以白熾燈泡作為主要光源的前景，似乎已不如往日燦爛，其原因來自發光二極體（LED）逐漸成為固態光源。LED是一種當電氣順向偏壓時，散發不連貫狹窄頻譜亮光的半導體元件，其形式為電激發光。換句話說，透過對於電場的固態磷光體，使電能量直接轉換成光，所散色光的顏色，取決於半導體材料的化學成分，其可以是近紫外線、可見光或紅外線。

更省電 更長壽

LED技術在過去幾年已顯著提升，除了熱損、封裝和製程之外，更高的亮度水準、更高效率、更長的使用壽命及更少的成本延伸了其優勢。不同於白熾電燈泡，LED沒有會燒光的燈絲，並且所產生的熱較少，白熾燈泡因熱所耗費的能量幾乎達95％。

高能源效率的LED只需傳統白熾燈所需10％的電能，若以相同的亮度輸出而言，更產生較少的熱。此外，LED提供極長的使用壽命（一般為十年或更久），是最頂級白熾燈泡的二十倍。除了固態可靠性之外，LED封裝的形狀更使光可被聚焦，而白熾光源經常要求一外部反射器來收集光，並以可用的方式來導引。

然而，儘管有這些重大改善，在能量轉換效率、散熱管理及生產成本等層面上應應還有更向上提升的空間。例如，LED效率有了大幅的改善，這些改善來自於晶片中更佳光源的產生，以及從晶片和其封裝中所汲取光的方式。同樣的，20mA白光LED的售價也顯著下降，當其最早期推出於市場時，大量批購價為1美元，而現在，大量採購這些20mA白光LED的價格可能只低於25美分。

調光

LED係透過定電流驅動，其中DC電流位準與LED亮光成比例。如需改變LED亮度，目前有兩個可透過控制LED電流而進行調光的方式。第一個方式是類比調光，其中LEDDC電流位準透過降低固定LED電流位準而成比例降至最大10：1的比率。降低LED電流可進一步改變LED色彩或不精確的LED電流控制。第二個方式，是數位或脈衝寬度調變（PWM）調光。PWM調光可透過一定頻率、或高於100Hz切換LED的開/關，而這並不是人類肉眼所可以感知的。PWM調光工作週期與LED亮光成比例，當on-time LED電流維持在相同位準（由LED驅動器IC設定）時，可在高調光比期間維持固定的LED色彩。在特定應用下，此種PWM調光方式的比例可高達3000：1。

當然，上述這些優點不只使LED成為各種應用的光源，更同時驅動了對於供電LED之LED驅動IC的需求。為更清楚設計和製造這些LED驅動器IC之障礙，瞭解白光LED如何產生光之需求是必要的。如前所述，白光LED必須由定電流源驅動，以使光的白光點一致（亦即，不轉換）。此外，因為白光LED是一種二極體，其內部順向電壓（Vf）壓差是一必須被克服的環節。Vf會隨著白光LED的額定電流而改變，同時也會隨著溫度改變，典型20mA白光LED具備一個會在2.5V及3.9V之全操作溫度範圍間改變的順向電壓。大多數應用會使用超過一個的白光LED，並可能將這些LED以並聯、串聯或兩者組合，例如LED串列的平行多串配置，這意味著，白光LED驅動IC必須能針對LED的特定配置提供充足的電流和電壓，並提供一個能滿足輸入電壓範圍和要求的輸出電壓和電流需求之轉換架構。

多方位應用與技術障礙

LED之應用常見於汽車和航空儀表板、交通號誌、手機、警用執法工具、平面顯示器背光、礦燈、建築和室外體育場照明設備之顯示器及指示器中。然而，目前以及未來兩三年將積極成長的最大市場動力，則是在平面顯示顯示器的背光應用上。這些顯示器的主要運用形式，來自於電視、導航系統、可攜式媒體播放裝置、數位招牌和電腦螢幕的液晶顯示（LCD）。然而，採用LED的其中一項技術障礙，是散熱管理議題。雖然LED所散發的熱低於其他光源，但根據不同輸出電源，其可能也需要適當的散熱片來使光輸出和壽命不致降低，例如，具備25流明輸出的高亮度LED典型需耗高於1W之功率，這代表白光LED驅動IC必須有高效率轉換。同樣的，許多應用中空間是受限的，因此LED驅動器IC必須能容納於一個纖小的解決方案接腳佔位中，同時高度要低。

舉手機為例，目前大多數手機都內建具備高解析度和視訊圖的數位相機，相機效能的提升，也創造了對於高功率白光光源的需求，以使其能應用於室內、或昏暗的環境下。白光LED已逐漸成為相機手機的主要光源，因為他們擁有時尚手機設計者所想要的組合：小尺寸、高光度輸出、以及能提供「閃光」和連續「錄影」主題照明之能力，高輸出功率LED更因要用來作為內建相機之光源而被開發。

幾乎任一手持電池供電元件都使用主動式點矩陣（active-matrix）的LCD來顯示使用者所需的不同類型資訊和資料，然而，製造商正面臨須確保使用者能在任何環境下，讀取這些顯示之挑戰。為達此目的，他們必須提供彩色LCD正確背光額度，此背光通常是由白光LED提供，而此也創造了以纖小、高效率和低雜訊方式來驅動這些LED之需求 。

在白光LED驅動IC的特定區域中，有許多解決方案使用一低雜訊無電感DC/DC轉換器（一般稱為充電幫浦）或DC/DC轉換器- 主要區別在於其對於電感的需求（magnetIC）。無電感DC/DC轉換器是空間限制應用的理想選擇，在這些應用中，低至中等負載電流的供應是必要的。另外，其採用小型封裝，並只需非常少外部零組件，一般只需三個陶瓷電容。大多數升壓DC/DC轉換器是經過特別設計，來為白光LED背光提供高效率及定電流驅動功能。

高亮度（HB）及超級高亮度LED常見於高級電視、工業照明、汽車導航顯示器和投影機的LCD TFT背光應用中，其中一個普遍的應用領域，是用於儀器面板背光、內部照明、和許多汽車和卡車的煞車燈。豪華汽車之製造商越來越懂得利用固態LED照明的最新科技，來透過這些更輕、更小和更耐用的元件進行內部及外部照明，進而強化其未來車款美學。很明顯的，對於內部照明而言，LED可提供比白熾燈泡達到更低的長期成本，而且壽命更長。

但是，以高電流驅動LED要求DC/DC轉換器需準確地穩壓電流，以確保一致的光強度和顏色完整性，同時保護LED。此外，一個重大挑戰是必須從可能少於、等於或高於其負載電壓之電池電壓，供電一或多串LED。而另一個問題，是以大調光比有效地調光LED，同時在低和高亮度位準保留其色彩特徵。最後，透過高效率操作DC/DC驅動器則是一關鍵要求，特別是在驅動器高亮度LED時，因為沒有散發為光的電源，將以熱的形式而被消耗。

從汽車電池驅動LED亦需要DC/DC轉換器以精確地調控LED電流、保證一致的光強度和顏色完整性，並保護LED。此外，DC/DC穩壓器應針對特定電源要求，根據LED用途而最佳化。同樣的，從少於、相等，或高於負載電壓之電池電壓，驅動一或多串LED亦是較高的挑戰。而另一問題，則是以大調光比有效率地調光LED，同時在在低和高亮度位準保留其色彩特徵。有效率操作DC/DC驅動器則是一關鍵要求，特別是在驅動器高亮度LED時，因為沒有散發為光的電源，將以熱的形式耗費。

結語

很明顯的，以白光LED作為主亮度來源之趨勢，將於未來數十年持續發酵，其所擁有更長使用壽命、可靠性和高效率的能量轉換優勢，明顯優於白熾燈泡。同時，這些LED的持續被採用，也將不斷提升驅動這些LED之LED驅動IC的需求。

--作者為Linear凌力爾特電源產品市場事業群產品市場經理--