發光二極管(LED)迅速滲透商業照明市場，讓其發展熱度不斷升溫。不過，相較于居家照明市場，商業照明消耗的電量驚人，且多半要因應環境變化進行設計，因此LED燈不僅須具備調光、調色、混色需求，更得提高LED照明效率，而這些規格設計要求已成為LED相關廠商的共同課題。
為因應商業照明需求，LED驅動集成電路(IC)開發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照明質量。
高電流精度驅動IC助力 LED燈泡價格銳減
商業照明市場對LED燈泡的規格要求極高，因此驅動IC開發商已積極研發可提供LED更穩定電流與電壓的解決方案，以提升整體照明質量，同時也有助降低LED燈泡物料清單(BOM)成本。
奧地利微電子(AMS)傳感驅動照明業務部總監Sajol Ghoshal表示，商業市場往往要求高質量照明，亦即該照明系統須持續保持適當亮度以及色溫，并且同時保有LED燈泡的長壽特性。
Ghoshal強調，電流精準度(Current Accuracy)對LED色彩持續性而言極度重要，舉例來說，若一個350毫安(mA)、高亮度LED的電流精準度差了10%，亦即其LED驅動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)轉移，這對商業照明應用而言并非可靠、理想的解決方案。
盡管如此，LED燈要達到高質量照明要求并不容易，由于LED需要由交流電(AC)電源持續輸入定電流，而這樣的供電架構帶給驅動IC設計商諸多挑戰。
Ghoshal指出，奧地利微電子針對精確控制LED電壓電流的需求，已設計出一款高效率驅動IC架構，可提高信道與信道(Channel-to-channel)、芯片與芯片(IC-to-IC)間的電流準確度。在這樣的高精度電流傳遞架構下，LED驅動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，而這樣的準確度系現行LED驅動IC方案的五到十倍。
事實上，使用能夠提供穩定電流的驅動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；而透過使用能精準控制電流、補償色溫的LED驅動IC，并搭配環境光(Ambient Light)及色溫傳感器，照明品牌廠將可使用較低價格的LED，并兼顧照明質量。
Ghoshal透露，為進一步協助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，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燈泡的高節能效益、超長壽命優勢已毋庸置疑，但現階段LED燈泡價格仍高出省電燈泡許多，業者若要說服企業或民眾購買LED燈泡，勢必創造更大的誘因，因此，可調光功能已被LED業者視為產品加值賣點，而該功能也是省電燈泡因規格限制，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驅動器開發商為加速蠶食省電燈泡市占，紛紛推出可精準調光的解決方案，協助LED燈泡開發商實現特殊調光功能，提高產品附加價值。
德州儀器(TI)電源產品市場營銷經理周俊宏表示，今年照明市場針對可調光功能的LED燈泡需求大增，如商業應用中的情境燈、廣告廣告牌應用的LED可調光功能皆為重要賣點，因此LED驅動器廠商紛紛加緊開發對應解決方案，以擴大商業照明市場市占。
周俊宏指出，由于室內照明市場競爭激烈，具可調光功能的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造產品差異優勢的展出重點，而LED驅動器廠商若要爭取更多的客戶訂單，則須提供更精準、可靠的可調光解決方案。
有鑒于此，德州儀器于今年5月初發表雙串LED驅動器，該組件可以直流對直流(DC-DC)降壓穩壓器與線性信道同步混色，提供精準白、紅雙色混合功能，而其內部整合電路(I2C)及單一可程序設計只讀存儲器(ROM)讓燈具廠可在生產過程中精確調節燈具的白色相對色溫及亮度，并于ROM程序設計完成后運用模擬或脈寬調變(PWM)輸入訊號，調節亮度及色彩。
周俊宏表示，針對LED燈泡輸出串數較高、需要更高調光精準度的商業應用，德州儀器亦同時發表兩款可調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的調光比率。
周俊宏進一步指出，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調光比率的平行分流晶體管(Parallel Shunt FET)調光。他解釋，愈高的調光比率可為客戶帶來愈精準的演色指數(Color Rendering Index)，在這樣的特色下，客戶可依應用需求精準調節LED燈泡亮度及顏色。
值得注意的是，今年LED調光方式將有大變革，傳統的LED三端雙向可控硅開關組件(TRIAC)調光將逐漸走入歷史。
TRIAC讓寶座 LED數字調光躍升主流
過往LED燈泡依循舊有白熾燈泡規格，采用TRIAC調光方式，但隨著LED燈泡發光效率及質量日益受到重視，TRIAC不再是理想的調光方式，而模擬調光及PWM數字調光驅動IC今年將大舉出籠，逐漸取代支持TRIAC調光方式的驅動IC。
英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業處資深經理張文貴表示，北美市場盛行TRIAC調光，該調光方式非常適合傳統白熾燈泡，但由于TRIAC本身系以切換相位做為調光方式，需要一定程度以上的電流以維持工作，對以節能為主要號召、低耗電的LED燈泡而言并不是理想的調光方式。
不僅如此，由于TRIAC調光使用的是相位切換方式，因此，若LED燈泡須進行復雜的調光功能時，TRIAC調光器的功率因子(PF)將隨之降低，而電力負載為達到相同的功率輸出，就需要更高的電流，亦即LED燈泡欲達到相同的色溫表現，驅動IC須消耗更高的電流。
張文貴指出，燈具廠為設計出支持TRIAC調光的產品亦傷透腦筋，原因在于TRIAC調光具最低消耗功率，燈具廠為符合TRIAC線路設計，常須將導通電流設定在一定標準之上，然而，這樣的設計將讓整體LED燈發光效率(lm/w)不彰，發光表現亦將受到影響。
事實上，由于TRIAC調光系采前緣觸發，因此，在LED燈電流導通瞬間，TRIAC調光器將產生高電流斜率，進而造成嚴重的電磁波(EMI)干擾。此外，在TRIAC架構下，LED電力系統容易有總諧波失真(Total Harmonic Distortion)的問題，在電流不斷流往地線的情況下，電力系統的負擔亦會上升。
有鑒于業界對于LED燈泡的發光效率、發光表現要求愈來愈嚴苛，TRIAC調光顯然不符潮流。張文貴透露，驅動IC廠今年針對商業照明市場，多半推出支持PWM數字調光或0?10伏特(V)模擬調光的驅動IC。
相較于TRIAC調光，數字與模擬調光方式系專為LED驅動IC所設計，藉此LED燈能提供更精準的照明質量，并達到省電的初衷。張文貴指出，目前商業照明市場以模擬調光為主流的調光方式，不過，驅動IC廠為競逐智能照明商機，將逐步提高支持數字調光方式的驅動IC比例，以因應未來驅動IC須與微控制器(MCU)匹配，進一步對LED燈做出色溫變化、混色、日光感測等進階功能指示的需求。
周俊宏指出，LED智慧調光的趨勢由今年國際照明科技展中展出的可調光LED燈數量就可窺見一二，今年的LED燈具多半支持ZigBee、無線局域網絡(Wi-Fi)等無線通訊標準。周俊宏認為，不管是支持PWM或是0?10伏特的模擬調光LED燈泡，最終都須與微控制器搭配，朝無線控制調光功能方向邁進。為搶先卡位日益升溫的智能照明市場，LED驅動IC商也已積極擴大部署結合其它感測組件的解決方案。
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