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用于通用照明的大電流密度的高電壓交/直流LED芯片

作者: 時間:2011-06-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
芯片

  把高壓直流芯片中的數(shù)個芯片單元連接成正負反向連接或橋式回路連接,構(gòu)成交流芯片。

  1、正負反向連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流芯片


圖13:正反向連接的交流芯片

  2002年,首爾半導(dǎo)體提出正負反向連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片,如圖13所示,2組串聯(lián)的LED芯片單元正負反向連接到電極32,形成交流芯片。

  2010年6月,推出交流芯片AcricheA4,達到:100lm/W,是目前業(yè)界最高水平。


圖14:正負反向連接的交流LED芯片

  2008年,Lumileds提出的正負反向連接的交流LED芯片的結(jié)構(gòu)如圖14所示。一個芯片上的芯片單元形成串聯(lián)的兩串,把兩串正負反向連接,構(gòu)成一個正裝結(jié)構(gòu)的高電壓交流LED芯片。

  2、橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

  臺灣工研院提出橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片,如圖15。一個LED芯片上的多個芯片單元32a串聯(lián),芯片單元31a、31b、31c、31d和32a形成橋式回路連接,使得該芯片可以承受交流電驅(qū)動。

  晶元于2009年4月推出橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片,采用30mA@27.5Vrms驅(qū)動。一個1.2x1.2mm2的芯片分成28個芯片單元,每個芯片單元的面積最大為0.0514mm2,每個芯片單元的電流密度約為29A/cm2。

 ?。ǘ┐怪苯Y(jié)構(gòu)的交流LED芯片

  與正裝結(jié)構(gòu)的芯片相比較,垂直結(jié)構(gòu)芯片散熱效率較高,可以采用較密度驅(qū)動。因此,垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片被提出。

  1、正負反向連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

  正負反向連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流的密度LED芯片100(圖16)包括多個芯片單元,每個芯片單元包括外延薄膜和金屬膜。多個外延薄膜的p型限制層分別鍵合在金屬薄膜101a、101e、102a、102e上,剝離生長襯底,外延薄膜的n型限制層101b、101f、102b、102f暴露,形成電極101d、101g、102c、102d,構(gòu)成芯片單元。其中,芯片單元101b和101f串聯(lián),芯片單元102b和102f串聯(lián)。把串聯(lián)的芯片單元101b和101f與串聯(lián)的芯片單元102b和102f正負反向連接,形成垂直結(jié)構(gòu)的交流的密度驅(qū)動的LED芯片。

  2、橋式回路連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

  垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片包括多個芯片單元,每個芯片單元包括外延薄膜、金屬膜和支持襯底,金屬薄膜形成在支持襯底上,多個外延薄膜的p型限制層分別鍵合在金屬薄膜上,剝離生長襯底,外延薄膜的n型限制層暴露,形成電極,使得芯片單元形成橋式回路連接,成為垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度驅(qū)動的LED芯片。

 ?。ㄈ?維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

  在垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片中,采用通孔導(dǎo)電支持襯底,形成3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片,其優(yōu)勢為,無需打金線,形成SMD型式,解決了芯片和封裝的散熱問題。

  1、正負反向連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

  在3維垂直結(jié)構(gòu)的直流的高電壓大電流密度LED芯片上,設(shè)計電極連接方式,使得多個芯片單元形成正負反向連接,則形成正負反向連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片。

  2、橋式回路連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

  在3維垂直結(jié)構(gòu)的直流的高電壓大電流密度LED芯片上,設(shè)計電極連接方式,使得多個芯片單元形成橋式回路連接,則形成橋式回路連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片。

四、交流LED電路

  對于小功率燈具,采用交流LED芯片比較適宜。對于大功率燈具,采用直流LED芯片形成交流LED電路比較適宜。

  (一)正負反向連接的交流LED電路


圖17:LynkLab的交流電路

  LynkLab最先推出采用直流LED芯片形成正負反向連接的交流LED電路(圖17)(摘自晶元光電的報告)。

 ?。ǘ蚴交芈愤B接的交流LED電路


圖18:橋式回路連接的交流LED電路

  橋式回路連接的交流LED電路有多種不同的連接方式。

  圖18展示由半導(dǎo)體整流二極管542組成的橋式回路,包括4串串聯(lián)的LED芯片。交流電的正半周或負半周流經(jīng)4串中的3串串聯(lián)的LED芯片。


圖19:橋式回路連接的交流LED電路

  圖19展示橋式回路,包括,半導(dǎo)體整流二極管101a、101b、101c、101d和多串并聯(lián)和串聯(lián)組合的LED芯片102a、102b、102c、102d。交流電的正半周或負半周流經(jīng)全部的LED芯片。


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