国内外技术发展水平.doc

文献综述 班级：电技10-3班 姓名：侯鹏超 学号：1012020326 指导教师：王宏民1、 前言： 在全球能源短缺、环保要求不断提高的背景下，世界各国均大力发展绿色节能照明。LED照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。LED驱动控制技术伴随着LED发光芯片的进步，使得LED的功率越来越大，亮度越来越高，其应用正变得越来越广。从早期的仪表指示进入lcd屏幕背光、手电筒、汽车指示、照明、装饰灯等，直到通用照明领域，如台灯、床头灯、日光灯和路灯等。未来，相信该技术的应用范围会越来越广泛。二、国内外技术发展水平1、国内部分：我国的LED驱动控制技术的发展起步较晚，和发达国家有不小的差距。起初国内的关键技术主要源于欧美发达国家，基本上是进口美国的有机金属化学气相沉淀（MOCVD）装备，这些装备在美国就不是一流的装备，在整个LED产业外延片的生长、芯片、芯片封装3个环节中，外延片生长投资要占到70%，外延片成本要占到封装成成品的70%，同时外延片生长技术的人才全世界都缺乏，简单的说，外延片的水平决定了整个LED产业和技术水平，国内近几年也陆续引进了50多台MOCVD装备，均处理大生产工艺摸索阶段，一旦工艺成熟，则会上10倍地增大装备数量形成规模生产，市场需求巨大。 随着国家“863”计划和信息产业发展基金及时支持了国产外延设备如液相外延炉和MOCVD设备的研发（中科院半导体所、中电科技集团公司第四十八所），通过整机消化吸收，关键技术再创新等措施，填补了国内空白，使长期制约我国LED技术产业发展的装备瓶颈得以突破。随着国家照明工程的起步，国内LED芯片设备的巨大需求再次引起了国外半导体设备生产商的积极响应，他们日益重视中国这个巨大的市场，但是，这里面也存在着一个隐忧，国外芯片设备高昂的价格，相对制约了国内企业的规模化、产业化发展，也消耗了国家大量宝贵的外汇。同样也挤占了国内设备生产商的发展空间。 经过这么多年的技术引进、消化和吸收，我国已经掌握了相当一部分的关键技术，缩短了和发达国家的差距。 2、国外部分：LED驱动控制技术和半导体照明技术的开发研究引起了全球研究机构和企业的重视。国外共有近200家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，近300所大学和研究所参与GaN的研发。目前，功率型白光LED光视效能（发光效率）已经达到100lm/W，研究水平达到160lm/W。经过技术发展和市场竞争，世界主要LED厂商已经形成各自的技术特色。日本日亚化学处于全球技术领先水平，垄断高端白色、蓝、绿色LED的市场，丰田合成在白光LED及车灯照明技术开发据国际前端；美国Cree的碳化硅衬底生长GaN外延片国际领先，传统照明巨头Philips绝对控股的美国Lumileds功率型白光LED国际领先；传统照明巨头Osram欧司朗控股的德国欧司朗光电半导体功率型LED封装和车用LED灯具开发国际领先。三、存在的问题： 可靠性低、标准化困难、成本高是当前LED驱动控制存在的主要问题，而LED驱动控制器面临的最大技术困难是：散热和尺寸。解决这几个问题，是驱动器设计长期发展的目标和方向。 1、可靠性问题 据有关统计LED灯具的失效90%以上由驱动失效引起，LED驱动控制器的高失效率曾一度影响到人们对LED照明应用前景的质疑。LED驱动控制器的可靠性难点在于： 1-1、工作环境恶劣 LED驱动控制电源因靠近LED光源，受LED光源自身发热的影响，驱动控制电源周围环境温度最高可达6070左右，这就要求器件具有很好的散热特性，对户外应用还有较高的防水、防潮、防雷要求。 1-2、负荷重在不调光状态下，LED驱动电源是长期满负荷运行，而开关电源的其它常见应用领域，例如通信电源、计算电源、消费电子产品，开关电源的长期平均功率通常都远低于额定功率。 2、标准化困难LED驱动控制的标准化困难是LED光源自身的特点引起的。LED光源通常由数量众多的单颗小光源组成，单颗光源的功率等级不同或串并联组合不同，对驱动的要求就不同。开关电源是难于实现高度集成化的电子产品，单一产品的元器件数量常常高达数百个，大量定制的非标驱动控制电源需求对于设计和生产都是一个很大的挑战，新产品从推出到成熟需要一个过程。3、成本高 LED光源的光效在快速提升而价格却在快速下降，LED驱动控制器占整体灯具成本中的比重呈逐步上升的趋势。LED驱动控制器恶劣的工作环境和高可靠性要求是驱动器的成本高的一个因素；驱动控制器产品的标准化困难，不但使产品分摊了更多的研发成本，小批量多规格的驱动控制器产品也使生产和采购难以规模化，成本大大增加。四、今后的发展趋势： LED驱动控制技术拥有非常广阔的发展前景，最重要的应用方面便是LED照明领域和LED驱动电源领域。 首先，LED照明处于渗透率从15%到60%的高速发展阶段LED照明市场规模与增长前景 通用照明市场是一个市场容量和智能手机相当的大市场，而且处于快速增长过程中。通用照明市场结构中，节能灯和白炽灯占比差不多，都在40%多的水平，但白炽灯趋势向下，随着全球各国家禁止销售白炽灯的政策进一步执行，节能灯、LED照明的占比会越来越大。LED照明在所有已经安装好的照明产品中占比2%-3%。但是根据2012年的全球数据，新卖出去的产品里面LED照明已经占到了15%，中国的比例还要高一些。LED照明处于渗透率从15%到60%的高速发展阶段一个行业业增长率最高的时期是在渗透率从15%到60%的阶段。LED处于爆发期的前期，未来2-3年内将完成从15%到60%的渗透，再后面1-2年内完成60%到80%的渗透。这点类似于智能手机渗透期，过去两年增长迅速，目前已经达到60%的渗透率。LED到了2年前智能机的状态。与前几年导入期相比，2011年LED照明增速有所放缓，主要原因是2011年LED价格发生了雪崩式的下降，目前的价格只有11年初的30%。整体出货量有翻番增长，但产值增长40-50%左右。2012年LED整体市场规模同比增长26%，但LED通用照明增长40%。未来两年，LED照明需求量每年会维持100%左右的增长，但受到价格下降影响，产值增长会低于需求量。室内照明比例在增加，汽车照明是最优质市场。从2012年的全球产量结构来看，球泡灯、直管灯、射灯、筒灯分别占到36%、23%、17%和8%，隧道灯和路灯各占1%。但从产值结构来看，由于单体价值较高，户外灯（路灯和隧道灯）加总起来达到25%，同时球泡灯占14%，直管灯占20%。因此专注于做户外灯的公司也有足够大的市场来成长。室内灯的比例在增加，下一个重要领域看办公照明和家居照明每个阶段，LED照明的主要推动力量是不同的，LED照明代替传统照明的切入点，在政府鼓励的过程中是户外灯（路灯和隧道灯），在商业驱动的过程中是商业照明。2010-2011年，LED照明市场的驱动是室外灯，包括中国政府推动的10城万盏在内的众多政府投资项目促进了LED户外灯的发展；2012年，商业照明是主流（包括酒店、商场、咖啡馆等），占到42%;其他办公照明达到18%，工业照明达到22%（工矿企业）。目前商业照明中LED的渗透率可能已经远远高于15%。汽车照明是所有LED领域利润率最为优厚的环节。比如某全球一线光源公司最挣钱的部门是汽车照明，其60-70%的利润源于汽车照明。我们以1W的3030LED为例，一线厂商在LED通用照明上卖到0.4美元左右，但在汽车领域可以卖到2美元。LED汽车照明认证时间需要3年时间，认证通过后也需要放在车灯上做2-3年的检验，主要原因是车灯虽然在汽车中占比不高，但如果发生问题召回的话代价也很大。如果国内厂商有实力切入汽车照明领域的话，值得关注。其次，LED行业的兴起，并不是偶然的，而是在整个科学发展的条件下，在节能环保的号召下，在人类能源日渐紧张的情况下发展起来的。能源的浪费与消耗，势必呼唤新节能产品诞生，即使不是LED也是其它同类产品来取代，所以说LED照明的兴起，是有其必然性的。作为LED照明的核心驱动力，LED驱动电源的发展直接影响LED的普及和大众化。怎么降低LED成本，让LED照明进入千家万户，这是摆在所有LED人面前的一个重要课题，同时也是一次重大的发展机遇。未来LED驱动电源将向何处发展呢？我们都知道，LED驱动电源是直接为LED提供驱动力的，相当于发动机。LED驱动电源技术的发展，对LED相关行业的发展是至关重要的。也是具有决定意义的。LED驱动电源的主要功能是将交流电压转换为直流电压，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。随着硅集成电路电源电压的直线下降，LED工作电压越来越多地处于电源输出电压的最佳区间。恒流恒压这些技术，将会越来越普遍。（1）针对LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路，利用集成电路技术将每颗LED的输入电流控制在最佳电流值，使得LED能获得稳定的电流，并产生最高的输出光通量。LED驱动电源在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。（2）LED驱动电源具有智能控制功能，使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的水平上。当负载电流因各种因素而产生变化时，初级控制IC可以通过控制开关使负载电流回到初始设计值上。（3） 在控制电路电路设计方面，要向集中控制，标准模块化，系统可扩展性三方面发展。 最后，LED驱动控制具有应用范围广、发展潜力巨大的特点，随着其越来越成熟，该技术一定会在全球范围内得到广泛应用，为人们的生活带来极大方便。5、 总结： 从以上介绍我们了解到LED驱动控制技术的发展相撞、存在问题和未来的发展趋势，以及该技术可用于从早期的仪表指示进入lcd屏幕背光、手电筒、汽车指示灯、照明、装饰灯等，直到通用照明领域，如台灯、床头灯、日光灯和路灯等。未来，LED驱动控制将会拓展至更多应用领域。6、 参考文献：1、葛良安、张华健，智能化自适应控制多路LED驱动技术，2012-4；2、姜德来、姚晓莉，LED驱动器发展综述， 2012-4；3、罗静华、王昌明，LED驱动控制技术，2010-1；4、杨清德、杨兰云，LED驱动与控制技术基础，电子工业出版社，2011；5、王平，太阳能LED照明控制驱动系统， 2010-04；6、刘木清，LED 及其应用技术，化学工业出版社，2013-11；7、张昭昭、郭伟，LED显示屏远程控制系统，2008；8、李秀忠，基于单片机的LED显示屏控制电路设计，2010；9、于清洋、符雪、张新元，基于单片机的LED显示屏设计，2011；10、靳桅、邬芝权、肖波。基于单片机IAP技术的LED显示屏控制系统，2007；11、陈君霞、黄跃华、甘文，大屏幕LED显示系统，2007；12、陈邓伟，采用PIC微控制器设计LED驱动控制电路的研究，2013；13、沙占友，led驱动电源设计入门，中国电力出版社，2012；14、周志敏、纪爱华，LED驱动电源设计100例，中国电力出版社，2010；15