交流LED與直流高壓LED討論
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單晶粒LED發(fā)光芯片驅(qū)動(dòng)電壓在4V以內(nèi)，無(wú)論多高的驅(qū)動(dòng)電壓都可以串聯(lián)，獲得到合適的驅(qū)動(dòng)電壓。這點(diǎn)是其它光源不可比擬的優(yōu)勢(shì)。CFL需要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路，LED可以通過(guò)串接符合與市電等不同的電壓的阻抗匹配。白熾燈鎢絲長(zhǎng)度和直徑，決定球泡電阻阻抗，去符合不同的驅(qū)動(dòng)電壓。LED采用不同的串接數(shù)量也是同樣的道理，雖然LED不是純阻性負(fù)載。今天我們不討論LED怎樣驅(qū)動(dòng)最合適，重點(diǎn)分析AC與DC驅(qū)動(dòng)對(duì)市場(chǎng)的可行性。
交流LED是上百顆單晶粒LED在晶圓級(jí)串接而成，可以在市電交流高電壓下自行整流點(diǎn)亮，再串接電阻或恒流源，保持在合適的驅(qū)動(dòng)功率范圍內(nèi)。基于這種設(shè)計(jì)早在圣誕燈串上一直有使用，移植到LED晶粒封裝是近年的事情。為了兼容各國(guó)電壓標(biāo)準(zhǔn)，要分4個(gè)部分串接而成，這樣在220V取值一半正好是110V電壓，規(guī)格上得到統(tǒng)一。交流LED理論上是正確的，可行的，市電50-60Hz單串LED分別工作在兩個(gè)正負(fù)半周，無(wú)論你怎樣設(shè)計(jì)，總體上雷同。
LED并非像白熾燈那樣是阻性負(fù)載，較小的電壓波動(dòng)會(huì)使LED亮度變化較大，更容易看到閃爍。交流LED對(duì)AC電壓穩(wěn)定度有一定的要求，因?yàn)長(zhǎng)ED的伏安特性很陡，10%的電壓變化就會(huì)引起劇烈的電流波動(dòng)。例如正向電壓從3.3V變到3.6V，電流就從20mA增加到34mA，增加了70%之多。電流大幅上升對(duì)LED是致命的，電壓降低不會(huì)損壞LED，亮度的波動(dòng)會(huì)影響客戶體驗(yàn)度。
我們見圖，高壓LED燈串用DC來(lái)驅(qū)動(dòng)，暫且不分析具體驅(qū)動(dòng)細(xì)節(jié)。AC用橋堆整流，這時(shí)LED利用率提升50%，而LED數(shù)量及成本也隨之降低50%。整流橋價(jià)格低廉，工藝限制集成整流橋是非常不合算的。整流橋體積不大，體積容易接受，直接采用AC設(shè)計(jì)LED不太經(jīng)濟(jì)。
由于交流電壓是正弦波，所以流過(guò)LED的電流也是正弦波，對(duì)LED的利用率不像直流電利用那么高。也就是總體平均的光輸出，沒(méi)有像同樣幅度的直流電那么高。
最開始首爾半導(dǎo)體設(shè)計(jì)出了交流LED，細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)展出的LED旁邊是有整流橋的，可見首爾已經(jīng)意識(shí)到成本的重要性。臺(tái)灣工研院等企業(yè)均開發(fā)出AC LED，但是量產(chǎn)并不那么順利，成本是重要因數(shù)，原理上是可行不等同于市場(chǎng)可行。
LED多芯片串接封裝是未來(lái)的趨勢(shì)，在串接數(shù)量和方式上要仔細(xì)考量。從上面的分析可以看出，設(shè)計(jì)AC LED成本和點(diǎn)亮效果上并不合適，不能成為主流方式，甚至可以說(shuō)不具實(shí)際應(yīng)用意義。整流后的直流LED形成對(duì)交流LED強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)，因此AC LED不能被廣泛應(yīng)用。在未來(lái)可以預(yù)見AC LED只能是一場(chǎng) “游戲”，市場(chǎng)規(guī)則決定它會(huì)除局。
既然認(rèn)為多芯片串接是趨勢(shì)，那肯定是DC驅(qū)動(dòng)方式。多芯片串接需要LED晶圓級(jí)支持，過(guò)多的金線連接光效和生產(chǎn)上都是障礙。多芯片封裝晶圓級(jí)串接再加上COB結(jié)合，是最優(yōu)化的方式。
晶圓級(jí)串接最好在10pcs以內(nèi)，再結(jié)合COB金線連接。這樣COB方式多芯片組分散式散熱，會(huì)大大降低對(duì)封裝基板的要求。散熱熱阻降低，LED結(jié)溫度因此降低。同時(shí)提高大數(shù)量的LED晶圓級(jí)串接良率。
像AC LED這樣過(guò)于集中的封裝方式，封裝要很好的散熱又要高絕緣性，相互是矛盾的。市電幾百伏高壓處理起來(lái)，封裝成本會(huì)高居不下，同時(shí)不利于利于散熱設(shè)計(jì)
評(píng)論