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在不久前落下帷幕的美國拉斯維加斯消費電子展（CES 2013）上，Marvell聯(lián)合多個(gè)合作伙伴，以“智能家庭”系列產(chǎn)品為主題，推出了多項領(lǐng)先產(chǎn)品。而LED照明作為更加環(huán)保智能的照明方式，在“智能家庭”中扮演了重要的角色。不僅如此，在商業(yè)照明領(lǐng)域，LED照明的普及也在加速。盤(pán)點(diǎn)剛剛過(guò)去的2012年LED照明市場(chǎng)，被業(yè)內人士形象地稱(chēng)為“黑馬”的Marvell公司在眾多LED驅動(dòng)方案商中脫穎而出，引發(fā)廣泛關(guān)注。 日前，Marvell公司Green Technology Product技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)總監Lance Zheng先生專(zhuān)程從美國飛到中國參加了由易維訊信息咨詢(xún)主辦的“2013產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì )”，特別分享了他對未來(lái)幾年LED照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢和創(chuàng )新方向的看法（圖1）。 
圖1. Marvell公司參加在“2013產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會(huì )”LED主題的演講和展示。 LED照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢 目前，Marvell LED照明市場(chǎng)的劃分策略是室內照明和商業(yè)照明兩部分。Lance對LED室內照明市場(chǎng)發(fā)展趨勢提出了3點(diǎn)預測：首先，得益于LED燈具價(jià)格的不斷下降，2014-2015年LED照明將會(huì )進(jìn)入爆發(fā)式增長(cháng)階段。其次，整個(gè)市場(chǎng)將從非調光轉到調光。最后，無(wú)線(xiàn)可調光LED燈出現。 “2012年LED燈成本不斷下探。在美國市場(chǎng)，主流的60W 可調光LED燈泡價(jià)格已經(jīng)由2011年的$40/只降到$20/只，2013年還會(huì )降至$10/只，而到2015年預計會(huì )到達$5/只的替代臨界價(jià)格。所以2013年將是這一市場(chǎng)的關(guān)鍵年，而整個(gè)室內照明市場(chǎng)將在2014-2015年進(jìn)入爆發(fā)式增長(cháng)階段�！� Lance表示。 他還指出，成本在非調光燈泡和調光燈泡之間的差異正變得越來(lái)越小，主要的成本差別在于驅動(dòng)。例如Marvell的驅動(dòng)方案調光與非調光的成本差異僅為20%，所以這推動(dòng)了LED照明市場(chǎng)轉向調光。在美國，所有主流的零售渠道已經(jīng)都轉向調光方案，“去年，飛利浦推出了智能照明系統Hue，雖然價(jià)格非常高，但是市場(chǎng)的反映非常好。智能照明系統在2013年將會(huì )得到進(jìn)一步發(fā)展�！� 至于LED商業(yè)照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，Lance指出：第一、產(chǎn)業(yè)普及化在加速，如采用LED燈的商場(chǎng)、酒店、零售業(yè)、戶(hù)外裝置在增多，“舉個(gè)例子，如美國的沃爾瑪超市已經(jīng)全面采用LED照明，其使用的Cree最新的LED照明燈具的商業(yè)回報周期已經(jīng)縮短至1年左右�！� 第二、基于DALI（數字化可尋址調光接口）標準的數字調光也開(kāi)始在商業(yè)照明方面普及。DALI在10年前起源于歐洲，現在正得到普及和加速增長(cháng)，在LED領(lǐng)域已經(jīng)站穩了腳跟，并從歐洲向亞洲轉移。它針對LED特定的功能，不只是調光，也可以調色。 LED照明走向大眾化的三只“攔路虎” 盡管LED燈泡的價(jià)格在不斷下降，但LED照明對普通消費者而言現在依然是昂貴的。成本居高不下，并且LED驅動(dòng)電路的體積過(guò)大，成為L(cháng)ED照明走向大眾的第一只“攔路虎”。 如下圖2所示，替代可調光A19 60W 燈泡的LED 燈泡成本目前在$7-8左右。而這其中LED光源和驅動(dòng)的成本占整個(gè)LED燈泡成本的第一和第二位。好消息是去年LED光源的價(jià)格下降了很多，不過(guò)由于以往LED驅動(dòng)電路技術(shù)還沒(méi)有很大的革新，所以L(fǎng)ED燈泡的成本還是一直居高不下。
圖2. LED光源和驅動(dòng)的成本占整個(gè)LED燈泡成本的第一和第二位。 而LED驅動(dòng)電路的體積也是個(gè)問(wèn)題。日本是LED照明消費最大的國家之一，其最普及的燈泡E-17體積非常小。還有在歐洲非�；鸬腉U10燈泡，同樣體積非常小。而受限于有限的空間加之對LED散熱的要求，要將LED驅動(dòng)電路放進(jìn)E-17或GU10這樣小的燈泡是非常困難的事情。 LED照明走向大眾的第二只“攔路虎”就是和現有照明架構的兼容性問(wèn)題。這里最重要的就是可控硅調光器（dimmer）。市場(chǎng)上各種各樣的調光器內部的工作原理并沒(méi)有統一的標準。所以，當把LED驅動(dòng)電子放入LED燈泡中時(shí)，就很難與各種調光器兼容。 “大家知道可控硅調光是非常古老的技術(shù)，它主要是給白熾燈使用的。一般的消費者去購買(mǎi)時(shí)，并不懂得把與其配套的調光器換掉。所以，當你用LED燈泡替換掉白熾燈燈泡的時(shí)候，性能就會(huì )有影響。例如，當你裝了LED燈泡后，你會(huì )發(fā)現調到最低的時(shí)候并不是那么低，還可能會(huì )閃爍，更糟的是當調到光源最低時(shí)就再啟動(dòng)起不來(lái)。這就給消費者的使用帶來(lái)很大的不便�！盠ance進(jìn)一步指出。 LED照明走向大眾的第三只“攔路虎”當屬消費者意愿。說(shuō)LED可以節能、省電費，但是只有推出不一樣的產(chǎn)品，才能激發(fā)消費者的購買(mǎi)欲望�！跋M者期望值很高。畢竟一個(gè)白熾燈的價(jià)格低于50美分，而LED燈泡是10美金，所以消費者對附加值的期望就很高了，就像當初蘋(píng)果iPhone推出時(shí)一樣。而Marvell的驅動(dòng)方案不只能夠調光、還能夠調色，若將這種額外的價(jià)值提供給消費者，就會(huì )讓他們覺(jué)得買(mǎi)的值！” Lance表示。 LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅動(dòng)技術(shù)的創(chuàng )新 面對上述LED照明普及化過(guò)程中的諸多挑戰，對策又是什么呢？ “我們認為L(cháng)ED驅動(dòng)電子在整個(gè)LED照明商業(yè)普及化過(guò)程中擔任了最重要的角色。原因有三：第一、LED驅動(dòng)技術(shù)是確保和現有照明系統兼容的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)；第二、對LED照明的成本也很重要（LED驅動(dòng)成本位居整個(gè)LED照明成本的第2位）；第三、是否能夠增進(jìn)用戶(hù)的體驗？” Lance指出。 創(chuàng )新一：數�；旌霞軜嬁奢p松實(shí)現業(yè)界最好的調光效果 既然LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅動(dòng)技術(shù)的創(chuàng )新，那么接下來(lái)就來(lái)看看Marvell在這方面都做了什么？ 數�；旌霞軜嬍荕arvell在LED驅動(dòng)技術(shù)上的重要創(chuàng )新之一，所謂混合架構就是每個(gè)芯片里面都有DSP內核，可以運行算法。除了DSP內核，芯片內部還有一個(gè)OTP，內存可編程。程序并不需要用戶(hù)自己寫(xiě)入，而是有一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，其中所有的算法都是固化的。有了這個(gè)OTP就可以調整驅動(dòng)芯片的調光曲線(xiàn)。另外一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于，與利用單片機運行算法不同，這不需要開(kāi)發(fā)軟件。 以Marvell在去年推出的單級LED驅動(dòng)IC 88EM8183為例，其采用了Marvell獨特的混合信號架構和先進(jìn)的調光控制技術(shù)，在算法和架構上擁有幾十項專(zhuān)利技術(shù)； 88EM8183可以通過(guò)編程O(píng)TP和改變外圍電阻進(jìn)行調光曲線(xiàn)調整�？善交貙�(shí)現低至1% LED電流的深度調光，相比之下，同類(lèi)LED驅動(dòng)器解決方案一般僅能實(shí)現10%至20%的調光。以這種幅度調光，人眼感覺(jué)不到光強有很大的變化，因此88EM8183顯著(zhù)提高了性能。它是業(yè)界調光度和性?xún)r(jià)比最好的方案，調光效率可高達90％，高功率因數（高達0.99），低總諧波失真（小于15％）。 88EM8183還與絕大部分（TRIAC）壁式調光器兼容，無(wú)論是前切、后切調光器，還是數字調光器。其調光器的兼容度可以達到90%，而競爭對手中，做得好的靠近70% 到80%，一般在60%以下。 特別值得一提的是，88EM8183還能夠提供寬范圍的輸出功率平臺，并提供客戶(hù)調光和非調光、高壓和低壓統一平臺�；�88EM8183的商用筒燈也已經(jīng)推向市場(chǎng)。 下圖3所示為關(guān)于Marvell數�；旌霞軜嫅玫牧硪粋�(gè)例子。這是基于Marvell 88EM8801的雙串智能LED驅動(dòng)方案。應用此方案，可以實(shí)現色溫的調節、高色顯指數、高能效，能夠提供最優(yōu)的接近白熾燈的照明質(zhì)量。
圖3. 基于Marvell數�；旌霞軜嬰p通道LED驅動(dòng)器實(shí)現的雙串智能LED方案框圖。 創(chuàng )新二：更小尺寸、更低BOM成本、更高效率的Buck-boost非隔離方案 前文提到，為了幫助OEM和ODM適應各種外形尺寸的LED燈，例如A19、PAR、BR、E17, GU10和Candle，而且不會(huì )有損調光性能，要求LED驅動(dòng)電路板面積盡可能的小。通過(guò)采用Marvell的新型混合信號架構和信號處理技術(shù)，及盡可能多的將模擬器件集成到LED驅動(dòng)芯片內部，88EM8183可實(shí)現將LED驅動(dòng)電源所需組件數減少一半以上，從而極大地減小了所需的電源體積。 特別需要提到的是，除了Fly-back 拓撲結構, 88EM8183還可以支持Buck-boost拓撲結構，這是一種非隔離的驅動(dòng)解決方案，驅動(dòng)電路尺寸可以比Fly-back拓撲更小、BOM成本更低許多，而驅動(dòng)效率則更高許多。 “我們建議客戶(hù)在高電壓低電流LED負載采用非隔離解決方案，這樣驅動(dòng)效率將達到最大化�！盠ance強調，“88EM8183非隔離方案可以直接用在GU10, Candle 和EE17 等非常小尺寸標準的燈泡中，支持這些小尺寸燈泡是優(yōu)于市面上其他解決方案的擴展應用�！倍娝苤�，GU10和Candle是目前出貨量最大的最主流LED燈泡，同時(shí)也是各大OEM以及ODM廠(chǎng)商遲遲無(wú)法找到合適方案的最棘手的產(chǎn)品。 Marvell 目前提供88EM8183非隔離驅動(dòng)方案的完整電路板參考設計，可支持各類(lèi)輸出范圍應用，而且非常容易導入生產(chǎn)，可幫助客戶(hù)達到非常低的PPM（如下圖4所示）。
圖4 Marvell提供基于88EM8183的非隔離驅動(dòng)方案的完整電路板參考設計。 Lance指出：“我們今年剛推出的Buck-boost非隔離方案可以說(shuō)是業(yè)界性能最高，成本最低的方案，驅動(dòng)成本比競爭對手平均少20-40%�！� 創(chuàng )新三：在LED驅動(dòng)中加入智能網(wǎng)絡(luò )控制 Marvell聯(lián)合創(chuàng )始人之一戴偉立女士在CES 2013上曾表示，Marvell將在2013年進(jìn)一步發(fā)揮強大整合實(shí)力，為消費者提供美滿(mǎn)互聯(lián)的生活。這里的互聯(lián)是關(guān)鍵，而將網(wǎng)絡(luò )控制功能加入LED驅動(dòng)就能才能實(shí)現真正意義上的智能照明。 基于前文提到的全球第一款雙通道智能LED驅動(dòng)芯片88EM8801，Marvell在2012年就開(kāi)發(fā)了一個(gè)業(yè)界唯一的智能驅動(dòng)架構（Smart LED Driver），其好處具體來(lái)說(shuō)是可以選擇不同的配置方案。
圖5. Marvell智能LED驅動(dòng)架構及參考設計 Lance在本次媒體研討會(huì )上暢想了幾個(gè)應用：“LED燈泡本來(lái)已經(jīng)節能了，加上控制后會(huì )更加節能。例如今天加班比較晚，就可以利用手機將家里的燈關(guān)掉，在到家前5分鐘再開(kāi)啟，這不光是節能，而且非常方便。在美國還有一個(gè)性能，全家度假時(shí)怕小偷上門(mén)，就可以把燈打開(kāi)，一定程度上防止小偷光顧�！� “因為現在市面上有很多不同的控制方案（Marvell都擁有）�？墒强蛻�(hù)需求會(huì )有差異，所以我們出臺的該架構，通過(guò)更換接口統一的控制模塊，實(shí)現不同控制方案的兼容和替換” Lance進(jìn)一步指出。 基于這樣的架構，Marvell設計了DALI的控制平臺。如下圖9所示。Marvell DALI軟件支持最新版本的DALI標準。DALI端點(diǎn)堆棧提供配置、分組調度、場(chǎng)景管理，并與Marvell 88EM8801集成以提供各種照明控制功能，包括打開(kāi)/關(guān)閉控制、深度數字調光、CCT控制、溫度補償、校正、照明裝置監控和能耗估算。此外，這套DALI控制架構還可實(shí)現對基于Web Serve 的管理用戶(hù)界面控制
圖6.Marvell智能照明平臺——DALI（商業(yè)照明）。 對于室內照明平臺，“ Marvell計劃在今年下半年會(huì )推出基于Zigbee Light Link (ZLL)協(xié)議標準的方案，作為一種低功耗、低成本技術(shù)，它在Marvell LED照明平臺等智能家庭相關(guān)產(chǎn)品，將會(huì )得到很好地應用�！盠ance表示。
圖7.Marvell智能照明平臺——ZigBee（室內照明）。 Lance在演講最后總結道：“自我們去年推出第一款深度調光的驅動(dòng)芯片以來(lái)，市場(chǎng)反饋非常好，主流的照明公司或者已經(jīng)量產(chǎn)，或者正在準備量產(chǎn)。中國市場(chǎng)對Marvell是非常重要的一部分，因為整個(gè)LED照明產(chǎn)業(yè)中有90%企業(yè)在中國。我們也會(huì )持續投入支持資源，幫助推動(dòng)LED照明的普及，助力中國LED照明產(chǎn)業(yè)成長(cháng)�！� |
