ＬＥＤ产业的发展概况

王　莹

摘要：在今年4月LED驱动器、材料企业群访基础上，又访问了LED驱动器厂商杭州士兰微电子、台湾茂达电子、美国O2科技，还有LED制造商Cree、LED显示屏制造商兆光科技和灯具制造商奥的亮，请他们从不同角度介绍了当今LED市场和技术潮流。

关键词：LED；驱动；高亮度；背光；照明

据iSuppli分析，在我国政府刺激政策的推动下，中国LED驱动器市场预计将在2009年继续增长，并在2013年以前以4.4％的复合年增长率扩张。

外商目前控制着中国的LED驱动器IC市场：2008年以来，越来越多的国有企业开始进入LED驱动器市场，例如IDM(集成器件制造商)

杭州士兰和上海贝岭等。与此同时，台湾LED产量居全球之冠，产值仅次于日本，排名第二。

《电子产品世界》在今年4月曾报道了部分活跃在我国的外商。在最近，笔者又访问了部分LED驱动器供应商、LED制造商、LED显示屏和灯具制造商，请他们介绍了当今LED市场和技术潮流，以飨读者。

LED驱动器厂商的战略

LED市场主要在显示屏、背光和照明等领域

LED在单色屏、双色屏和全彩屏领域发展已非常成熟。从整个产业角度看，从显示屏制造－系统开发－LED芯片开发－LED封装－LED驱动IC开发等非常完整。LED驱动ICE经基本成为一种标准产品，其发展进入了平稳期。杭州士兰微屯子股份有限公司设计所副所长兼电源及功率驱动产品线总经理吴建兴阐述了上述观点。

吴总认为，LED背光在手机、数码相机、Power DVD等小尺寸屏上的应用已经非常成熟，近几年也不会有很高的年复合增长率。随着LED光通量的提高、成本的降低，以及LED具有的绿色环保(CCFL冷阴极荧光灯背光含汞)、色域范围广、可进行局部调光等优势，符合我国目前对于LCD TV高清节能的发展需求。在国际市场，尤其是在中国市场，LED背光市场的增长点将集中在笔记本、液晶电视等中大尺寸屏上的应用。

台湾茂达电子营销处副处长古琼景给出了一组数字：在诸多报告及上半年的出货记录显示，当前照明市场对LED驱动的需求，从2009年到2011年，以笔记本电脑背光IC及室内照明的复合成长最高，分别是39％及35％，出货量以智能手机背光IC为最多。所以在未来三年，市场应该还是以这三个应用为主轴来发展。

LED驱动器的热点技术

士兰微的吴建兴说，散热和光的方向性在LED照明中是必须考虑的问题。采用小电流的多个LED方案，可有效解决散热问题，同时改善LED照明中光的方向性问题。另外，目前小电流LED芯片的光效率要高于大功率LED芯片。高功率大电流驱动应用与小电流的驱动应用则是相辅相成、互为补充的，主要还是需要根据不同的应用市场去区分。

相对于低亮度LED驱动而言，高亮度LED驱动一般会更多应用在高压大电流状态，对于工艺制程及电路的可靠性设计提出了更高的要求。在设计中，必须更多考虑电路在各种状态下确保其安全性。而低亮度LED驱动产品如果应用在显示领域，需要更多考虑数据传输及恒流瞬态响应能力。

台湾茂达的古琼景处长则从高亮度LED和低亮度LED的区别谈起。他指出，高亮度LED驱动与低亮度LED驱动在技术上有许多不同的应用要求，主要是安全规范的差异和成本的要求。高亮度LED驱动要求安全性要高，不管隔离式或是非隔离式架构，都要符合安全规范，相对单价就可以拉高，驱动效率就可以相对做好一些。低亮度LED驱动因为要求低成本，所以会牺牲掉一些效率或是功能，只要符合基本需求即可。不过，二者技术上是没有太大差异，就是主要在安规和成本上取得一个平衡。

应对LED IC的挑战

“LED驱动市场目前有很多厂商进入，这说明大家都看好这一领域的发展，但是并不是说进入这一领域就一定会分一杯羹。”士兰微的吴建兴提醒道，“目前市场上供货较多的还是一些有很强研发实力的公司，产品有创新力，性能优良，可靠性高，技术支持到位，并且有持续提高产品性能的能力。在竞争日趋激烈的情况下，企业要做到持续创新、压缩成本、提高品质，才会在众多的厂商中脱颖而出。”

茂达认为LED IC的挑战主要在以下几个方面：

·启动重置(POR)、软启动、过电流与过温保护，LED开路保护短路等，虽为挑战，却也是电源IC厂商所拥有的机会：

·需要弹性I／O电压，应用方便：

·符合环保意识，开发高能效产品，减少开发过程。

LED细分市场

LED照明

台湾茂达的古琼景说，在照明市场，尽管LED照明市场渗透率仍不到2％，然而LED照明已可望切入在营业场所的局部重点照明之应用市场。目前，影响LED照明寿命的决定因素在于电控及IC设计，例如LED路灯故障的原因中，有90％在于电控系统故障。

“照明市场对LED驱动的需求是可靠、高效(包括功率因素)、低成本、小体积，因此要求LED驱动设计针对特定的应用市场、如LED路灯、LED射灯、LED日光灯、LED灯泡等开发一系列的LED驱动产品，这是LED驱动在LED照明市场的发展趋势。”士兰微的吴建兴说，“相信随着LED照明价格的降低以及性能的提高，LED照明势必会全面进入潜力无限的家居照明。”

对于LED照明的整体设计，奥的亮中国总经理项威指出：“供电设计、热管理、光学方案、数字控制、机械设计等LED技术整合应用中的各种技术的发展，将使LED照明应用能轻松替代常规照明产品。”

关于中国LED照明产业，中国照明电器协会半导体照明委员会主任、科锐(Cree)公司中国区总经理唐国庆解释说，总的来看，中国LED从无到有，从低水平到较高水平，经历了一个快速发展阶段，但是要进一步往高效节能的照明方向走，就必须要有功率型的芯片，这是核心部分。

目前国内的外延材料和芯片制造水平与国际相比还有相当的距离。其次，封装技术也是很关键的，因为就算有了芯片，封装水平提不上去也会存在很大问题。另外，中国LED行业还有一个较大的不足，就是缺乏高端顶尖人才。

室内照明亟待成长

目前，LED在室外照明工程中的示范应用已经非常普遍，但在室内照明工程的应用却尚处在初级阶段。照明协会、Cree的唐国庆解释说，这一方面是因为流明成本太高，另一方面也是因为LED室内照明的产品种类还太少，照明设计人员苦于缺乏灵活的设计选择，这给室内照明产品的进一

步推广设置了障碍。而实际上，随着发光效率的不断提高，室内照明将是LED产业中增长最决的领域之一。

从产品上来看，业界会开发出更小封装、更大功率的LED照明产品。同时，随着半导体生产规模的扩大，LED产品的价格成本也会逐步下降，家居LED照明产品也将会得到普及。

LED显示屏和背光

凹凸(O2 Micro)科技(中国)有限公司开发总监李胜泰从LED的源头娓娓道来：历经近三十年的发展，LED如今已经由外部荧光涂层开发出白光LED，成为市场上极受瞩目的新兴光源。LED现阶段的发展着重于其发光效率(1m／W)的提升，期望未来能以较少颗数的LED达到同等亮度，从而逐步降低整体系统成本，并使此新光源得以普及。以现今市场上之42英寸LED TV为例，需要400～500颗LED。

影响发光效率两项关键因素为：内部量子效率(Internal QuantumEfficiency，IQE)以及取光效率(LightExtraction Efficiency，IEE)。IQE为LED组件本身的电光转换效率；LEE则为实际在组件外部可以测量到的光子数目。LED在电光转换的过程中，未转变成可见光的能量便以热的形式显现；因此，散热技术为当前LED发展需主要克服的难题。

现今的趋势，大尺寸背光应用多使用1～3W高亮度LED，此区块较受重视亦面临最多瓶颈，高电流的平衡及其效率。业界目前一般的应用以线性模式作电流平衡，此种方式在达成良好平衡时会使固定功率消耗在主动开关上，并随着整体输出的功率增加而上升；当LED大于1W时，线性电流平衡电路即显得不适用。

然而，在开关式平衡电路能有至少80％转换效率的表现下，其对大功率的应用便比线性模式仅70％左右的效率来得适合许多。例如，O2 Micro所提供的OZ9986，即是针对开关式平衡电路应用所推出的产品。

高清LED显示屏趋势

Lighthouse(兆光科技)中国区总经理吴志辉主要介绍了高清LED显示屏方面的趋势。

·高清是LED显示屏发展的主流。随着LED高清显示技术的成熟以及成本的下降，高清方案将成为客户的首选。

·产品结构多样化。随着产品定制化的出现，LED显示屏的产品结构将呈现多样化的特点。

·公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高。

·LED显示屏的标准化、规范化也是亟待解决的一个问题。

LED显示屏市场前景的三个关键点一技术的成熟、市场的成熟，成本的控制。液晶技术有尺寸和成本的双重限制。背投、前投则无法媲美LED屏的显示效果以及寿命。随着LED产品价格的迅速下降，LED显示市场将会有一片越来越广阔的天空。

LED及驱动器企业及新产品展示

士兰微士兰明芯是士兰微投资的开发LED芯片的公司，很早就开始关注LED驱动芯片的应用，已成功开发了应用于LED彩屏系列、MR16射灯LED驱动系列。目前重点开发方向是LCD监视器／TV背光驱动方案、与太阳能相关的LED照明方案及整体路灯解决方案。

士兰微LED驱动产品采用IDM模式，拥有处于国内技术领先的BICMOS和BCD的成熟工艺平台及设计模块，产品开发周期快；另外在AC-DC、DC-DC领域研发的积累是对类似技术领域的LED驱动的技术支持。

茂达电子茂达的优势在于产业链较完整。旗下负责LED IC产品的绿达整合了LED照明事业，成立绿明科技，负责LED照明系统模块及灯具研发设计；另外，旗下异能科技也将进军LED照明电控市场，整合集团之力，争夺LED照明市场大饼。茂达旗下的绿明科技的专长在于散热技术、电控以及二次光学设计，可根据终端产品的需求，回馈给上游的兄弟公司——绿达及异能，而绿达及异能将可依据绿明之需求，设计出适合的电控及IC。

在具体产品方面，茂达在手机背光、笔记本电脑背光、室内照明以及户外照明等领域已经耕耘多年，茂达电子推出白光LED控制器解决方案，建议采用APW7128、APW7136、APW7137、APW7209、GK8210等电源管理IC，以上产品具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保并可平面封装易开发成轻薄短小产品等优点，适用于掌上型装置解决方案。

O2科技O2 Micro的控制IC皆以将转换效率优化的架构为发展宗旨。LED在背光方面的应用，复合式的串并联为主要设计方式，在此应用上，无论是升压或降压架构，O2 Micro的产品皆提供平衡性达2％以内的设计，使每串电流近于一致。此外，一般监视器屏幕或笔记本电脑用户多在较低亮度的情况下操作，而O2 Micro的控制IC无论在高或低亮度皆能有高效能的表现，确实达到在实际使用上能延长电池寿命。

现行的LED背光多由一稳定DC输入至升压或降压架构，进而产生LED所需的驱动电压。然而，此种可称为“二极转换”的方式。尽管每一级皆达80％效率的水平，整体系统的输出亦只有80％×80％=64％的效能：因此，O2 Micro提供新式“一极转换”的结构，由OZ9987(PWM控制IC)输出适当电压至O29984(电流平衡控制IC)以稳定控制各串LED电流，并减少在多层级转换上造成的效能损失。

Cree Cree拥有一系列室内照明产品，例如LR6-230V输出光通为6501m，输入功率为12W，显色指数为95，在光照效果不变的情况下，较传统照明灯具可以节省超过80％的电能。

在发光效率上：LED发光效率较低，大部分电能转换成了热能，光强和亮度不够。最近Cree基于最新的创新型芯片技术同步推出了业界领先的XLamp XP-E全彩封装产品和XP-G白光产品。其中，XLamp XP-G LED是目前业内较高效的产品，光通量为139lm@350mA，并且当驱动电流在350mA时，光效可达1321m／W；当驱动电流为1A时，光通量可达3451m，其亮度与效率分别比最亮的XR-ELED高出37％和53％。另外，XLamp XP-E彩色LED不仅可提供比Cree同类产品的光通量更高，封装尺寸更小。

奥的亮奥的亮使得LED不再仅仅是一种特殊产品，而且是较好的通用功能性照明解决方案。

奥的亮LED照明产品推荐：“筒灯150”，和传统的2×10W节能筒灯照度相当，可广泛使用在办公楼或零售商铺等环境。超薄结构，可安装在各类天花板。

兆光科技4mm像素间距的P4屏幕是高清LED显示屏的典范，P4拥有超高分辨率、无风扇设计、轻巧，采用M4色彩均匀技术，非常适合近距离观看，且易于配置和维护，系室内高清播放的首选之一。

兆光科技今年全新推出的HELIOS(High Efficiency LEDInformative Operations System，高效LED信息操作系统)，是一款功能强大的新型数码广告显示解决方案，可广泛应用在各种户内户外场所。HELIOS内置显示单元采用6mm像素间距，3000nit(尼特)亮度LED面板，可动态显示广告内容。HELLOs结合了先进的内容控制、管理与发布技术，坚固耐用并且采用防水设计。