LED照明應用市場可望快速壯大。受惠于LED照明驅動電路架構持續翻新，以及加入微控制器進行調光控制，LED照明裝置成本不僅持續降低，亦加快取代傳統白熾燈，進而擴大應用范疇。

　　發光二極體（LED）照明市場前景可期。LED照明系統在驅動IC和系統控制電路上有新的突破后，再加上調光技術的輔助，不僅LED照明系統成本不斷續降，市場接受度也不斷提升，讓LED照明市場發展更現曙光。

　　圖1 NPD DisplaySearch***分公司分析師佘慶威表示，LED照明相關發展業者要能獲得較大的利潤空間，應致力研發特殊應用LED燈具。

　　NPD DisplaySearch***分公司分析師佘慶威（圖1）表示，即使目前LED背光仍占LED總應用市場的最大宗，但LED照明的成長速度亦不容小覷。根據NPD DisplaySearch預估，2013年LED照明市場的總產值將較2012年高出一倍；而2014年LED照明的需求量將與背光相當，2015年則可正式超越背光，成為LED應用市場主流（圖2），并創造可觀的商機。

　　值得注意的是，由于LED照明應用市場龐大可期，吸引眾多LED相關業者競逐，以至于僧多粥少，業者的獲利仍有限。佘慶威認為，現階段LED照明市場的發展策略為取代傳統燈具，落實節能環保的趨勢，然而，LED照明與傳統燈具的發展脈絡大相逕庭，不僅在產品更新速度上有所差異，成本也具備相當的落差，導致LED照明取代傳統燈具的步調不快，市場成長也無法滿足所有LED照明相關廠商的投資。

　　圖2 2012～2016年LED背光與照明應用對LED的需求量分析　資料來源：NPD DisplaySearch（07/2013）

　　擴大LED照明市場版圖　成本/調光技術為關鍵

　　雖然LED照明市場商機誘人，但如何突破現狀，讓LED照明加快取代傳統照明，降低成本與增添調光技術將是重點。佘慶威分析，LED發光效率逐年提升，對LED大舉進入照明市場已不是阻礙，反而是LED照明成本如何從現在的10～25美元，再縮短與傳統白熾燈的價差，以及增加LED照明系統的附加價值，如整合調光技術，LED照明的市場規模才足以養活所有的業者。

　　另一方面，未來LED照明相關業者若專注非替換白熾燈的特定應用市場，如臺燈、天花板嵌燈與平板燈等，將有更好的獲利空間，亦更有機會大顯身手。佘慶威指出，從LED照明各種應用來看，目前燈管、球泡燈與路燈的市場需求較大（圖3）；天花板嵌燈則由于是用于新建房屋，現有舊屋舍若要導入須改變裝潢與電線電路，因此市場仍有限，但預估2015～2016年，天花板嵌燈及平板燈結合調光技術與居家主電力系統后，將成為LED晶粒需求最大宗應用，并創造二十億美元以上的商機。

　　圖3 2012～2016年各類燈具對LED需求量分析　資料來源：NPD DisplaySearch（07/2013）

　　圖4 立錡資深經理廖光彬分析，多串式線性電路須額外增加EMI電容，才可順利通過EMI測試。

　　線性架構有效抑制電流紋波

　　LED照明系統中，占總成本較大且設計時間花費較長的即為驅動電路，其中，電流紋波（Current Ripple）的消除將影響驅動電路的效能，甚至牽動整體成本，因此設計工程師須采用合宜的驅動電路，才可避免電流紋波造成的設計困擾。立錡資深經理廖光彬（圖4）表示，LED照明驅動電路設計中，采用越高功率電流濾波器（Power Filter）將造成電流紋波，若要消除電流紋波，可采用較低功率的電流濾波器，但驅動電路效能相對將降低，或是采用隔離式或非隔離式雙級（Two Stage）設計，不過成本也稍高。值得注意的是，若工程師采用現下主流的隔離或非隔離電路，則須注意非隔離式的產品在安規認證有較大的問題，而采用隔離電路則設計較復雜。

　　事實上，若只考量成本，阻容降壓線路是現有LED照明驅動電路中最具成本效益的設計。廖光彬指出，雖然阻容降壓線路具備設計簡單、所需元件少、低成本、高效率與無電磁干擾（EMI）等優點，但阻容降壓電路架構非常容易受到市電、頻率及電容誤差所影響（圖5），以至于量產精準度差。另外，阻容降壓線路較大的輸出電流漣波，易有市電兩倍頻光干擾的現象，也容易造成LED壽命縮短。更重要的是，阻容降壓線路電路可靠度低，無任何保護功能。

　　圖5 阻容降壓電路電流紋波測試狀況　資料來源：立錡（07/2013）

　　因此目前僅中國大陸LED燈具制造商，以及強打超低價的LED燈泡開發商，才會采用阻容降壓線路。為解決阻容電壓電路的缺點，同時兼顧成本，LED照明驅動IC研發業者提出單串式線性驅動設計，然而單串式線性驅動設計最大問題在電源效率與輸入電壓成反比，換句話說，輸入電壓太高易造成驅動IC過熱損壞。此外，單串式線性驅動設計無法增加調光功能。

　　有鑒于此，多串式線性驅動方案逐漸受到重視。廖光彬指出，多串式線性驅動設計毋須采用電阻與電容，電路設計簡單，并可藉由增加LED數目，延伸輸入電壓范圍，惟LED串分布須加以考量，以免造成照明系統發光均勻度不佳的問題。

　　圖6 達鑫電子市場行銷部產品行銷專案經理張君源指出，LED照明線性驅動電路將成為繼隔離與非隔離電路之后，備受矚目的技術。

　　達鑫電子市場行銷部產品行銷專案經理張君源（圖6）強調，無論單串或多串式線性驅動架構均仍有缺點，但線性架構具備體積小、生產成本低及高性價比等特性，因此在現有的隔離與非隔離驅動架構之外，已逐漸受到LED照明市場矚目。

　　舉例來說，LED球泡燈與燈管體積越做越小，但驅動電路所需元件相當固定，再微縮實有困難，然而采用線性架構將可達到LED晶粒與驅動電路光電一體化的目標，不僅可縮小驅動電路體積，也可大幅降低成本。

　　張君源認為，除上述優點外，線性驅動還有設計簡單、無EMI的優勢，至于線性驅動電路較大的閃爍問題，也可利用涂布稀土螢光粉解決，提升LED球泡燈或燈管的發光均勻度。由于線性架構擁有許多優勢，未來該設計在市場的接受度將快速提升。

　　解決互通性問題　智慧調光規范相繼登場

　　圖7 英飛凌電源管理及多元電子事業處資深產品經理張文貴表示，LED照明系統加入調光功能，可提升附加價值。

　　在LED照明驅動電路架構不斷推陳出新的同時，提高附加價值亦成為LED照明相關業者發展重點。英飛凌（Infineon）電源管理及多元電子事業處資深產品經理張文貴（圖7）表示，LED照明增添調光功能的最大目的為省電，但是若LED照明增加調光功能，甚至增加調光階段，將可為LED照明系統業者帶來更多利潤。

　　LED燈具調光的基本原理之一為電流改變，LED色溫也會改變，即可讓人眼感覺亮度的變化，不過，業者須注意人眼在低亮度狀態下，對光的變化量會變得相當敏感，因此低亮度的調光設計模式，須避免LED出現閃爍，造成使用者經驗不佳。張文貴指出，除了色溫的變化外，脈沖寬度調變（PWM）亦為LED燈調光的方式之一。事實上，無論采用何種調光方式，LED燈具調光技術對業者而言已不是問題，最大的挑戰在于不同業者推出的調光器與LED燈具間的互通性。

　　為解決互通性問題，國際標準組織如能源之星（Energy Star）、加州能源局（California Energy Commission）、Zhaga已推出相關規范，最新的規范為NEMA SSL-7。張文貴表示，NEMA SSL-7結合使用者需求和LED燈具制造商針對調光器與燈具間的互通性要求，并結合能源之星、Zhaga與加州能源局的相關規范而來，目前解決相容性問題的NEMA SSL-7 Part A測試規范已底定，業者已可針對此部分研發調光器與燈具。

　　此外，能源之星的LED調光規范也將于2014年9月1日正式實施，規定LED燈具業者的裝置須與至少五家以上的調光器業者產品進行相容性測試，如此一來，LED燈具業者開發產品時，將可確保產品可與更多調光器搭配使用，提高消費者采用意愿。
驅動電路整合MCUe#

　　驅動電路整合MCU　LED照明降價空間大增

　　圖8 愛特梅爾行銷總監Tushar Dhayagude認為，LED照明驅動電路導入微控制器，將可進一步節省成本。

　　LED照明成本要再往下降，提升驅動電路效率將是較佳的方式。愛特梅爾（Atmel）行銷總監Tushar Dhayagude（圖8）表示，不同LED照明應用有不同的電壓需求，因此驅動IC須有多元的設計，才能滿足市場需求，甚至進一步降低總體系統成本。不僅如此，因應LED照明系統邁向智慧化發展，LED照明驅動電路內亦可加入以控制見長的微控制器，負責調光、無線通訊與其他控制功能如控制驅動IC，以提升系統效能，并簡化設計，加速產品上市。

　　據了解，目前多數LED照明系統業者皆欲以無線通訊技術實現智慧調光功能。Dhayagude認為，ZigBee、藍牙（Bluetooth）與無線區域網路（Wi-Fi）皆可做為LED照明系統智慧調光的射頻技術，不過尤以ZigBee更為合適，原因在于LED照明系統須有較多的控制節點，而ZigBee可布建網狀網路的特性，遂成為LED照明系統開發業者的首選。

　　無論使用何種無線射頻技術，LED照明驅動電路中勢必須增加無線射頻技術相關元件，若采用整合無線射頻技術收發器的微控制器，將可進一步節省成本（圖9）。

　　圖9 LED驅動器整合趨勢　資料來源：愛特梅爾（07/2013）

　　圖10 意法半導體行銷經理吳玉君指出，該公司針對LED照明智慧調光功能，已推出一系列高整合與低成本微控制器產品。

　　意法半導體（STMicroelectronics） 行銷經理吳玉君（圖10）表示，加入微控制器不僅可簡化LED照明驅動電路設計，也可省去額外的零組件，如金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET），還可與其他競爭對手做出市場區隔。

　　吳玉君強調，透過有線或無線技術進行調光控制已成大勢所趨，微控制器將扮演重要角色，利用高整合度8位元微控制器的通用異步收發器（UART）及介面即可連結ZigBee、電力線通訊（PLC）或藍牙等通訊技術，打造LED智慧調光照明系統。

　　值得注意的是，工程師若采用整合LLC與功率因數校正（PFC）控制電路的微控制器，即可毋須導入較大功率的驅動IC，亦可進一步節省成本。

　　由上述可知，在驅動IC與微控制器業者的努力下，LED照明驅動電路的成本已逐漸下探，再加上燈具業者積極加入智慧調光功能，以及互通性標準的推展，LED照明系統的市場接受度將逐漸提高，可望創造更龐大的市場商機。