智能照明主流的调光方式有哪些
在当今时代，消费者对LED灯的需求不再是简单的照明，而是向调光、调色、远控、节能环保等智能化、个性化方向转变。据有关文献分析，LED智能化无级调光照明灯比普通的LED灯节能40%以上，且寿命延长3倍以上。随着AIoT技术深入发展，LED照明的智能化转型正在加速，未来将成为家居照明的主流方式。
据市场公开数据显示，2021年中国智能照明行业市场规模已由2017年147亿元快速提升至350亿元，同比增长21.65%，这已经是第五个年头保持两位数增长。虽然智能照明兴起的时间较短，但市场规模一直保持快速增长的态势，有着广阔的前景和发展机会。
智能照明向混合调光进阶，体验更佳
智能照明行业自上世纪90年代进入中国市场以来，其最大的变化表现在调光功能上。传统灯具没有所谓的调光，只是简单的亮灭控制，而现在高端的智能照明可以根据自然光的强弱变化实时动态地调节，给予人眼最舒适的亮度和色温。
目前智能照明主流的调光方式有三种：可控硅调光、脉冲宽度调制（PWM）调光和模拟调光。
01
可控硅调光：成本虽低，但存在噪声和频闪痛点
可控硅调光是采用可控硅切角技术进行调光的，简单地说就是将输入电压的波形通过导通角切波之后，产生一个切向的输出电压波形，从而改变电流的有效值，以此实现调光的目的。这种调光方式可追溯至白炽灯时代，是LED灯最早采用的调光方式，其凭借低成本优势在照明界称霸多年。但也存在一定缺陷，在导通可控硅整流器件之前，电压是急剧增加的，容易导致LC滤波器振荡，从而引发可闻噪声和频闪的问题。
02
PWM调光：精度高，但频闪依然存在且应用受限
脉冲宽度调制（PWM）调光也称为数字调光，最早由Philips照明提出，其主要是通过不同的脉宽信号，调整开关管导通与截止的时间，改变平均输出电压的大小，从而实现0~100%的调光。以供电电压5V为例，在周期内开关管导通时间占比为75%，截止时间占比为25%时，此时输出电压为3.75V，亮度只有全亮状态的75%。这种调光方式精确度很高，且不会产生色谱偏移，不过在低频运行环境下会产生频闪问题，因此在实际应用中还是面临诸多限制。
03
模拟调光：有效解决噪声及频闪问题，但调光范围有限
模拟调光通过电阻分压连续改变输出电流值来调节光源的亮度，从而实现对LED的线性调光。不过模拟调光的范围不能做到全覆盖，通常仅能达到15%-100%，但它不会产生可控硅调光和PWM调光的噪声和频闪问题。
PWM转模拟调光：完美实现全范围调光，并优化解决频闪和噪声问题
现在更为先进的调光方式是模拟调光与PWM调光相结合，这是现有调光技术的一个显著提升，两种调光方式无缝结合可以实现全范围调光功能，而又不存在频闪和噪声的问题。业内知名的模拟与数模混合IC公司美芯晟就是率先采用这种调光方式，它通过数字技术及DAC技术相结合，把外部输入的PWM调光信号的占空比信息转换为内部模拟控制变量，从而实现全程模拟调光。值得注意的是，美芯晟的PWM转模拟调光技术在解决频闪和噪声的问题上，还进一步提高了调光深度和调光分辨率，用户反馈视觉效果比以往的调光方式更好。
国内智能照明技术不断突破，第一梯队快速崛起
目前，智能照明驱动芯片的主要技术发展方向包括：高调光深度、低待机功耗、无频闪、无噪声、高兼容性等。
高调光深度
在调光深度方面，最早的智能照明驱动芯片只能把调光深度做到百分之一，随着终端消费者对调光效果要求的不断提升，推动智能照明驱动芯片设计厂商不断推出支持更高调光深度的智能照明产品。现在调光深度已经提高至千分之一，未来向万分之一的目标前进。
低待机功耗
在待机功耗方面，为了满足用户在任意时间都能启用，智能照明使用APP关机后会进入待机状态，此时仍需要一定的电流维持，也因此产生功耗问题。待机电流越低，则功耗越低，通常要求待机电流＜100μA。
高兼容性
在兼容性方面，智能照明要满足用户多场景需求，在调光调色的基础上，还需要搭配通信模块（蓝牙、WiFi）、数据采集模块、远程控制模块等。智能照明驱动芯片的PWM调光频率适应范围越宽，对多种模块的兼容性就越好。
无频闪无噪声
此外，随着人们护眼意识的提高，对灯具提出了无频闪的要求。而频闪、噪声是过去智能照明产品在PWM调光模式下的固有问题，芯片设计企业需要重点攻克这两大技术难点。
智能照明领域兴起时间较短，国内外芯片设计企业技术积累相差不大，市场竞争相对充分。国内厂商发力智能驱动芯片的研发，自研核心技术并开展专利保护布局，实现了国内智能照明先进技术的积累和突破，形成了以晶丰明源、美芯晟等厂商为代表的第一梯队。
美芯晟是业内首家提出高功率因数单级架构的芯片设计公司，在2014年开创性推出了PWM信号转模拟信号的调光技术，解决了以往直接采用PWM调光导致的频闪和噪声问题，同时实现了宽范围的PWM调光频率和良好的兼容性。晶丰明源超低待机功耗、调光调色技术领先，竞争优势明显。此外，这两家技术领军企业均自研开发了700V-BCD高压晶圆制造工艺技术，大幅提升了产品的市场竞争力，优化了智能照明的用户体验与使用。
近年晶丰明源和美芯晟都在加大对智能照明驱动芯片的研发投入。2019年晶丰明源成功登陆科创板，募资7.1亿元资金，再次加大对智能照明的研发力度，启动“智能LED照明芯片开发及产业化项目”，投入金额高达2.41亿元。而美芯晟科创板IPO刚获受理，上市进展快速，从其披露的募投项目看，拟投入1.45亿募集资金启动“LED智能照明驱动芯片研发及产业化项目”，持续发力SOC数模混合技术领域，除了在智能家居领域广泛应用外，还在积极向工业照明、智能楼宇应用等商业、工业领域拓展。
在营业收入方面，根据招股书和企业年报披露，2021年晶丰明源、美芯晟在智能照明板块业务分别实现10.64亿元、0.47亿元，晶丰明源遥遥领先，美芯晟紧随其后，排名第二。
同样值得关注的是，在LED照明驱动的通用类和智能照明品类中，智能照明驱动芯片一直处于高毛利率水平。2021年，晶丰明源的智能照明芯片的毛利和单价分别为54.26%和0.45元/颗，通用产品为41.35%和0.28元/颗；美芯晟智能照明驱动芯片毛利率45.10%，平均单价为0.47元/颗；通用产品毛利率为40.57%，平均单价为0.33元/颗。通过数据的对比，可见智能照明驱动芯片毛利率和平均单价均明显高于通用类。2021年美芯晟的智能照明驱动芯片毛利率提升了21.51个百分点，涨幅位于行业领先。
小结
智能照明驱动芯片市场持续快速增长，竞争环境良好，国内不断有新厂商加入赛道。
在智能照明细分领域，以晶丰明源、美芯晟为代表的国产驱动IC厂商竞争优势明显，在技术积累上与国外厂商差距不大。相信在未来，优秀的国产品牌会更加耀眼，加速国产替代，甚至引领技术潮流。
