决战无闪烁、无电解电容的LED驱动方案

无电解电容方案解决LED寿命难题

LED驱动器面临寿命难以延长的挑战。为达成LED照明标榜的2万小时使用时间，Fairchild、TI、PI、Maxim等LED驱动器供货商已纷纷开发出无电解电容的LED驱动器方案。 
 
现阶段电解与电容寿命最高仅达5,000小时，且单价昂贵，不仅无法符合LED光源使用时间长达2万小时以上的要求，且垫高LED驱动器整体物料清单 (BOM)成本，与LED照明系统商的低成本和长寿命产品策略背道而驰，无电解、电容LED驱动器方案遂应运而生。 

严宗福表示，LED照明灯具运作温度高达80100℃，然电解与电容在高温下容易干燥，故采内建电解、电容的LED可调光驱动器，工作寿命无法超过数千小 时，拖累LED照明灯具寿命。 

周俊宏指出，无电解及电容的LED驱动器方案，虽可缩减成本、体积及寿命，但会产生输出电流涟波大的缺陷，造成LED光源闪烁、寿命衰退及效率下降的问 题，解决之道是加入线性稳压器(LDO)，抑或藉由控制模式调降LED驱动器的输出电流涟波。 

在输出电流涟波下降之下，可改采成本及尺寸较小的陶瓷电容，避免引发光源闪烁。 

不仅是匹配TRIAC调光与长寿命，为增加外观的设计弹性，LED照明系统商对于更小体积的LED驱动器同样需求殷切，正借助反驰式初级侧调节(PSR) 拓扑架构LED驱动器缩减尺寸及成本，加速LED居家照明普及。 

扩展TRIAC调光范围，LED驱动器商竞推专利线路

除了无电解电容方案外，兼容于TRIAC的闪烁窒碍也是LED驱动器厂商的一大难题。为开发出具宽广TRIAC调光范围且无闪烁LED灯具，LED驱动芯片业者正陆续导入自行开发的专利线路，以突破长久以来的技术桎梏，加速兼容于 TRIAC调光的LED灯具市场渗透率扩大。 

Fairchild技术营销总监严宗福表示，Fairchild旗下支持TRIAC的LED驱动器已导入主动式泄流(Active Bleeder)特有线路，可加大保持电流(Holding Current)范围，藉此解决LED灯具闪烁问题，同时延展调光范围达10100%，实现如传统光源多层次调光。 
目前市面上TRIAC调光器规格参差不齐，因此大多数支持TRIAC功能的LED驱动器难以符合所有调光器最低的保持电流要求，为执行TRIAC调 光，LED驱动器须调降输出电压，再提供给灯具使用，容易导致导通电流降至0，此将断断续续产生照明关闭的窘境，造成光源闪烁的情况发生。 

严宗福指出，为解决光源闪烁的窒碍，Fairchild藉由在LED驱动器配备主动式泄流专利线路，扩张保持电流范围，使具备TRIAC调光功能的LED驱动器能支持最 小的保持电流，避免TRIAC调光断电。 

德州仪器(TI)亚洲区模拟产品市场开发资深市场营销工程师周俊宏强调，相较于传统光源动辄数十瓦以上，大多数LED居家照明皆在10瓦以内，因 此导通电流较小，较易引发光源闪烁的问题，有鉴于此，德州仪器已于LED驱动器内建自行研发的译码(Decoding)专利线路，以侦测TRIAC调降后 的输入电压，再供应TRIAC调光所需的最低保持电流，确保LED驱动器电流可持续导通。 
另一方面，为实现如传统光源的多层次调光，灯具系统商对于更宽广的调光范围要求更为严苛，从过去的30100%调光范围，已进阶至10100%，此亦增加 LED驱动器的设计难度。 

周俊宏表示，现透过专利线路，大多数LED驱动器厂商已能克服扩大调光范围的技术难题。事实上，随着各家技术迭有进展，预期未来更多适用于TRIAC调光 的LED驱动器解决方案将会竞出笼，恐将使价格战起，不过，有别于传统光源及电源的设计架构，应用于照明的LED驱动器开发仍须经验累积，因此持续提高产 品附加价值与性价比，将为赢得更多客户青睐的不二法门。 

PSR架构助攻　LED居家照明成本续降

LED驱动器供货商正积极藉由在PSR内建替代二次侧(Secondary Side)的回授电路，以在不牺牲负载电流精准度之下，提供低成本与小尺寸的LED驱动器方案，从而降低20瓦以下居家照明成本。 

阿瑟莱特策略营销部项目经理苏壬穗表示，相较于二次侧架构，PSR线路设计较简化，其省却二次侧架构的回授线路及相关组件如二极管、电解及电容， 由于组件数量减少，可大幅降低LED驱动器的体积与BOM成本，适用于诉求低成本的居家照明，且符合居家照明微小化灯座的要求。
 
周俊宏指出，为加速扩大LED居家照明市场渗透率，今年照明系统业者将主打低价居家照明产品，因此能显著减低成本的PSR架构LED驱动器方案更能赢得市 场的青睐，将是今年德州仪器的布局重点。 

事实上，今年上半年，Fairchild、德州仪器、恩智浦(NXP)、阿瑟莱特等已轮番推出PSR架构的LED驱动器方案，足见该产品在LED居家照明市场的热度。 
然而，PSR虽免却回授电路，却导致难侦测大功率输出电压与电流的变化，且易受杂散讯号影响，降低负载电流的精准度。也因此，半导体厂商正藉由在LED驱 动器置入具备回授功能的专利线路，以提高负载电流的精准度。 

严宗福提到，着眼于PSR搭配传统TRIAC调光为居家与商业照明大宗市场，Fairchild已开发出取代二次侧回授的专利线路TRUECURRENT，藉此侦测出负 载的电流量，再透过整合反驰式架构、MOSFET开关及TRIAC讯号，运算出精准的脉冲宽度调变(PWM)输出讯号，提供准确的负载电流，负载电流准确 度最高可达±3%。 

阿瑟莱特更透过自有线路搭配，将PSR架构LED驱动器的周边组件数减少，藉此缩减成本与体积。 

苏壬穗指出，随着更高整合度的居家照明LED驱动器方案需求增温，且为符合美国能源之星(Energy Star)与国际电工委员会(IEC)对于功率因子校正(PFC)须达0.9以上的要求，阿瑟莱特正试图在PSR架构LED驱动器内整合调光、PFC等元 件，戮力减低周边组件数量达十五颗以下。 

除阿瑟莱特外，包括Fairchild、德州仪器、恩智浦等业者亦已朝此方向发展，甚至纷纷计划于下半年或明年，推出整合金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)的 更高整合度PSR架构LED驱动器方案。 

兼容于TRIAC调光、PSR架构及高整合度方案已为LED驱动器厂商共同的产品发展方向，外商为寻求LED驱动器差异化，将持续透过高整合度，以及附加 过电压保护(OVP)、过温度保护(OTP)、过电流保护(OCP)等功能，以提高产品附加价值，避免流于削价竞争。 

同时，为迎合LED照明产业少量多样的特性，外商的市场策略亦将改弦易辙，不再仅锁定大品牌客户，而将扩大战线，积极迎合中小规模照明系统商的需求，恐将 压缩国内中小型规模LED驱动器业者的生存空间。为杀出重围，台湾LED驱动器厂商正戮力藉由服务与通路另辟获利蹊径。 

苏壬穗谈到，阿瑟莱特将透过高度客制化服务，以及与代理商策略结盟，结合代理商其它代理的LED灯具组件产品，如灯壳等，经由规格调整后，组装成半成品灯 具，再提供给灯具客户，提高产品的附加价值，以抢攻更大的客源。 

无闪烁及无电解电容LED驱动方案正持续进化。由于市面上推出兼容于TRIAC调光的LED驱动器仍难克服闪烁与扩大调光范围的弊病， 导致照明系统业者的采购意愿低落；再加上内建的电解电容往往是LED灯具使用寿命无法延长的元凶，因而成为LED驱动器供货商戮力克服的技术挑战。 

一览本文，不难看出：匹配传统TRIAC及无电解电容的LED驱动器将大行其道。在LED驱动器设计革新之下，已大幅改善LED驱动器支持TRIAC调光的闪烁及寿命短的缺陷，可望提高LED灯具的附加价值，并加速市场的普及。