ADI公司亚泰区电源管理总监翟至钧:通信与LED照明领域中节能的机遇
今天我给大家报告的题目,是“通信与LED照明领域中节能的机遇”。回顾一下在无线款待技术的发展。最早是CDMA,几年前我们是发短信比较多,之后应用到了非常多的领域,有Video等,变成了数据的产地。由于大量用户的需求,促使我们通信产业进入了高速发展。现在WCDMA、TD-CDMA、LTE、Wimax都在快速发展。这些都促使着我们从运行商到基站,都要做很多的更新,以满足数据传递的要求。有几个趋势,多个RFID集成在一起,多个运行商的网络合在一起,这些都是我们行业里谈论的主题。
我们看看中国3G市场和OEM的本地研发。无线基站增加了150%,这个数字在全世界来看,都是非常惊人的。基站过去几年的发展,使得我们整个产业对无线通信的理解更加加深,在中国进行研发的能力也提高了。这些技术同时也正在展现在我们的手机上。全球主要的手机研发商在国内的研发能力的增加,都是非常迅速的。
对基站,从运营商的角度,他们考虑一个是设备安装部分,一个是运营部分。大家之前认为一次性的投入非常大。随着产业的发展,情况正在发生变化。比如一次性投入、设备投入里,我们现在考虑的是集成化,从一个基站的维护来看,是非常有挑战性的。有些国家的基站维护,是对生命影响最大的因素,包括人为的差异。所以尺寸降低、增加维护性,这是非常重要的。运营商在运营成本上,由于绿色效应,大家认为运营费用应该降下来,增强远程监控的能力。从打电话看,我们打电话的时间一天24小时是不同的,比如从早上到晚上工作的这段时间,打电话的量比较大,对基站的应用比较多,怎样根据基站流量的变化控制我们的运行做到高性能、低功耗?这是非常重要的。从技术上说,还有最新的高路性(音)跟踪,能够用无线信号跟踪流量速度。可靠性是非常重要的。如果能控制温度、远程手段增加,对降低运行成本是非常有效的。
基站的技术发展非常迅速。包括SBGA,还有大量的中射频,RF技术。所有的东西加在一起,都是有消耗电的。所以电源管理非常重要。
我们的电源消耗是怎样的?如果我们有空调,大概是30%的功耗,中射频大概10%,电缆大概4%,RF射频的功率是20%。如果真正看我们打电话你吸收的RF功耗,这个效率只有10%左右,非常低。有没有一个方法,能够加强节能,通过半导体、IC提供一些方案、方法,来改善这些问题?
在节能里,哪些环节能减少耗能?电池可以降低一半,中射频、数字部分可以用动态电压工作的方式降耗50%,射频功放部分如果提高效率,能减少20%到40%。这些绿色的方法,对于我们一个基站的全部运行功耗的降低都是很有效的。如果我们真正的把好的技术运用好,能够减少30%到40%甚至50%的功耗。如果体积下降,可以达到40%到50%。
现在谈谈在基站里主要的技术跟发展趋势。有ESP技术、数据转换、有放大器,有射频,有功率。射频这里面,有几个事情值得我们行业探讨。国内射频领域的研究历史很久,有一些方法是非常有效的。射频的功率效率只有20%到40%,有效控制射频的编制,优化功率的做法,对于提高射频的主要器件,在基站里面是非常有效的。还有数据转换,这一直是基站里的一个核心技术。
ADI跟国内的公司合作有很多年了。我们主要有几个方面的研究,一个是效率的提高,功耗要下降,另外精度要上去,速度要上去,尺寸要下来,小型化,同时成本要降下来。随着基站的大量使用,一定有很多的规模效应,所以成本降下来是非常重要的。同时我们也在做SOC。这些年我们持续的努力和研发,在市场一直处于领先地位。从数模转换器来说,我们一直是全球第一。在ADDA技术里,目前我们跟国内的OEM厂商合作,使得我们国内行业的合作更多。在模数数模转换器里我们独立制作的。每年平均下来12%左右的增长。还有智能电源管理的应用,这个产品(图示)我们上海的研发团队积极参加,跟国内的基站客户、合作伙伴一起开发的新产品,这个产品在去年已经在很多3G产品里应用。它能够非常有效的在线检测我们在基站重要环节里的电压、功率、温度,能够把这些信息传递出来,通过无线的方式传递到网络,让它能够在线检测,诊断现在的运行状态,从而对降低能耗、提高效率提供很好的平台工具。
基站领域是节能领域里一个重要的环节。下面我谈谈无线通信里另外一个环节,LED技术。LED技术过去一些年发展非常迅猛,过去两年半导体负增长,但LED没有经历负增长,还是在快速发展。五年前我们的手机还是黑白屏,现在很多都有6个LED、7个LED,彩色的。现在LED的发展,在所有的手持式产品里都有,汽车行业对LED的应用机会也是很高的。现在还包括我们的笔记本电脑、电视,还有工业照明、家庭照明、工业建筑照明,还有奥林匹克。奥林匹克LED发挥了非常大的作用,在2万平方米的鸟巢里,用的是LED,还有水立方里也是用的LED。LED照明比用其他的方法照明的光效果更好,功耗只有三分之一。从节能效益来说,是非常有效的。
LED驱动市场的推动因素。哪些因素在推动LED市场的发展?从LED的主要特性,怎样找到它的的应用?第一个效应,如果把所有发光的材料统计下来,能够在商业领域大量应用的,LED是效率最高的,响应时间很快。尤其是背光照明、手持式产品,响应速度快是消费电子非常需要的。从发展来看,汽车、手机还在发展,但更快的发展来自笔记本电脑背光、电视、工业照明。
我举几个例子
一个,智能手机里,LED对节能效果有多少?从应用看,GPS占33%,电子邮件占86%,对iPhoneLED可以由7个小时提高到10个小时。还有医疗照明。从照明效果看,类似的照明效果LED的功耗只有三分之一。电脑的背光发展现在是产业里发展最快的。2006年我们讨论背光在电脑里的应用,大家谈得更多的是疑惑、问题,而2009年电脑LED应用已经占到50%。明年会有80%的笔记本背光用LED。从销售看,销售的增长比它的数量的增长要多,这个好处就是使得大家有很多的效应。驱动笔记本用LED背光的原因,就是它的功耗比较低,光的对比度比较好。对全球LED电视面板来说,2009年我们已经看到了LED的市场空间。从LED上面看,它的效果比现在的LCD要薄,反映速度更快,功耗只有过去的30%到50%。55寸的LED相当于32寸的LCD,功耗非常低。还有LED照明,它的增长速度比我们以前想象的要慢一点。但从比例上说,是非常快的,大概30%的增长。