室內(nèi)照明用LED驅(qū)動IC技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向

LED光源作為綠色、節(jié)能、省電、長壽命的第四代照明燈具而異軍突起、廣受關(guān)注、如火如荼迅速發(fā)展。目前的LED光源是低電壓（VF=2→3.6V）、大電流（IF=200→1500mA）工作的半導(dǎo)體器件，必須提供合適的直流電流才能正常發(fā)光。直流（DC）驅(qū)動DC LED光源發(fā)光的技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，由于我們?nèi)粘Ｕ彰魇褂玫碾娫词歉邏航涣麟姡ˋC100-220V），所以必須使用降壓的技術(shù)來獲得較低的電壓，常用的是變壓器或開關(guān)電源降壓，然后將交流電（AC）變換成直流電（DC），再變換成直流恒流源才能促使LED光源發(fā)光。

因此直流驅(qū)動LED光源的系統(tǒng)應(yīng)用方案必然是：變壓器+整流或開關(guān)電源+恒流源。LED燈具里必然要有一定的空間來安置這個電源模塊，但是對于E27標準螺口的燈具來說空間十分有限，很難安置。無論是經(jīng)由變壓器+整流或是開關(guān)電源降壓，系統(tǒng)都會有一定量的損耗，DC LED燈具在交流、直流電之間轉(zhuǎn)換時約15～30%的電力被損耗，系統(tǒng)效率很難做到90%以上。如果能用交流電（AC）直接驅(qū)動LED光源發(fā)光，系統(tǒng)應(yīng)用方案將大大簡化，系統(tǒng)效率將很輕松地達到90%以上。

由此看來LED驅(qū)動IC在LED燈具中是至關(guān)重要的器件。目前國內(nèi)照明LED 驅(qū)動 IC開發(fā)、生產(chǎn)廠家已有十多家。LED驅(qū)動IC的特性要求是電流輸出的一致性與恒定性。目前國內(nèi)照明LED 驅(qū)動 IC產(chǎn)品技術(shù)都還是采用傳統(tǒng)的DC/DC降壓、升壓恒流的模式，和由PWM控制器組成的恒流源電路，目前這二類LED驅(qū)動IC技術(shù)尚處在產(chǎn)品發(fā)展的初級階段，特別是限于低壓的晶圓片的生產(chǎn)工藝，影響日益需求量大的較高電壓應(yīng)用。隨著照明應(yīng)用領(lǐng)域的擴展LED驅(qū)動IC正在向中高級和高度集成、多芯片封裝（CMC）技術(shù)方向發(fā)展。

LED光源應(yīng)用的基本技術(shù)要素是必須滿足它的VF（正向電壓）和IF（正向電流）需求，VF是為LED光源建立一個正常的工作狀態(tài)，IF是促使LED光源發(fā)光，其亮度與電流大小成正比；順應(yīng)照明LED驅(qū)動IC技術(shù)的發(fā)展，LED驅(qū)動IC的輸入電壓（Vin）范圍將更寬廣（DC5C-45V），輸出恒流精度更高（1%）；鑒于越來越多的LED燈具選用多顆大功率LED串聯(lián)應(yīng)用技術(shù)，要求新一代LED驅(qū)動IC輸出耐壓提高到60V-100V，這就需要用高壓工藝來生產(chǎn)LED驅(qū)動IC的晶圓片；LED驅(qū)動IC輸出耐壓提高為它在汽車電子、汽車燈具、高光照明等高電壓要求的市場打開新的市場門路。

華潤矽威科技有限公司是比較早介入LED 驅(qū)動 IC設(shè)計生產(chǎn)的國內(nèi)集成電路設(shè)計公司，它的PT4115是一個典型的Vin寬電壓輸入（DC6V-30V）、大電流恒流輸出（1.2A）的DC/DC降壓LED 驅(qū)動 IC，PT4115 是一款連續(xù)電感、電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，它具有較寬的直流6V到30V輸入電壓范圍，擊穿電壓>45V，輸出200mA--1200 mA恒定直流，可滿足驅(qū)動點亮1-7顆串聯(lián)的大功率LED或N顆串并聯(lián)的小功率LED，驅(qū)動恒流大小可按應(yīng)用方案設(shè)定。PT4115采用頻率抖動技術(shù)有效地改善EMI；采用從滿量程向下到零的PWM調(diào)光，安全可靠，調(diào)光比可達5000:1；采用SOT89-5的封裝，芯片的管芯（Die）可通過直接連通到封裝外的金屬板（Exposed PAD）散熱，導(dǎo)熱十分有效。PT4115內(nèi)部設(shè)置了過溫保護功能（TSD）,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。當IC 芯片溫度超出160℃，IC 即會進入TSD 保護狀態(tài)并停止電流輸出，而當溫度低于140℃ 時，IC即會重新恢復(fù)至工作狀態(tài)。PT4115可利用模擬調(diào)光的原理以及溫度對LED電流的負反饋實現(xiàn)LED燈具動態(tài)溫度控制，只要在調(diào)光端（DIM）加一熱敏電阻或PN結(jié)即可。加上整流橋PT4115可應(yīng)用于交流12V、24V供電的LED燈具。PT4115的應(yīng)用十分簡潔，周邊零件僅四個。PT4115的工作效率高達97%，是真正的綠色驅(qū)動IC。PT4115廣泛應(yīng)用于使用LED燈的MR11、MR16、水底燈、路燈等各類LED燈具。為了有效地縮短LED燈具廠商的設(shè)計周期，華潤矽威一步到位的推廣模式向LED燈具廠商提供可直接用于MR16生產(chǎn)的DEMO板、電路圖、PCB板圖、BOM表，對初次使用客戶提供及時而周到的技術(shù)支持。
照明用LED 驅(qū)動IC發(fā)展方向

LED光源是一種長壽命光源，理論壽命可達50000小時，但是應(yīng)用電路設(shè)計不合理、電路元器件選用不當、LED光源散熱不好，都會影響它的使用壽命。特別是在應(yīng)用電路里，作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器，它的使用壽命在5000小時以下，這就成了制造長壽命LED燈具技術(shù)的攔路虎，唯一可行的先進解決方案是設(shè)計生產(chǎn)可以在應(yīng)用電路里省去電解電容器的新一代LED驅(qū)動IC，日本タキオン新的LED驅(qū)動IC--TK5401設(shè)計無需在應(yīng)用電路上使用電解電容器，壽命可達4-5萬小時，正好與LED壽命匹配。使用此款I(lǐng)C可使PCB板面積縮小至原來的40%，真真是節(jié)省了電源模塊的空間，這也是LED燈具設(shè)計所要斤斤計較的。

對新一代LED驅(qū)動IC的設(shè)計必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵素燈電子變壓器所產(chǎn)生的燈源閃爍和多燈并聯(lián)不亮問題等等；還必須解決LED驅(qū)動IC在多種應(yīng)用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認證；應(yīng)用電路力求簡潔、使用元器件少也是客戶降低成本所夢寐以求，和市場競爭所必須的；隔離與非隔離的應(yīng)用歷來是商家在安全與效率之爭焦點；提高PWM控制器的占空比等等。

0.5W-3W的LED光源與LED 驅(qū)動 IC集成在一個CMC封裝內(nèi)的新一代芯片已經(jīng)小批量生產(chǎn)，顯示LED 驅(qū)動 IC正在向高度集成化的多芯片CMC封裝方向發(fā)展；可用交流電（AC）直接驅(qū)動發(fā)光的新一代、特殊拓撲結(jié)構(gòu)AC LED光源生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟，將開創(chuàng)LED照明技術(shù)的又一新紀元。

IC廠家向最終用戶提供可直接用于生產(chǎn)的方案，使產(chǎn)業(yè)鏈的上、下游直接對接，省時省錢、快出產(chǎn)品廣受歡迎。

近幾年來集成電路生產(chǎn)廠家為更快地將集成電路新產(chǎn)品能在短時間內(nèi)能讓最終產(chǎn)品生產(chǎn)公司投入大批量生產(chǎn)應(yīng)用，縮短客戶的設(shè)計周期，作為研發(fā)生產(chǎn)集成電路的上游企業(yè)紛紛加強最終產(chǎn)品應(yīng)用端的系統(tǒng)應(yīng)用方案的開發(fā)，采用交鑰匙工程的模式，使購買主芯片的下游終端工廠能直接按此方案在短期內(nèi)生產(chǎn)可在短時間內(nèi)上市。如臺灣MTK提供選用其手機芯片可用于直接生產(chǎn)手機的系統(tǒng)方案；華潤矽威科技有限公司設(shè)計、生產(chǎn)LED 驅(qū)動 IC，并向LED燈具生產(chǎn)廠家提供可直接用于生產(chǎn)MR16、E27、PAR30、PAR38、日光燈的DEMO和電路圖、材料清單（BOM表）。這已成為生產(chǎn)集成電路的上游企業(yè)與生產(chǎn)最終產(chǎn)品的下游企業(yè)更緊密合作、共生存、共發(fā)展、共繁榮昌盛的必然趨勢。

向佐