在不久前落下帷幕的美國拉斯維加斯消費(fèi)電子展（CES 2013）上，Marvell聯(lián)合多個合作伙伴，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。盤點(diǎn)剛剛過去的2012年LED照明市場，被業(yè)內(nèi)人士形象地稱為“黑馬”的Marvell公司在眾多LED驅(qū)動方案商中脫穎而出，引發(fā)廣泛關(guān)注。

    日前，Marvell公司Green Technology Product技術(shù)營銷總監(jiān)Lance Zheng先生專程從美國飛到中國參加了由易維訊信息咨詢主辦的“2013產(chǎn)業(yè)和技術(shù)媒體研討會”，特別分享了他對未來幾年LED照明市場的發(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”LED主題的演講和展示。

    LED照明市場的發(fā)展趨勢

    目前，Marvell LED照明市場的劃分策略是室內(nèi)照明和商業(yè)照明兩部分。Lance對LED室內(nèi)照明市場發(fā)展趨勢提出了3點(diǎn)預(yù)測：首先，得益于LED燈具價格的不斷下降，2014-2015年LED照明將會進(jìn)入爆發(fā)式增長階段。其次，整個市場將從非調(diào)光轉(zhuǎn)到調(diào)光。最后，無線可調(diào)光LED燈出現(xiàn)。

    “2012年LED燈成本不斷下探。在美國市場，主流的60W 可調(diào)光LED燈泡價格已經(jīng)由2011年的$40/只降到$20/只，2013年還會降至$10/只，而到2015年預(yù)計會到達(dá)$5/只的替代臨界價格。所以2013年將是這一市場的關(guān)鍵年，而整個室內(nèi)照明市場將在2014-2015年進(jìn)入爆發(fā)式增長階段。” Lance表示。

    他還指出，成本在非調(diào)光燈泡和調(diào)光燈泡之間的差異正變得越來越小，主要的成本差別在于驅(qū)動。例如Marvell的驅(qū)動方案調(diào)光與非調(diào)光的成本差異僅為20%，所以這推動了LED照明市場轉(zhuǎn)向調(diào)光。在美國，所有主流的零售渠道已經(jīng)都轉(zhuǎn)向調(diào)光方案，“去年，飛利浦推出了智能照明系統(tǒng)Hue，雖然價格非常高，但是市場的反映非常好。智能照明系統(tǒng)在2013年將會得到進(jìn)一步發(fā)展。”

    至于LED商業(yè)照明市場的發(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、酒店、零售業(yè)、戶外裝置在增多，“舉個例子，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(shù)字化可尋址調(diào)光接口）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字調(diào)光也開始在商業(yè)照明方面普及。DALI在10年前起源于歐洲，現(xiàn)在正得到普及和加速增長，在LED領(lǐng)域已經(jīng)站穩(wěn)了腳跟，并從歐洲向亞洲轉(zhuǎn)移。它針對LED特定的功能，不只是調(diào)光，也可以調(diào)色。

    LED照明走向大眾化的三只“攔路虎”

    盡管LED燈泡的價格在不斷下降，但LED照明對普通消費(fèi)者而言現(xiàn)在依然是昂貴的。成本居高不下，并且LED驅(qū)動電路的體積過大，成為LED照明走向大眾的第一只“攔路虎”。

    如下圖2所示，替代可調(diào)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(qū)動的成本占整個LED燈泡成本的第一和第二位。好消息是去年LED光源的價格下降了很多，不過由于以往LED驅(qū)動電路技術(shù)還沒有很大的革新，所以LED燈泡的成本還是一直居高不下。

    圖2. LED光源和驅(qū)動的成本占整個LED燈泡成本的第一和第二位。

    而LED驅(qū)動電路的體積也是個問題。日本是LED照明消費(fèi)最大的國家之一，其最普及的燈泡E-17體積非常小。還有在歐洲非常火的GU10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(qū)動電路放進(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(xiàn)有照明架構(gòu)的兼容性問題。這里最重要的就是可控硅調(diào)光器（dimmer）。市場上各種各樣的調(diào)光器內(nèi)部的工作原理并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。所以，當(dāng)把LED驅(qū)動電子放入LED燈泡中時，就很難與各種調(diào)光器兼容。

   “大家知道可控硅調(diào)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(fèi)者去購買時，并不懂得把與其配套的調(diào)光器換掉。所以，當(dāng)你用LED燈泡替換掉白熾燈燈泡的時候，性能就會有影響。例如，當(dāng)你裝了LED燈泡后，你會發(fā)現(xiàn)調(diào)到最低的時候并不是那么低，還可能會閃爍，更糟的是當(dāng)調(diào)到光源最低時就再啟動起不來。這就給消費(fèi)者的使用帶來很大的不便。”Lance進(jìn)一步指出。

    LED照明走向大眾的第三只“攔路虎”當(dāng)屬消費(fèi)者意愿。說LED可以節(jié)能、省電費(fèi)，但是只有推出不一樣的產(chǎn)品，才能激發(fā)消費(fèi)者的購買欲望。“消費(fèi)者期望值很高。畢竟一個白熾燈的價格低于50美分，而LED燈泡是10美金，所以消費(fèi)者對附加值的期望就很高了，就像當(dāng)初蘋果iPhone推出時一樣。而Marvell的驅(qū)動方案不只能夠調(diào)光、還能夠調(diào)色，若將這種額外的價值提供給消費(fèi)者，就會讓他們覺得買的值！” Lance表示。

    LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新

   面對上述LED照明普及化過程中的諸多挑戰(zhàn)，對策又是什么呢？

   “我們認(rèn)為LED驅(qū)動電子在整個LED照明商業(yè)普及化過程中擔(dān)任了最重要的角色。原因有三：第一、LED驅(qū)動技術(shù)是確保和現(xiàn)有照明系統(tǒng)兼容的一個關(guān)鍵技術(shù)；第二、對LED照明的成本也很重要（LED驅(qū)動成本位居整個LED照明成本的第2位）；第三、是否能夠增進(jìn)用戶的體驗？” Lance指出。

    創(chuàng)新一：數(shù)模混合架構(gòu)可輕松實(shí)現(xiàn)業(yè)界最好的調(diào)光效果

    既然LED照明普及化的關(guān)鍵在于LED驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新，那么接下來就來看看Marvell在這方面都做了什么？

    數(shù)模混合架構(gòu)是Marvell在LED驅(qū)動技術(shù)上的重要創(chuàng)新之一，所謂混合架構(gòu)就是每個芯片里面都有DSP內(nèi)核，可以運(yùn)行算法。除了DSP內(nèi)核，芯片內(nèi)部還有一個OTP，內(nèi)存可編程。程序并不需要用戶自己寫入，而是有一個開發(fā)工具，其中所有的算法都是固化的。有了這個OTP就可以調(diào)整驅(qū)動芯片的調(diào)光曲線。另外一個關(guān)鍵點(diǎn)在于，與利用單片機(jī)運(yùn)行算法不同，這不需要開發(fā)軟件。

    以Marvell在去年推出的單級LED驅(qū)動IC 88EM8183為例，其采用了Marvell獨(dú)特的混合信號架構(gòu)和先進(jìn)的調(diào)光控制技術(shù)，在算法和架構(gòu)上擁有幾十項專利技術(shù)； 88EM8183可以通過編程OTP和改變外圍電阻進(jìn)行調(diào)光曲線調(diào)整。可平滑地實(shí)現(xiàn)低至1% LED電流的深度調(diào)光，相比之下，同類LED驅(qū)動器解決方案一般僅能實(shí)現(xiàn)10%至20%的調(diào)光。以這種幅度調(diào)光，人眼感覺不到光強(qiáng)有很大的變化，因此88EM8183顯著提高了性能。它是業(yè)界調(diào)光度和性價比最好的方案，調(diào)光效率可高達(dá)90％，高功率因數(shù)（高達(dá)0.99），低總諧波失真（小于15％）。

    88EM8183還與絕大部分（TRIAC）壁式調(diào)光器兼容，無論是前切、后切調(diào)光器，還是數(shù)字調(diào)光器。其調(diào)光器的兼容度可以達(dá)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，并提供客戶調(diào)光和非調(diào)光、高壓和低壓統(tǒng)一平臺。基于88EM8183的商用筒燈也已經(jīng)推向市場。

    下圖3所示為關(guān)于Marvell數(shù)模混合架構(gòu)應(yīng)用的另一個例子。這是基于Marvell 88EM8801的雙串智能LED驅(qū)動方案。應(yīng)用此方案，可以實(shí)現(xiàn)色溫的調(diào)節(jié)、高色顯指數(shù)、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(shù)模混合架構(gòu)雙通道LED驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)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(yīng)各種外形尺寸的LED燈，例如A19、PAR、BR、E17, GU10和Candle，而且不會有損調(diào)光性能，要求LED驅(qū)動電路板面積盡可能的小。通過采用Marvell的新型混合信號架構(gòu)和信號處理技術(shù)，及盡可能多的將模擬器件集成到LED驅(qū)動芯片內(nèi)部，88EM8183可實(shí)現(xiàn)將LED驅(qū)動電源所需組件數(shù)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?fù)浣Y(jié)構(gòu), 88EM8183還可以支持Buck-boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這是一種非隔離的驅(qū)動解決方案，驅(qū)動電路尺寸可以比Fly-back拓?fù)涓�小、BOM成本更低許多，而驅(qū)動效率則更高許多。

   “我們建議客戶在高電壓低電流LED負(fù)載采用非隔離解決方案，這樣驅(qū)動效率將達(dá)到最大化。”Lance強(qiáng)調(diào)，“88EM8183非隔離方案可以直接用在GU10, Candle 和EE17 等非常小尺寸標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展應(yīng)用。”而眾所周知，GU10和Candle是目前出貨量最大的最主流LED燈泡，同時也是各大OEM以及ODM廠商遲遲無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(qū)動方案的完整電路板參考設(shè)計，可支持各類輸出范圍應(yīng)用，而且非常容易導(dǎo)入生產(chǎn)，可幫助客戶達(dá)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(qū)動方案的完整電路板參考設(shè)計。

    Lance指出：“我們今年剛推出的Buck-boost非隔離方案可以說是業(yè)界性能最高，成本最低的方案，驅(qū)動成本比競爭對手平均少20-40%。”

    創(chuàng)新三：在LED驅(qū)動中加入智能網(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(qiáng)大整合實(shí)力，為消費(fèi)者提供美滿互聯(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(qū)動就能才能實(shí)現(xiàn)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(qū)動芯片88EM8801，Marvell在2012年就開發(fā)了一個業(yè)界唯一的智能驅(qū)動架構(gòu)（Smart LED Driver），其好處具體來說是可以選擇不同的配置方案。

 


圖5. Marvell智能LED驅(qū)動架構(gòu)及參考設(shè)計

    Lance在本次媒體研討會上暢想了幾個應(yīng)用：“LED燈泡本來已經(jīng)節(jié)能了，加上控制后會更加節(jié)能。例如今天加班比較晚，就可以利用手機(jī)將家里的燈關(guān)掉，在到家前5分鐘再開啟，這不光是節(jié)能，而且非常方便。在美國還有一個性能，全家度假時怕小偷上門，就可以把燈打開，一定程度上防止小偷光顧。”

   “因為現(xiàn)在市面上有很多不同的控制方案（Marvell都擁有）。可是客戶需求會有差異，所以我們出臺的該架構(gòu)，通過更換接口統(tǒng)一的控制模塊，實(shí)現(xiàn)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(gòu)，Marvell設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。DALI端點(diǎn)堆棧提供配置、分組調(diào)度、場景管理，并與Marvell 88EM8801集成以提供各種照明控制功能，包括打開/關(guān)閉控制、深度數(shù)字調(diào)光、CCT控制、溫度補(bǔ)償、校正、照明裝置監(jiān)控和能耗估算。此外，這套DALI控制架構(gòu)還可實(shí)現(xiàn)對基于Web Serve 的管理用戶界面控制

    圖6.Marvell智能照明平臺——DALI（商業(yè)照明）。

    對于室內(nèi)照明平臺，“ Marvell計劃在今年下半年會推出基于Zigbee Light Link (ZLL)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)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，將會得到很好地應(yīng)用。”Lance表示。

    圖7.Marvell智能照明平臺——ZigBee（室內(nèi)照明）。

    Lance在演講最后總結(jié)道：“自我們?nèi)ツ晖瞥龅谝豢钌疃日{(diào)光的驅(qū)動芯片以來，市場反饋非常好，主流的照明公司或者已經(jīng)量產(chǎn)，或者正在準(zhǔn)備量產(chǎn)。中國市場對Marvell是非常重要的一部分，因為整個LED照明產(chǎn)業(yè)中有90%企業(yè)在中國。我們也會持續(xù)投入支持資源，幫助推動LED照明的普及，助力中國LED照明產(chǎn)業(yè)成長。”  ▇