在三星成功带起LED TV的话题之后,LED背光应用于电视的趋势即成为备受关注的焦点之一,预估其渗透率在2010年将有机会攀升至10%到15%。过去由于演色性及对比性的考虑,直下式背光(Direct Type)一直是LED TV发展方向的主轴;然而在成本及薄型化设计的优势驱动下,侧光式(Edge Type)背光逐渐成主流,占所有LED TV机种至少93%之比例,并集中在40”以上之电视尺寸;因此,针对液晶电视未来的前景,LED TV将是2010年的发展主轴之一。
Steve Lee,O2Micro公司助理副总裁
另外,在世界各国环保议题日渐重视的趋势下,LED照明产业将扮演极重要的角色,其主要应用在于室内、室外照明以及街灯等高功率产品。据悉,2009年全球照明市场约1,219亿美金,LED仅占0.5%,显见其未来潜力之可观。其中,以亚太地区的市场规模为最大,约占全球33.7%之比例;居次为北美的30.1%,和欧洲之27.4%;然而,以应用产品别讨论,户外照明,约占12%,则具有相当大的成长空间,尤其以占有全球38%户外照明的中国市场为最。此外,值得关注的部分是,受政府政策及推广影响较为直接且快速的街灯应用可望成为照明产业中快速成长的第一棒;预估在欧美国家优先领起的趋势中,2010年全球可达到450万盏LED街灯的水平;并且承于国际加紧节能减碳的脚步,一旦路灯标准规格普及中国市场可望占有世界50%以上的规模;此部分,亦为O2Micro积极着力的市场。总而言之,液晶电视和LED照明应用是O2Micro在2010年的主要目标市场。
LED TV 产品现阶段定位在高端市场,而LED背光应用于液晶电视的崛起,主要考验之一在于其与CCFL背光之价差幅度:侧边式背光发展确实已经大幅拉近此二者之距离,然而之中的挑战依然存在;2009年第三季40”及 46” LED背光液晶电视面板与同尺寸CCFL的价差据知约为35%,预计至2010年第一季可拉近至30%左右的差距。此外,一台电视相较笔记本电脑之LED用量在数十倍之谱;换言之,LED TV的发展亦同时受LED产能开发以及价格之限,未来若LED芯片的供给持续舒缓,帮助销售价位更接近消费者可接受的范围时,LED TV将有机会如现今LED背光笔记本电脑的发展模式较快速成长。
另一方面,照明产业在LED发展的趋势中,的确是备受瞩目,尤其在被深切期待在消费电子产品的大幅采用后,为下一个接棒的新兴区块。只是,独有国际间推向绿能经济的共识仍不足以大举推动LED照明的普及;除了LED发光效率及价格的瓶颈之外,针对路灯应用,标准规范的发展订定晋而提升路灯方案的质量亦为此市场能否持续扩大的关键之一。因此,在LED路灯通过质与量的时间验证之前,室内照明市场亦可能成为优先发展的方向。
在上述的市场产品中,LED照明对中国地区业者而言将是重要的机会;毕竟,此方面的发展,将高度受政府政策刺激鼓舞的影响;并且,若从全球发展的角度来检视,中国市场为具有高度成长性的区块;这样的优势,对于中国地区的业者,无法不带来可贵的利基。
只是,市场的存在,仍需要一般使用者﹝室内照明﹞或政府政策的支持,才能进一步推动上述趋势;欲达此目的,则必须有技术上突破的支持,包括:转换效率、产品可靠度、功率因素转换以及线路设计以符合合理的价位等等,皆可能为业者在市场上会面临的挑战。
技术上,除了LED本身发光效率的增进,模块的散热管理为现今所遇的困难之一;毕竟良好的散热处理,无论对于LED的寿命或演色性皆能提供较佳的状态;另外,基于节能减碳的目的,是否能有效高度利用公用电厂所提供的电力(提升功率因素的转换)亦为重点方向之一。最后,亦为最重要的部分即是产品可靠性,亦须在物料选件及电路设计上多所着墨。
在2009年,LED晶粒产能吃紧的情况随着LED TV及照明等新应用的兴起日趋显着;因此,随着越来越多厂商投入产能的开发,基于大者恒大的法则,没有财团垂直供应链、或在成本、技术专利上未建立起竞争优势的厂商将面对不小的生存挑战;并且随着照明标准规范的日渐明朗,质量的良莠也将面临另一番考验。
现今市场上使用的街灯组皆遇到使用寿命仅有半年至一年的问题;而造成此情况主因有二:电池寿命过短以及LED灯组过热。
为了克服上述遭遇到的瓶颈,O2Micro开发出全球首例之Cool Driver Circuit(OZ9986A)的方案,针对40W~200W的街灯应用(亦即现今市场上之应用主流),提供LED灯组极佳演色系及色彩均匀度、并藉由其优越的效能达到节能省碳的效果。
然而,面对市场上多种街灯组的需求,O2Micro针对毋需功率因数校正的灯组,提供Panthar(AC/DC Converter)+ OZ9986A(LED电流平衡转换器)的组合。至于需要功率因数校正的灯组,O2Micro则提供Cooper2 (AC/DC Converter) + OZ9986A (LED 电流平衡转换器)的解决方案,简单介绍如下:
(I) AC/DC Converter-Cooper2:
Cooper2为一高度整合的解决方案,拥有如下所列之特性,提供设计者最简单的使用方式:
•支零电压切换Flyback结构
•支持功因校正功能(Boundary Mode PFC)
•支持高达250W之电源供应应用
•各项保护功能:
•PFC与Flyback Controller过电压保护
•Cycle by Cycle 过电流保护
•Flyback Controller过功率保护
(II) LED电流平衡转换器-OZ9986A:
OZ9986A方案在设计上以开关方式作电流平衡以在高功率LED照明应用上达到高效能。传统上以线性方式作电流平衡的方案至多仅能达到70%的效率,剩余30%的效能损失则以热的方式呈现,并对街灯模组寿命造成损伤;然而,OZ9986A此种以开关方式作电流平衡的方案,至少能呈现90%的效率,比起线性方式的方案其效能损失将减少一半以上。 此外,OZ9986A亦提供各串LED间极佳的电流平衡,使LED能有更长使用寿命。综观OZ9986A各项特性,此方案不但能提供更好的演色系及均匀度,更能提供优越效能,为全球节能省碳共进一份心力。
针对LED TV及LED照明,O2Micro已发展一系列用于高功率LED的产品方案,可支持达1安培之应用;如前问题中所陈述:高转换效率、高度可靠性、高竞争力之价格以及功率因素转换皆为O2Micro值得使用者期待的竞争优势。