發(fā)光二極管(LED)迅速滲透商業(yè)照明市場，讓其發(fā)展熱度不斷升溫。不過，相較于居家照明市場，商業(yè)照明消耗的電量驚人，且多半要因應(yīng)環(huán)境變化進(jìn)行設(shè)計，因此LED燈不僅須具備調(diào)光、調(diào)色、混色需求，更得提高LED照明效率，而這些規(guī)格設(shè)計要求已成為LED相關(guān)廠商的共同課題。

為因應(yīng)商業(yè)照明需求，LED驅(qū)動集成電路(IC)開發(fā)商正研擬各式解決方案，一方面降低LED燈泡成本，另一方面提高LED照明質(zhì)量。  

高電流精度驅(qū)動IC助力　LED燈泡價格銳減 

商業(yè)照明市場對LED燈泡的規(guī)格要求極高，因此驅(qū)動IC開發(fā)商已積極研發(fā)可提供LED更穩(wěn)定電流與電壓的解決方案，以提升整體照明質(zhì)量，同時也有助降低LED燈泡物料清單(BOM)成本。

奧地利微電子(AMS)傳感驅(qū)動照明業(yè)務(wù)部總監(jiān)Sajol Ghoshal表示，商業(yè)市場往往要求高質(zhì)量照明，亦即該照明系統(tǒng)須持續(xù)保持適當(dāng)亮度以及色溫，并且同時保有LED燈泡的長壽特性。

Ghoshal強(qiáng)調(diào)，電流精準(zhǔn)度(Current Accuracy)對LED色彩持續(xù)性而言極度重要，舉例來說，若一個350毫安(mA)、高亮度LED的電流精準(zhǔn)度差了10%，亦即其LED驅(qū)動IC傳遞的電流具±35毫安的誤差，那么該LED燈泡最多會有1,000K的相對色溫(Correlated Color Temperature, CCT)轉(zhuǎn)移，這對商業(yè)照明應(yīng)用而言并非可靠、理想的解決方案。

盡管如此，LED燈要達(dá)到高質(zhì)量照明要求并不容易，由于LED需要由交流電(AC)電源持續(xù)輸入定電流，而這樣的供電架構(gòu)帶給驅(qū)動IC設(shè)計商諸多挑戰(zhàn)。

Ghoshal指出，奧地利微電子針對精確控制LED電壓電流的需求，已設(shè)計出一款高效率驅(qū)動IC架構(gòu)，可提高信道與信道(Channel-to-channel)、芯片與芯片(IC-to-IC)間的電流準(zhǔn)確度。在這樣的高精度電流傳遞架構(gòu)下，LED驅(qū)動IC可傳遞高于0.5%及1%的電流均一性(Current Matching)分別予整合晶體管及外部晶體管，而這樣的準(zhǔn)確度系現(xiàn)行LED驅(qū)動IC方案的五到十倍。

事實上，使用能夠提供穩(wěn)定電流的驅(qū)動IC亦有助于整體燈泡價格下降。Ghoshal分析，目前LED成本仍為決定LED燈泡價格的最大關(guān)鍵，因為該組件幾乎占了近四分之一的成本比例；而透過使用能精準(zhǔn)控制電流、補償色溫的LED驅(qū)動IC，并搭配環(huán)境光(Ambient Light)及色溫傳感器，照明品牌廠將可使用較低價格的LED，并兼顧照明質(zhì)量。

Ghoshal透露，為進(jìn)一步協(xié)助LED燈泡整體價格下降，奧地利微電子今年底將推出新的LED驅(qū)動IC，該顆組件能在不需LED正向電壓的情形下提供最高的效率。 

值得一提的是，目前LED燈泡提高滲透率的首要之務(wù)，除拉近與省電燈泡(CFL)之間的價差外，更重要的是突顯其功能特性。相較于省電燈泡，LED燈泡的高節(jié)能效益、超長壽命優(yōu)勢已毋庸置疑，但現(xiàn)階段LED燈泡價格仍高出省電燈泡許多，業(yè)者若要說服企業(yè)或民眾購買LED燈泡，勢必創(chuàng)造更大的誘因，因此，可調(diào)光功能已被LED業(yè)者視為產(chǎn)品加值賣點，而該功能也是省電燈泡因規(guī)格限制，完全無法施展身手之處，將是今年LED燈泡取代省電燈泡的重要利器。  

可調(diào)光功能襄助　LED燈加速取代CFL 

在LED燈泡銷售單價逐漸逼近省電燈泡售價，讓LED照明市場熱度增溫同時，LED驅(qū)動器開發(fā)商為加速蠶食省電燈泡市占，紛紛推出可精準(zhǔn)調(diào)光的解決方案，協(xié)助LED燈泡開發(fā)商實現(xiàn)特殊調(diào)光功能，提高產(chǎn)品附加價值。

德州儀器(TI)電源產(chǎn)品市場營銷經(jīng)理周俊宏表示，今年照明市場針對可調(diào)光功能的LED燈泡需求大增，如商業(yè)應(yīng)用中的情境燈、廣告廣告牌應(yīng)用的LED可調(diào)光功能皆為重要賣點，因此LED驅(qū)動器廠商紛紛加緊開發(fā)對應(yīng)解決方案，以擴(kuò)大商業(yè)照明市場市占。

周俊宏指出，由于室內(nèi)照明市場競爭激烈，具可調(diào)光功能的LED混色燈在今年3月舉辦的臺灣國際照明科技展中遂成為各家廠商創(chuàng)造產(chǎn)品差異優(yōu)勢的展出重點，而LED驅(qū)動器廠商若要爭取更多的客戶訂單，則須提供更精準(zhǔn)、可靠的可調(diào)光解決方案。

有鑒于此，德州儀器于今年5月初發(fā)表雙串LED驅(qū)動器，該組件可以直流對直流(DC-DC)降壓穩(wěn)壓器與線性信道同步混色，提供精準(zhǔn)白、紅雙色混合功能，而其內(nèi)部整合電路(I2C)及單一可程序設(shè)計只讀存儲器(ROM)讓燈具廠可在生產(chǎn)過程中精確調(diào)節(jié)燈具的白色相對色溫及亮度，并于ROM程序設(shè)計完成后運用模擬或脈寬調(diào)變(PWM)輸入訊號，調(diào)節(jié)亮度及色彩。

周俊宏表示，針對LED燈泡輸出串?dāng)?shù)較高、需要更高調(diào)光精準(zhǔn)度的商業(yè)應(yīng)用，德州儀器亦同時發(fā)表兩款可調(diào)整頻率同步降壓直流對直流LED控制器，這兩款組件可接收模擬與PWM輸入訊號，并分別支持500:1與2,500:1的調(diào)光比率。

周俊宏進(jìn)一步指出，該款組件若再增加一個輸入及一個輸出接腳，則可支持20,000:1調(diào)光比率的平行分流晶體管(Parallel Shunt FET)調(diào)光。他解釋，愈高的調(diào)光比率可為客戶帶來愈精準(zhǔn)的演色指數(shù)(Color Rendering Index)，在這樣的特色下，客戶可依應(yīng)用需求精準(zhǔn)調(diào)節(jié)LED燈泡亮度及顏色。

值得注意的是，今年LED調(diào)光方式將有大變革，傳統(tǒng)的LED三端雙向可控硅開關(guān)組件(TRIAC)調(diào)光將逐漸走入歷史。 

TRIAC讓寶座　LED數(shù)字調(diào)光躍升主流 

過往LED燈泡依循舊有白熾燈泡規(guī)格，采用TRIAC調(diào)光方式，但隨著LED燈泡發(fā)光效率及質(zhì)量日益受到重視，TRIAC不再是理想的調(diào)光方式，而模擬調(diào)光及PWM數(shù)字調(diào)光驅(qū)動IC今年將大舉出籠，逐漸取代支持TRIAC調(diào)光方式的驅(qū)動IC。

英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業(yè)處資深經(jīng)理張文貴表示，北美市場盛行TRIAC調(diào)光，該調(diào)光方式非常適合傳統(tǒng)白熾燈泡，但由于TRIAC本身系以切換相位做為調(diào)光方式，需要一定程度以上的電流以維持工作，對以節(jié)能為主要號召、低耗電的LED燈泡而言并不是理想的調(diào)光方式。

不僅如此，由于TRIAC調(diào)光使用的是相位切換方式，因此，若LED燈泡須進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)光功能時，TRIAC調(diào)光器的功率因子(PF)將隨之降低，而電力負(fù)載為達(dá)到相同的功率輸出，就需要更高的電流，亦即LED燈泡欲達(dá)到相同的色溫表現(xiàn)，驅(qū)動IC須消耗更高的電流。

張文貴指出，燈具廠為設(shè)計出支持TRIAC調(diào)光的產(chǎn)品亦傷透腦筋，原因在于TRIAC調(diào)光具最低消耗功率，燈具廠為符合TRIAC線路設(shè)計，常須將導(dǎo)通電流設(shè)定在一定標(biāo)準(zhǔn)之上，然而，這樣的設(shè)計將讓整體LED燈發(fā)光效率(lm/w)不彰，發(fā)光表現(xiàn)亦將受到影響。

事實上，由于TRIAC調(diào)光系采前緣觸發(fā)，因此，在LED燈電流導(dǎo)通瞬間，TRIAC調(diào)光器將產(chǎn)生高電流斜率，進(jìn)而造成嚴(yán)重的電磁波(EMI)干擾。此外，在TRIAC架構(gòu)下，LED電力系統(tǒng)容易有總諧波失真(Total Harmonic Distortion)的問題，在電流不斷流往地線的情況下，電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)亦會上升。

有鑒于業(yè)界對于LED燈泡的發(fā)光效率、發(fā)光表現(xiàn)要求愈來愈嚴(yán)苛，TRIAC調(diào)光顯然不符潮流。張文貴透露，驅(qū)動IC廠今年針對商業(yè)照明市場，多半推出支持PWM數(shù)字調(diào)光或0?10伏特(V)模擬調(diào)光的驅(qū)動IC。

相較于TRIAC調(diào)光，數(shù)字與模擬調(diào)光方式系專為LED驅(qū)動IC所設(shè)計，藉此LED燈能提供更精準(zhǔn)的照明質(zhì)量，并達(dá)到省電的初衷。張文貴指出，目前商業(yè)照明市場以模擬調(diào)光為主流的調(diào)光方式，不過，驅(qū)動IC廠為競逐智能照明商機(jī)，將逐步提高支持?jǐn)?shù)字調(diào)光方式的驅(qū)動IC比例，以因應(yīng)未來驅(qū)動IC須與微控制器(MCU)匹配，進(jìn)一步對LED燈做出色溫變化、混色、日光感測等進(jìn)階功能指示的需求。

周俊宏指出，LED智慧調(diào)光的趨勢由今年國際照明科技展中展出的可調(diào)光LED燈數(shù)量就可窺見一二，今年的LED燈具多半支持ZigBee、無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)等無線通訊標(biāo)準(zhǔn)。周俊宏認(rèn)為，不管是支持PWM或是0?10伏特的模擬調(diào)光LED燈泡，最終都須與微控制器搭配，朝無線控制調(diào)光功能方向邁進(jìn)。為搶先卡位日益升溫的智能照明市場，LED驅(qū)動IC商也已積極擴(kuò)大部署結(jié)合其它感測組件的解決方案。