LED开关电源行业分析.docx
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LED开关电源行业分析
第一部分LED市场现状分析
一、全球LED市场规模较大，发展前景可观
1、LED节能将带来光的革命，市场应用前景光明
LED照明产品以其固有的优越性吸引着全世界的目光。
美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行的实验和预测表明；如果美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代，每年可节省350亿美元电费，减少7.55亿吨二氧化碳排放量；如果日本100%白炽灯换成LED，可减少1-2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗；如果台湾第七25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年可节省110亿度电。
正因为节能，LED的市场前景广阔。
节能将促使LED在各个领域应用，从手机、笔记本、LCD电视背光源到路灯、室内照明、移动照明灯各个领域，凡是发光源都将有LED替代，LED必然带来一次光的革命。
从上表可以看出，LED在节能方面有不可替代的优势。
2、照明将点亮LED广阔前景
LED的一个重要应用领域就是照明，它将是未来LED重要的市场驱动因素之一。
结合各国节能灯替代白炽灯进程规划和LED成本下降过程，认为LED照明替代传统照明的启动阶段应该是2009-2011年，快速渗透阶段应该是2012-2017年（渗透率估计达90%），平稳渗透阶段应该是在2018年之后。
LED灯源市场渗透不断加深LED光源价格不断下降
3、节能、成本和利润成为公司部门的市场出发点，形成市场合力推动LED发展
（1）政府推动LED节能事业
各国政府相继出台LED节能相关法案和规划，加快LED普及化进程。
政府自上而下的推动将减小市场的制度成本，市场效率因此得以大幅度提升。
在各国政府的强力推动下，二十一世纪的第二个十年将是LED的产业井喷时期。
国家
LED节能相关法案
美国
2012-2014年节能灯逐步替代白炽灯
欧盟
2008年停止生产白炽灯，2009年9月停止100W白炽灯销售
加拿大
2012年开始白炽灯禁用
澳大利亚
2009年9月停止生产白炽灯，2010年禁用白炽灯
俄罗斯
从2011年的白炽灯逐步禁止，自2013年1月1日的75瓦特以上电白炽灯流通可能被禁止，自2014年1月1日25W以上的白炽灯禁止
日本
2012年停止使用和生产白炽灯
韩国
2013年禁止使用白炽灯
中国
2009年开始，科技部启动“十城万盏”LED路灯项目，工信部公布了首批照明产品国家标准，并已于2010年1月1日实施，2017年禁用白炽灯
台湾
2012年禁用白炽灯
（2）LED成本的下降和发光效率的提高是市场存在的根本
LED产业有一个特别的定律：
即每10年价格降为原来的十分之一，而光效提高20倍，这使得LED的应用范围迅速扩张，从以前的指示灯、大屏幕，扩张到了灯饰、照明、广告灯领域。
2012年LED成本下降使其进入普及状态LED发光效率已经超越传统灯源
（3）LED给厂商带来利润
以LEDTV为例，发现销售LEDTV的总利润（通路利润+制造商利润）高出CCFLTV一倍有余，即使再经过促销，销售LEDTV的利润仍高于未促销的CCFLTV，所以无论是通路或是品牌均存在销售LEDTV诱因。
从上表可以看出，销售LEDTV可以获取更多的利润
二、中国LED市场规模巨大
2009年，国内LED市场规模达215亿元，预计2010年可达279亿元，增幅为30%。
从增长趋势看，国内LED市场已经有启动阶段向快速发展阶段过渡，预计2012年以后市场规模年复合增长率有望达到60%以上。
从市场需求来看，2009年我国的LED需求集中在景观装饰照明和显示屏领域，二者的产值占国内LED产值的43.33%。
随着LCDTV和照明市场的启动，国内LED产值结构将发生变化。
三、巨大的LED市场规模相应带来LED驱动电源的快速发展
每一盏LED灯必须要配备一个LED驱动电源。
其中，LED路灯的LED驱动电源成本占整个灯具成本的8%——10%；LED民用照明灯的LED驱动电源成本占整个灯具成本的1/3。
仅LED路灯的市场就非常大，全球在未来5-10年内将形成500-1000亿美元的市场，中国的市场也将超过2500亿人民币，仅广东省现有路灯就达400万盏，若全部更换的话需要人民币300亿元。
现在是LED驱动电源技术产业化应用大规模展开，分工格局快速形成的重要阶段，若能抓住机遇，就可以很快做大做强，抢占国内乃至国际LED驱动电源市场。
从全球LED产业发展来看，现在正处于成长期，随着LED照明技术的突破、应用推广和投资的加快，LED产业正迅猛发展、国内与世界主要的LED驱动电源厂商尚未形成垄断格局，为小企业今后实现跨越式发展提供了机遇。
第二部分LED驱动电源介绍
一、LED驱动电源介绍
LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：
LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。
而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定流电源。
LED电源，是电源的一种，是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它是提供灯光照明电能和提供计算机中所有部件所需要的电能。
LED电源广泛应用于：
路灯、遂道灯、LED格栅灯、LED室内灯、LED天花灯、楼宇、路桥、广场建筑设施、草坪灯、幕墙灯、手机、电脑等、信息平面显示：
显示板、动态广告牌、模拟动画、体育场馆、车厢内的指示灯及内部阅读灯、车外的刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯、防爆灯具、矿业生产中的矿灯等。
LED驱动电源的特点
1．高可靠性
特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。
2．高效率
LED是节能产品，驱动电源的效率要高。
对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。
因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。
电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的溫升。
对延缓LED的光衰有利。
3．高功率因素
功率因素是电网对负载的要求。
一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。
虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。
对于30瓦—40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
4．驱动方式
现在通行的有两种：
其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。
这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。
另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。
它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。
这两种形式，在一段时间内并存。
多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。
也许是以后的主流方向。
5．浪涌保护
LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。
加强这方面的保护也很重要。
有些LED灯装在户外，如LED路灯。
由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。
因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。
6．保护功能
电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。
7．防护方面
灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。
8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
9．要符合安规和电磁兼容的要求。
随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。
二、LED驱动电源的重要性
LED电源是“心脏”推动行业持续发展
众所周知，LED电源对LED行业的发展起到了重要的作用，它是LED照明产品的“心脏”，为整个LED灯具提供动力。
根据不完全统计，目前行业内LED灯具出现的品质问题，超过95%的问题点是由于LED驱动电源造成的。
驱动电源是LED灯中最为重要的一个部件，其发展的历程将对着整个LED行业的发展起到至关重要的作用。
其重要性主要体现在三个方面：
第一，高效率的驱动电源，必定给整个LED灯带来更高的效率指数，进一步的满足节能减排的要求。
第二，高效率的驱动电源对整个LED灯的热环境有很大的帮助，给整灯的工作提供一个良好的热环境，不仅对驱动电源的使用寿命有很大的提高，同时也能降低LED灯珠的光衰，大幅度提高LED灯珠的使用寿命，从而达到整个灯具长寿命，高可靠性的要求。
第三，LED驱动电源也以其灵活的控制，能改变LED灯的工作方式，使其能满足各种需求的照明，可以根据不同的时间、环境的需求，实时的改变驱动电源的输出，从而实现按需照明的目的。
概括来说，高效可靠的LED驱动电源，能够给LED行业提供一个强大的心脏，对整个行业的发展将起到了积极的推动作用。
三、LED驱动电源的分类
1、按驱动方式可分为两大类：
（1）恒流式:
a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；
b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。
c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高。
d、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；
（2）稳压式：
a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；
b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。
c、以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；
d、亮度会受整流而来的电压变化影响。
2、按电路结构方式分类
（1）电阻、电容降压方式：
通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。
易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。
（2）电阻降压方式：
通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，降压电阻要消耗很大部分的能量，所以这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。
（3）常规变压器降压方式：
电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。
（4）电子变压器降压方式：
电源效率较低，电压范围也不宽，一般180～240V，波纹干扰大。
（5）RCC降压方式开关电源：
稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%～80%，应用也较广。
由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制，负载电压波纹系数也比较大，异常负载适应性差。
（6）PWM控制方式开关电源：
主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。
PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）。
电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定。
一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。
四、LED驱动电源未来趋势是恒流方式
LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。
所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA…等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。
例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。
1、伏安特性的温度系数
很多人以为LED电压定了，电流也就定了，所以采用恒压和恒流是一样的。
实际上，LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定，而是随温度变化的。
这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。
温度系数通常是-2mV/度（-1.5—2.5mV/°C）,也就是随着温度的升高，其伏安特性左移，假如所加的电压为恒定，那么显然电流会增加。
而LED本身的效率很低，温升很高，加电以后，假如散热不好，其温度很容易上升到八、九十度以上。
假定采用3.3V恒压源常温下工作在20mA，而温度升高到85度时，电流就会增加到35-37mA，而其亮度并不增加。
电流增加只会使它的温升更高，这样就会增加光衰，降低寿命。
如果不用恒流源而用恒压源供电时，常温下工作在20mA时,到了-40度时,电流就会降低至8-10mA,亮度会降低。
对于1W的大功率LED芯片，情况也是一样，而且由于功率大，散热更不容易，温升问题更加严重。
可以说，除了散热问题以外，采用恒压电源供电是引起光衰的主要原因。
所以原则上来说，LED是禁止采用恒压电源供电的。
2、几个LED并联不能用恒压电源
由于LED伏安特性的离散性，不但不同厂家生产的同样瓦数的LED伏安特性不一样，就是同一厂家生产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。
很明显，假如用恒压电源3.4V供电，显然流过每个LED的电流都不一样，每个LED的亮度也就不一样。
所以不能采用恒压电源供电。
3、几个LED串联不能用恒压电源
假如N个LED串联后，用恒压电源供电，其温度效应（由温升而引起的电流增加）将会扩大N倍，这是因为所有LED串联以后相当于各个LED的伏安特性沿电压轴串联，温升以后，N个伏安特性都左移，就使电流的增加也加大了N倍。
如果采用恒流电源供电，那么温升以后，仍然能够保持电流恒定为Io。
4、几个LED串联可以采用恒流电源
多个LED串联时，采用恒流电源供电时，可以利用伏安特性的温度效应推测其结温的上升度数
在很多应用中（例如日光灯、路灯），往往将很多LED串联，这时候，LED的温度系数效应就更加明显。
因为采用恒流电源供电时其效果相当于把每一个LED的伏安特性沿电压轴叠加。
假如温升为60度，那么伏安特性将会向左偏移0.12V，如果10个LED串联，所有伏安特性全部左移，总偏移就会达到1.2V。
这是相当可观的数字。
反过来也可以利用LED的这种特性来测量其结温，例如有一个10串3并的LED组合，在接上恒流电源以后，测得其正向压降从32.3V降低到30.6V。
变化达1.7V。
那么可以推测其结温升高为1.7/10/.002=85度
5、恒流供电时，在串并联电路中可以保证每串的电流均衡
假如用恒流电源只供给一串LED，那当然是最理想的了。
但是，假如要供给几串并联的LED那如何能保证每串中的电流一样呢？
是的，假如用恒流源供给几串并联的LED，由于LED伏安特性的离散性，各串的电流是一定不一样的。
但是实际上，由于各串LED不大可能某一串里都是正向电压偏低的，另一串里都是正向电压偏高的。
而是会相对均匀分布，所以各串之间的电流不会相差很大。
6、在恒流供电的串并联电路中，可避免因某个LED损坏所引起的问题
假如只是两串并联，而且其中某一串的一个LED坏了（开路），这时候不但这一串不亮，而且所有的电流都会流到另一串，使得另一串的电流加大一倍，用不了多久也会坏掉。
为了避免一个坏了一串不亮，那么可以采用全部并串联的方法，也就是每串中的任何一个都和其他串中的同样位置的LED并联。
这样，任何一个坏了（开路），只是这一个不亮，其余的LED仍然都亮。
但是假如并联的LED只有两串，其中有一个LED开路了，电流就都流到和它并联的另一个LED中去，它的电流也加大一倍，使得这一个LED寿命不长，很快烧掉；假如烧坏是开路，那么就会导致所有LED全部不亮，但其它的LED损害并不严重，因为没有长期工作于过流状态。
为了减小某一个LED损坏以后对其它LED的影响，希望并联的LED串数越多越好。
假如3串5并而且同行相并的话。
这时候，某一个LED坏了，总电流分散到其余的4个LED中，总电流在每一行所有并联的LED中分配，正向电压偏低的LED分到的电流就会大一些。
但不致造成太大的危害。
而且只是这一行的电流分到其余4路中去，而其它几行都还是和原来一样。
当然为了避免这个现象，最好的办法是在每个LED上都并联一个稳压管，而各串之间不要并联。
这时候任何一个LED坏了（开路），稳压管就导通，电流的分配关系变化很小。
短路则就是少一个LED发光。
7、采用恒流源驱动可以发挥LED的各种优良特性
恒流源驱动是最佳的LED驱动方式。
采用恒流源驱动，LED上流过的电流将不受外界电源电压变化、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，从而能保持电流恒定，充分发挥LED的各种优良特性。
第三部分LED驱动电源的现状分析
一、LED驱动电源目现状
LED电源也是一个配套产品,目前市场上的电源品质参差不齐，LED驱动电源目前现状为：
1.生产LED照明及相关产品的公司的技术人员对开关电源的了解不够，做出的电源是可以正常工作，但一些关键性的评估及电磁兼容的考虑不够，还是有一定得隐患。
2.大部分LED电源生产企业都是从普通的开关电源转型过来做LED电源，对LED的特点及使用认识还不够。
3.目前关于LED的标准几乎没有，大部分都是参考开关电源和电子整流器的标准。
4.现在大部分LED电源没有统一，所以量大部分都比较小。
采购量小，价格就偏高，而且元器件供应商也不太配合。
5.LED电源的稳定性：
宽电压输入，高温和低温工作，过温、过压保护等问题都没有一一解决。
6.首先是驱动电路整体寿命，尤其是关键器件如：
电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命。
7.是LED驱动器应挑战更高的转换效率，尤其是在驱动大功率LED时更是如此，因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散，电源转换效率的过低，影响了LED节能效果的发挥。
8.目前在功率较小（1-5W）的应用场合，恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3，已经接近了光源的成本，一定程度上影响了市场推广。
二、LED驱动电源面临的问题
在LED大放异彩的同时，LED驱动电源则是LED产业链的发展的保障，LED电源的品质直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今日，LED驱动电源的成熟也至关重要，就LED电源企业而言，100W左右大功率电源市场的增幅将会有很大的提升，源于100W左右的LED光源与传统照明光源相比有着更突出的性价比，以及很快形成产业规模的LED路灯和景观照明市场。
由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。
LED器件对驱动电源的要求近乎苛刻。
LED不像普通的白炽灯泡可以直接连接220V交流市电。
LED是2-3伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。
国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转化，有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。
2009年，虽然金融危机对世界经济的影响很大，但是欧美等国际市场对大功率LED电源的需求量还是很大，相应的高端LED产品的出口量受金融危机影响较小。
2008年中国LED应用产品应用产品产值已超过450亿元，LED示范应用路灯，LED全彩显示屏显示器件、太阳能LED、景观照明、消费类电子背光、新号、指示灯应用仍然是主要应用领域。
但是在市场一片繁荣的背景下，LED产品质量良莠不齐，对驱动电源的要求混乱，市场上LED产品如火如荼的发展态势下，就LED驱动电源企业而言，目前面临几个挑战：
首先，是驱动电源整体寿命，尤其是关键器件如电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命。
其次，是LED驱动器应挑战更高的转换效率，尤其是在驱动大功率LED时更是如此，因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散，电源转换效率的过低，影响了LED节能效果的发挥。
第三，以大调光比高效率地对LED调光，同时能够保证在高和地亮度时颜色特性恒定，第四，要降低成本，目前在功率较小（1-5W）的应用场合，恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3，已经接近了光源的成本，一定程度上影响了市场的推广。
三、LED驱动电源的展望
从目前市场了解来看，LED日光灯管式结构应用会较好发展，从家居照明来看，合适的照明强度还是需要10W以上节能灯具产品，荧光灯大多在7-15W功率，节能型日光灯在20-40W功率。
如果用LED集中射击10W以上的功率，散热是影响成本的重要因数，显然像灯泡结构式的产品很不适合LED应用。
像射灯这样产品不大可能规模量产民用。
日光灯管是结构符合LED散热要求，也符合现有灯具接口方式。
厂商从成本考量，大多射击功率在20W以内的LED灯管，从不断增长的LED亮度来说，20W符合未来LED照明光源发展要求。
未来的方式是，先恒压，再线性恒流整合方式。
电压保证在一定范围内适应负载需要，按LED有不同VF值3-3.6V之间，再按3.6V电压乘于3V计算出最低值，再按3.6V电压乘于数量计算出最大可能电压值，最终确定电源部分需要调整的电压范围。
再线性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并联使用，也可以单路多个恒流源增加电流使用。
前端电压源部分采样检测恒流源压差，调整合适负载需求电压，从而达到高效、灵活的驱动线路需求。
恒流源需要低压差线性恒流器件，线性恒流源有着横好的电流误差，也会有很好的灰度表现，在小电流时可以有1-3V的压差，在大电流方面需要200-300MV低压差，才会有较高的效率，那样线性恒流源需要另外供电。
四、LED驱动电源目前生产厂家分类
当前，LED驱动电源的生产厂家主要分成三类：
类别
描述
第一类
以前做开关电源的厂家进入LED开关电源领域
第二类
原来做LED芯片的工厂，顺势向下渗透，他们对电路知识和LED电源的了解不多
第三类
原来做普通照明的工厂，进入一个新的领域，对电路知识了解一些
第四类
完全新进入的工厂，以前做其他产品或新创业，对LED有的了解，有的不了解
第四部分LED开关电源生产厂家分析
企业
成立时间
地址
主营产品
产能及销售规模
客户
茂硕电源
2006年
深圳市南山区
LED路灯驱动电源产品，室内LED驱动电源（可调光）
茂硕目前全部电源销售规模大概在5个亿左右，其中2009年公司大功率LED驱动电源出货量为15万台。
2009年10月，茂硕品牌的高可靠防水智能驱动电源已占全国LED路灯领域65%的市场份额。
勤上、真明丽、富士康、比亚迪、九洲光电、史福特、泰克拓普、邦贝尔、万润、格林光电、伟志光电、德豪润达、佛山国星等行业知名客户
北方慧华光电
2006年
江苏省南京市
面向道路照明，商用照明及室内照明
2009年公司LED驱动电源的出货量超过22万台，客户数理达到130家
晶辰电子
2007年
深圳市宝安区
LED路灯、LED珊格灯、LED隧道灯、LED草坪灯、LED投光泛光灯等。
09年大功率LED驱动电源出货量超过10万台。
在中国主要OEM客户市场占有率15-20%
英飞特
2007年
2009年销售额3000万元预计，2010年能翻5倍达到1.5亿元，未来几年预估将以200%-400%速度增长
全球最大的LED芯片制造商CREE将英飞特电子（杭州）有限公司确定为自己在全球范围内唯一的LED驱动器供应商；全球最大照明器材公司之一的欧司朗也把“英飞特”的LED驱动器当作不二选择。
桑达百利
深圳市南山区
LED恒压源系列，LED恒流源系列，LED球泡灯、射灯电源系列，LED日光灯电源系列，LED可
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