ＬＥＤ產業的發展概況

王　瑩

摘要：在今年4月LED驅動器、材料企業群訪基礎上，又訪問了LED驅動器廠商杭州士蘭微電子、臺灣茂達電子、美國O2科技，還有LED制造商Cree、LED顯示屏制造商兆光科技和燈具制造商奧的亮，請他們從不同角度介紹了當今LED市場和技術潮流。

關鍵詞：LED；驅動；高亮度；背光；照明

據iSuppli分析，在我國政府刺激政策的推動下，中國LED驅動器市場預計將在2009年繼續增長，并在2013年以前以4.4％的復合年增長率擴張。

外商目前控制著中國的LED驅動器IC市場：2008年以來，越來越多的國有企業開始進入LED驅動器市場，例如IDM(集成器件制造商)

杭州士蘭和上海貝嶺等。與此同時，臺灣LED產量居全球之冠，產值僅次于日本，排名第二。

《電子產品世界》在今年4月曾報道了部分活躍在我國的外商。在最近，筆者又訪問了部分LED驅動器供應商、LED制造商、LED顯示屏和燈具制造商，請他們介紹了當今LED市場和技術潮流，以饗讀者。

LED驅動器廠商的戰略

LED市場主要在顯示屏、背光和照明等領域

LED在單色屏、雙色屏和全彩屏領域發展已非常成熟。從整個產業角度看，從顯示屏制造－系統開發－LED芯片開發－LED封裝－LED驅動IC開發等非常完整。LED驅動ICE經基本成為一種標準產品，其發展進入了平穩期。杭州士蘭微屯子股份有限公司設計所副所長兼電源及功率驅動產品線總經理吳建興闡述了上述觀點。

吳總認為，LED背光在手機、數碼相機、Power DVD等小尺寸屏上的應用已經非常成熟，近幾年也不會有很高的年復合增長率。隨著LED光通量的提高、成本的降低，以及LED具有的綠色環保(CCFL冷陰極熒光燈背光含汞)、色域范圍廣、可進行局部調光等優勢，符合我國目前對于LCD TV高清節能的發展需求。在國際市場，尤其是在中國市場，LED背光市場的增長點將集中在筆記本、液晶電視等中大尺寸屏上的應用。

臺灣茂達電子營銷處副處長古瓊景給出了一組數字：在諸多報告及上半年的出貨記錄顯示，當前照明市場對LED驅動的需求，從2009年到2011年，以筆記本電腦背光IC及室內照明的復合成長最高，分別是39％及35％，出貨量以智能手機背光IC為最多。所以在未來三年，市場應該還是以這三個應用為主軸來發展。

LED驅動器的熱點技術

士蘭微的吳建興說，散熱和光的方向性在LED照明中是必須考慮的問題。采用小電流的多個LED方案，可有效解決散熱問題，同時改善LED照明中光的方向性問題。另外，目前小電流LED芯片的光效率要高于大功率LED芯片。高功率大電流驅動應用與小電流的驅動應用則是相輔相成、互為補充的，主要還是需要根據不同的應用市場去區分。

相對于低亮度LED驅動而言，高亮度LED驅動一般會更多應用在高壓大電流狀態，對于工藝制程及電路的可靠性設計提出了更高的要求。在設計中，必須更多考慮電路在各種狀態下確保其安全性。而低亮度LED驅動產品如果應用在顯示領域，需要更多考慮數據傳輸及恒流瞬態響應能力。

臺灣茂達的古瓊景處長則從高亮度LED和低亮度LED的區別談起。他指出，高亮度LED驅動與低亮度LED驅動在技術上有許多不同的應用要求，主要是安全規范的差異和成本的要求。高亮度LED驅動要求安全性要高，不管隔離式或是非隔離式架構，都要符合安全規范，相對單價就可以拉高，驅動效率就可以相對做好一些。低亮度LED驅動因為要求低成本，所以會犧牲掉一些效率或是功能，只要符合基本需求即可。不過，二者技術上是沒有太大差異，就是主要在安規和成本上取得一個平衡。

應對LED IC的挑戰

“LED驅動市場目前有很多廠商進入，這說明大家都看好這一領域的發展，但是并不是說進入這一領域就一定會分一杯羹?！笔刻m微的吳建興提醒道，“目前市場上供貨較多的還是一些有很強研發實力的公司，產品有創新力，性能優良，可靠性高，技術支持到位，并且有持續提高產品性能的能力。在競爭日趨激烈的情況下，企業要做到持續創新、壓縮成本、提高品質，才會在眾多的廠商中脫穎而出?！?/p>

茂達認為LED IC的挑戰主要在以下幾個方面：

·啟動重置(POR)、軟啟動、過電流與過溫保護，LED開路保護短路等，雖為挑戰，卻也是電源IC廠商所擁有的機會：

·需要彈性I／O電壓，應用方便：

·符合環保意識，開發高能效產品，減少開發過程。

LED細分市場

LED照明

臺灣茂達的古瓊景說，在照明市場，盡管LED照明市場滲透率仍不到2％，然而LED照明已可望切入在營業場所的局部重點照明之應用市場。目前，影響LED照明壽命的決定因素在于電控及IC設計，例如LED路燈故障的原因中，有90％在于電控系統故障。

“照明市場對LED驅動的需求是可靠、高效(包括功率因素)、低成本、小體積，因此要求LED驅動設計針對特定的應用市場、如LED路燈、LED射燈、LED日光燈、LED燈泡等開發一系列的LED驅動產品，這是LED驅動在LED照明市場的發展趨勢?！笔刻m微的吳建興說，“相信隨著LED照明價格的降低以及性能的提高，LED照明勢必會全面進入潛力無限的家居照明?！?/p>

對于LED照明的整體設計，奧的亮中國總經理項威指出：“供電設計、熱管理、光學方案、數字控制、機械設計等LED技術整合應用中的各種技術的發展，將使LED照明應用能輕松替代常規照明產品?！?/p>

關于中國LED照明產業，中國照明電器協會半導體照明委員會主任、科銳(Cree)公司中國區總經理唐國慶解釋說，總的來看，中國LED從無到有，從低水平到較高水平，經歷了一個快速發展階段，但是要進一步往高效節能的照明方向走，就必須要有功率型的芯片，這是核心部分。

目前國內的外延材料和芯片制造水平與國際相比還有相當的距離。其次，封裝技術也是很關鍵的，因為就算有了芯片，封裝水平提不上去也會存在很大問題。另外，中國LED行業還有一個較大的不足，就是缺乏高端頂尖人才。

室內照明亟待成長

目前，LED在室外照明工程中的示范應用已經非常普遍，但在室內照明工程的應用卻尚處在初級階段。照明協會、Cree的唐國慶解釋說，這一方面是因為流明成本太高，另一方面也是因為LED室內照明的產品種類還太少，照明設計人員苦于缺乏靈活的設計選擇，這給室內照明產品的進一

步推廣設置了障礙。而實際上，隨著發光效率的不斷提高，室內照明將是LED產業中增長最決的領域之一。

從產品上來看，業界會開發出更小封裝、更大功率的LED照明產品。同時，隨著半導體生產規模的擴大，LED產品的價格成本也會逐步下降，家居LED照明產品也將會得到普及。

LED顯示屏和背光

凹凸(O2 Micro)科技(中國)有限公司開發總監李勝泰從LED的源頭娓娓道來：歷經近三十年的發展，LED如今已經由外部熒光涂層開發出白光LED，成為市場上極受矚目的新興光源。LED現階段的發展著重于其發光效率(1m／W)的提升，期望未來能以較少顆數的LED達到同等亮度，從而逐步降低整體系統成本，并使此新光源得以普及。以現今市場上之42英寸LED TV為例，需要400～500顆LED。

影響發光效率兩項關鍵因素為：內部量子效率(Internal QuantumEfficiency，IQE)以及取光效率(LightExtraction Efficiency，IEE)。IQE為LED組件本身的電光轉換效率；LEE則為實際在組件外部可以測量到的光子數目。LED在電光轉換的過程中，未轉變成可見光的能量便以熱的形式顯現；因此，散熱技術為當前LED發展需主要克服的難題。

現今的趨勢，大尺寸背光應用多使用1～3W高亮度LED，此區塊較受重視亦面臨最多瓶頸，高電流的平衡及其效率。業界目前一般的應用以線性模式作電流平衡，此種方式在達成良好平衡時會使固定功率消耗在主動開關上，并隨著整體輸出的功率增加而上升；當LED大于1W時，線性電流平衡電路即顯得不適用。

然而，在開關式平衡電路能有至少80％轉換效率的表現下，其對大功率的應用便比線性模式僅70％左右的效率來得適合許多。例如，O2 Micro所提供的OZ9986，即是針對開關式平衡電路應用所推出的產品。

高清LED顯示屏趨勢

Lighthouse(兆光科技)中國區總經理吳志輝主要介紹了高清LED顯示屏方面的趨勢。

·高清是LED顯示屏發展的主流。隨著LED高清顯示技術的成熟以及成本的下降，高清方案將成為客戶的首選。

·產品結構多樣化。隨著產品定制化的出現，LED顯示屏的產品結構將呈現多樣化的特點。

·公共交通、停車場、餐飲、醫院等綜合服務方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高。

·LED顯示屏的標準化、規范化也是亟待解決的一個問題。

LED顯示屏市場前景的三個關鍵點一技術的成熟、市場的成熟，成本的控制。液晶技術有尺寸和成本的雙重限制。背投、前投則無法媲美LED屏的顯示效果以及壽命。隨著LED產品價格的迅速下降，LED顯示市場將會有一片越來越廣闊的天空。

LED及驅動器企業及新產品展示

士蘭微士蘭明芯是士蘭微投資的開發LED芯片的公司，很早就開始關注LED驅動芯片的應用，已成功開發了應用于LED彩屏系列、MR16射燈LED驅動系列。目前重點開發方向是LCD監視器／TV背光驅動方案、與太陽能相關的LED照明方案及整體路燈解決方案。

士蘭微LED驅動產品采用IDM模式，擁有處于國內技術領先的BICMOS和BCD的成熟工藝平臺及設計模塊，產品開發周期快；另外在AC-DC、DC-DC領域研發的積累是對類似技術領域的LED驅動的技術支持。

茂達電子茂達的優勢在于產業鏈較完整。旗下負責LED IC產品的綠達整合了LED照明事業，成立綠明科技，負責LED照明系統模塊及燈具研發設計；另外，旗下異能科技也將進軍LED照明電控市場，整合集團之力，爭奪LED照明市場大餅。茂達旗下的綠明科技的專長在于散熱技術、電控以及二次光學設計，可根據終端產品的需求，回饋給上游的兄弟公司——綠達及異能，而綠達及異能將可依據綠明之需求，設計出適合的電控及IC。

在具體產品方面，茂達在手機背光、筆記本電腦背光、室內照明以及戶外照明等領域已經耕耘多年，茂達電子推出白光LED控制器解決方案，建議采用APW7128、APW7136、APW7137、APW7209、GK8210等電源管理IC，以上產品具有體積小、發熱量低、耗電量小、壽命長、反應速度快、環保并可平面封裝易開發成輕薄短小產品等優點，適用于掌上型裝置解決方案。

O2科技O2 Micro的控制IC皆以將轉換效率優化的架構為發展宗旨。LED在背光方面的應用，復合式的串并聯為主要設計方式，在此應用上，無論是升壓或降壓架構，O2 Micro的產品皆提供平衡性達2％以內的設計，使每串電流近于一致。此外，一般監視器屏幕或筆記本電腦用戶多在較低亮度的情況下操作，而O2 Micro的控制IC無論在高或低亮度皆能有高效能的表現，確實達到在實際使用上能延長電池壽命。

現行的LED背光多由一穩定DC輸入至升壓或降壓架構，進而產生LED所需的驅動電壓。然而，此種可稱為“二極轉換”的方式。盡管每一級皆達80％效率的水平，整體系統的輸出亦只有80％×80％=64％的效能：因此，O2 Micro提供新式“一極轉換”的結構，由OZ9987(PWM控制IC)輸出適當電壓至O29984(電流平衡控制IC)以穩定控制各串LED電流，并減少在多層級轉換上造成的效能損失。

Cree Cree擁有一系列室內照明產品，例如LR6-230V輸出光通為6501m，輸入功率為12W，顯色指數為95，在光照效果不變的情況下，較傳統照明燈具可以節省超過80％的電能。

在發光效率上：LED發光效率較低，大部分電能轉換成了熱能，光強和亮度不夠。最近Cree基于最新的創新型芯片技術同步推出了業界領先的XLamp XP-E全彩封裝產品和XP-G白光產品。其中，XLamp XP-G LED是目前業內較高效的產品，光通量為139lm@350mA，并且當驅動電流在350mA時，光效可達1321m／W；當驅動電流為1A時，光通量可達3451m，其亮度與效率分別比最亮的XR-ELED高出37％和53％。另外，XLamp XP-E彩色LED不僅可提供比Cree同類產品的光通量更高，封裝尺寸更小。

奧的亮奧的亮使得LED不再僅僅是一種特殊產品，而且是較好的通用功能性照明解決方案。

奧的亮LED照明產品推薦：“筒燈150”，和傳統的2×10W節能筒燈照度相當，可廣泛使用在辦公樓或零售商鋪等環境。超薄結構，可安裝在各類天花板。

兆光科技4mm像素間距的P4屏幕是高清LED顯示屏的典范，P4擁有超高分辨率、無風扇設計、輕巧，采用M4色彩均勻技術，非常適合近距離觀看，且易于配置和維護，系室內高清播放的首選之一。

兆光科技今年全新推出的HELIOS(High Efficiency LEDInformative Operations System，高效LED信息操作系統)，是一款功能強大的新型數碼廣告顯示解決方案，可廣泛應用在各種戶內戶外場所。HELIOS內置顯示單元采用6mm像素間距，3000nit(尼特)亮度LED面板，可動態顯示廣告內容。HELLOs結合了先進的內容控制、管理與發布技術，堅固耐用并且采用防水設計。