到2015年,高亮度(HB)LED的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到202億美元,自2012年算起的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到30.6%(數(shù)據(jù)
這些TFT-LCD應(yīng)用包括信息娛樂(lè)系統(tǒng)、儀表板及眾多的儀器顯示屏。當(dāng)然,當(dāng)采用LED來(lái)為這些顯示器提供背光照明時(shí),為了在各種各樣的照明條件下優(yōu)化顯示器的清晰度,將會(huì)產(chǎn)生一些獨(dú)特的LED驅(qū)動(dòng)器IC設(shè)計(jì)難題。它要求LED驅(qū)動(dòng)器提供非常寬的調(diào)光比范圍和高效轉(zhuǎn)換,同時(shí)還要承受相對(duì)苛刻的汽車電氣及物理環(huán)境的考驗(yàn)。不言而喻,此類解決方案必須提供非常扁平和緊湊的占板面積,同時(shí)還要提高總體成本效益。
除此之外,據(jù)LED業(yè)內(nèi)人士透露:“驚人的增長(zhǎng)出現(xiàn)在面向商業(yè)用途的高亮度LED照明系統(tǒng)中;這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)消費(fèi)者的眼里,LED照明對(duì)于家用而言仍然太過(guò)昂貴。憑借其長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)、節(jié)能和環(huán)保特性、及相關(guān)的減稅政策優(yōu)惠,商業(yè)領(lǐng)域中的LED照明使用量將會(huì)有大幅度的增長(zhǎng),例如:停車場(chǎng)、辦公區(qū)、工廠廠房和倉(cāng)庫(kù)。LED燈不僅能取代高壓鈉燈、鹵素?zé)艉桶谉霟襞?,而且在某些?chǎng)合中還可替代CFL和熒光燈。”
于是,由于在商用建筑的總用電量中照明一般占到25%至40%,所以商業(yè)應(yīng)用在向LED的過(guò)渡中居領(lǐng)先地位,這一點(diǎn)絲毫不讓人感到驚訝。因?yàn)榇祟悜?yīng)用需要長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度光,所以節(jié)省電能可在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)取得滿意的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。其次,LED燈的長(zhǎng)壽命大幅度地降低了燈泡的更換成本。這些更換成本不僅包括燈泡本身的價(jià)格,而且在某些應(yīng)用(例如:高棚燈照明)中實(shí)際更換燈泡的人工費(fèi)用也是十分巨大的。反過(guò)來(lái),就目前而言面向家庭用途的通用型LED照明對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)仍然過(guò)于昂貴。然而,在未來(lái)的幾年中,隨著LED燈價(jià)格的走低和普及率的提高,其在照明市場(chǎng)的住宅區(qū)段也將實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。大多數(shù)分析人士預(yù)計(jì):這一市場(chǎng)區(qū)段在2013年及以后將加速成長(zhǎng)。
汽車照明領(lǐng)域這種令人印象深刻的增長(zhǎng)潛力是由哪些因素支撐的呢?首先,LED的發(fā)光效率是白熾燈泡的10倍,而且?guī)缀跏菬晒鉄簦òɡ潢帢O熒光燈【CCFL】)的兩倍,因此降低了提供給定的光輸出量(以流明/瓦【lm/W】為單位衡量)所需的電功率。隨著LED的進(jìn)一步發(fā)展,其功效或者從電源產(chǎn)生光輸出的能力只會(huì)繼續(xù)提高。其次,我們是一個(gè)關(guān)注環(huán)保的世界,而LED照明不需要處理、接觸和棄置于冷陰極熒光燈(CCFL)中常見(jiàn)的有毒水銀蒸氣。最后,白熾燈泡在使用約1,000小時(shí)以后常常需要更換,而熒光燈可以持續(xù)使用長(zhǎng)達(dá)10,000小時(shí)。不過(guò),與LED照明可提供超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)的壽命相比,這些數(shù)字就相形見(jiàn)絀了。
在大多數(shù)應(yīng)用中,這種更長(zhǎng)的工作壽命使LED能永久性地嵌入到最終應(yīng)用中。這對(duì)汽車儀表板、儀表以及信息娛樂(lè)系統(tǒng)顯示屏的背光照明而言,顯然特別重要,由于它們?cè)谄嚬ぷ鲏勖趦?nèi)將不需要更換,因而常常嵌入在汽車的儀表盤里。此外,LED的外形比其他燈可小好幾個(gè)位量級(jí),也更緊湊,因此LED屏可以做得極其扁薄,故而只需占用非常少的汽車內(nèi)部空間。而且,通過(guò)紅、綠和藍(lán)光LED的配置,可以提供無(wú)限多種色彩。再者,LED還能夠以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人眼察覺(jué)能力的速度進(jìn)行調(diào)光以及接通/關(guān)斷操作,從而可顯著改善LCD顯示器的背光照明,同時(shí)提供擁有高對(duì)比度比和較高分辨率的圖像。
然而,汽車照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的最大障礙之一是,怎樣優(yōu)化最新一代LED具有的所有特色和優(yōu)勢(shì)。因?yàn)長(zhǎng)ED一般需要一個(gè)準(zhǔn)確和高效率的電流源和一種調(diào)光方法,所以LED驅(qū)動(dòng)器IC必須設(shè)計(jì)成能在多種工作條件下滿足這些要求。另外,它們的電源解決方案必須非常高效、堅(jiān)固和可靠,同時(shí)還必須非常緊湊合富有成本效益。可以說(shuō),就驅(qū)動(dòng)LED而言,最苛刻的應(yīng)用之一將是汽車信息娛樂(lè)及儀器TFT-LCD的背光照明,因?yàn)樗鼈兲幱趪?yán)酷的汽車電氣環(huán)境中,必須適應(yīng)范圍很寬的環(huán)境照明條件變化,同時(shí)還必須能放入非常有限的狹小空間之中。而且始終不變的是,它們必須具有富吸引力的成本結(jié)構(gòu)。
許多新興汽車設(shè)計(jì)采用單個(gè)屏來(lái)為用于駕駛控制的所有顯示儀表提供背光照明。通常,儀表盤的LED背光照明與信息娛樂(lè)系統(tǒng)是共用的,從而形成一種便于閱讀的一體型控制面板。同樣,包括汽車、火車和飛機(jī)在內(nèi)的諸多交通工具也在面向后方的座位上裝有用于為乘客提供電影、視頻游戲等娛樂(lè)服務(wù)的LCD顯示器。歷史上,此類顯示器采用CCFL背光照明;然而,人們開(kāi)始越來(lái)越多地采用非常扁平的白光LED陣列來(lái)取代這些相對(duì)龐大的燈泡設(shè)計(jì),以提供更加精確和可調(diào)的背光照明以及更長(zhǎng)的使用年限。
面向商業(yè)樓宇照明的LED驅(qū)動(dòng)器
LED照明高增長(zhǎng)率背后的主要驅(qū)動(dòng)力是,與傳統(tǒng)照明方法相比,LED照明的功耗大幅降低。與白熾燈照明相比,要提供同樣的光輸出(以流明為單位),LED需要的電功率不到白熾燈的20%。由表1可見(jiàn),LED照明還有其他很多優(yōu)勢(shì),但是也有一些與LED照明有關(guān)的挑戰(zhàn)。LED照明的優(yōu)勢(shì)包括工作壽命比白熾燈長(zhǎng)數(shù)個(gè)量級(jí),這極大地降低了更換成本。能利用以前安裝的TRIAC調(diào)光器給LED調(diào)光,也是一個(gè)主要的成本優(yōu)勢(shì),尤其是在住宅照明翻新應(yīng)用中。LED能即時(shí)接通,不像CFL那樣需要預(yù)熱時(shí)間,而且LED對(duì)電源循環(huán)不敏感,這一點(diǎn)也與CFL不同。此外,LED不含任何需要管理或處置的有毒材料,而CFL需要有毒的水銀蒸氣才能工作。最后,LED能實(shí)現(xiàn)新的和非常扁平的外形尺寸,這是其他技術(shù)不可能做得到的