透率可望突破10%,吸引日亞,飛利浦,歐司朗及科銳等大廠競逐商機。由于愈來愈多國家開始編列預算替換LED路燈,再加上LED照明每年價格趺幅達30%以上,預估2013年滲透率將提升至近20%,市場前景可期。(數據來源:新電子科技雜志)

各國政府 - LED照明發(fā)展計劃

日本 … 21世紀照明計劃

美國 … 下一代照明計劃

臺灣 … 白光照明光源計劃

韓國 … GaN半導體開發(fā)計劃

歐洲 … 彩虹計劃

中國 … 國家半導體照明工程

由于LED的光源特性、特殊的產品設計以及高效率驅動電路,而且在光學設計方面,LED是單向點光源,可進行非常好的光學設計,有利于使光線到達指定區(qū)域,同時減少反射,這些都可以提高照射效果,所以照度成本應該是評價LED應用起飛的關鍵指針。

再從LED產能技術配合可用性來看,中國政府藉由Metal Organic Chemical Vapor Deposition獎勵方案,來推動大陸內部對LED自給自足的能力。該方案預計在2010-2012年間將耗資16億美元在MOCVD設備上,同時對每項設備還提供高達180萬美元的補助金,地方政府也提出了降低稅率、加速設備汰舊換新、以及免費用地等優(yōu)惠措施,因此該計劃等于是鼓勵現有的中國LED 制造商去擴大產能,也導致許多新的加入者出現,而來自臺灣和韓國的廠商也以合資方式進入中國,他們都成為推動中國產能增加的因素。

正因為如此,我們認為LED照明的海量市場已經具備激活條件。

照明市場最先激活的是戶外大角度照射,例如路燈、廣告牌燈等。室內照明首先激活的將是長效照明應用,包括隧道、冷庫、車庫、超市、廠房、商場(冷白光)、辦公樓,預計到2011年底左右大部分的商業(yè)照明激活,家庭照明則主要是高端客戶。

然而,LED照明市場也面臨著許多挑戰(zhàn),除了價格之外,例如提高發(fā)光效率、降低眩光和提升光的配置和均勻度等都是重點,特別是在取代日光燈的領域尤其為重要。

高效率LED存在色溫較高偏冷色的缺點。由于使用習慣的差異,部分應用環(huán)境(如服裝店)或部分國家(如大部分亞洲國家)需要色溫更低的暖白光,這最多損失30%左右的光源效率。正因如此,暖白光的激活門檻要高于冷白光,我們估計當LED的成本能夠下降40%左右時候,暖白光將具有目前冷白光的經濟性,預計這個時間在2011年底左右。

LED燈壽命一直存在爭議,盡管LED芯片的壽命可能大于10萬小時,但是封裝和驅動環(huán)節(jié)都可能導致整燈壽命下降。目前已經出臺的LED路燈標準都規(guī)定壽命要達到三萬小時,室內照明的標準大部分規(guī)定在兩萬小時,這也是行業(yè)的普遍水平。

目前的LED壽命多數是通過一定時間測試過后,采用數據模型推算所得。由于LED壽命較長,客戶難以通過使用的經驗寸判斷LED燈的壽命,而之前不規(guī)范的LED產品影響了大眾對于LED壽命的預期。

LED照明電源和驅動方案的選擇

在LED照明設計中,驅動方案一般來說有兩種:線性驅動和開關型驅動。

線性驅動應用是一種最為簡單和最為直接的驅動應用方式。在照明級白光LED應用中,雖然存在著效率低、調節(jié)性差等問題,但是由于其電路簡單、體積小巧,能滿足一些特定的場合應用較多。

而開關型驅動可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率,應用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。降壓式開關驅動是針對電源電壓高于 LED的端電壓或者是多個LED采用并聯驅動情況下的應用。升壓式開關驅動是針對電源電壓低于LED的端電壓或者是多個LED采用串聯驅動情況下的應用。

一般認為,隔離型驅動安全但效率較低,非隔離型驅動效率較高,應按實際使用的要求來選。

目前設計一般的基本LED驅動器照明應用相對較簡單,但是如果還需要其它功能如相位控制調光和功率因子校正(PFC),設計就變得復雜。無功率因子校正功能的非調光LED驅動器通常包含一個離線式開關電源,用于恒定電流下調節(jié)輸出。

LED驅動器的后端架構包含一個具有短路保護功能的電流調節(jié)電路�？梢岳镁€性調節(jié)電路達到這一目的,然而這種方法本身效率低下,因此適用低輸出電流,通常不會應用到多級架構中去。替代方法是使用簡單的、具有電流回饋功能的降壓穩(wěn)壓器電路,以便限制了輸出電流超過期望的LED驅動電流。其抵消了總LED正向電壓隨溫度和器件容差的變化,還限制了出現短路或其它故障條件時的電流,從而能夠保護驅動器免遭損壞。