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2010-11-2 09:23
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1. 交流 LED 单晶粒 LED 发光芯片驱动电压在 4V 以内,无论多高的驱动电压都可以串联,获得到合适的驱动电压。这点是其它光源不可比拟的优势。 CFL 需要复杂的驱动电路, LED 可以通过串接符合与市电等不同的电压的阻抗匹配。白炽灯钨丝长度和直径,决定球泡电阻阻抗,去符合不同的驱动电压。 LED 采用不同的串接数量也是同样的道理,虽然 LED 不是纯阻性负载。今天我们不讨论 LED 怎样驱动最合适,重点分析 AC 与 DC 驱动对市场的可行性。 交流 LED 是上百颗单晶粒 LED 在晶圆级串接而成,可以在市电交流高电压下自行整流点亮,再串接电阻或恒流源,保持在合适的驱动功率范围内。基于这种设计早在圣诞灯串上一直有使用,移植到 LED 晶粒封装是近***情。 为了兼容各国电压标准,要分 4 个部分串接而成,这样在 220V 取值一半正好是 110V 电压,规格上得到统一。交流 LED 理论上是正确的,可行的,市电 50-60Hz 单串 LED 分别工作在两个正负半周,无论你怎样设计,总体上雷同。 LED 并非像白炽灯那样是阻性负载,较小的电压波动会使 LED 亮度变化较大,更容易看到闪烁。 交流 LED 对 AC 电压稳定度有一定的要求,因为 LED 的伏安特性很陡, 10% 的电压变化就会引起剧烈的电流波动。例如正向电压从 3.3V 变到 3.6V ,电流就从 20mA 增加到 34mA ,增加了 70% 之多。电流大幅上升对 LED 是致命的,电压降低不会损坏 LED ,亮度的波动会影响客户体验度。 图 1 我们见图 2 ,高压 LED 灯串用 DC 来驱动,暂且不分析具体驱动细节。 AC 用桥堆整流,这时 LED 利用率提升 50% ,而 LED 数量及成本也随之降低 50% 。整流桥价格低廉,工艺限制集成整流桥是非常不合算的。整流桥体积不大,体积容易接受,直接采用 AC 设计 LED 不太经济。 由于交流电压是正弦波,所以流过 LED 的电流也是正弦波,对 LED 的利用率不像直流电利用那么高。也就是总体平均的光输出,没有像同样幅度的直流电那么高。 最开始首尔半导体设计出了交流 LED ,细心的朋友会发现展出的 LED 旁边是有整流桥的,可见首尔已经意识到成本的重要性。台湾工研院等企业均开发出 AC LED ,但是量产并不那么顺利,成本是重要因数,原理上是可行不等同于市场可行。 图 2 2. 直流高压 LED LED 多芯片串接封装是未来的趋势,在串接数量和方式上要仔细考量。从上面的分析可以看出,设计 AC LED 成本和点亮效果上并不合适,不能成为主流方式,甚至可以说不具实际应用意义。整流后的直流 LED 形成对交流 LED 强有力的竞争,因此 AC LED 不能被广泛应用。在未来可以预见 AC LED 只能是一场 “游戏”,市场规则决定它会除局。 既然认为多芯片串接是趋势,那肯定是 DC 驱动方式。多芯片串接需要 LED 晶圆级支持,过多的金线连接光效和生产上都是障碍。多芯片封装晶圆级串接再加上 COB 结合,是最优化的方式。 晶圆级串接最好在 10pcs 以内,再结合 COB 金线连接。这样 COB 方式多芯片组分散式散热,会大大降低对封装基板的要求。散热热阻降低, LED 结温度因此降低。同时提高大数量的 LED 晶圆级串接良率。 图 3 像 AC LED 这样过于集中的封装方式,封装要很好的散热又要高绝缘性,相互是矛盾的。市电几百伏高压处理起来,封装成本会高居不下,同时不利于利于散热设计。这点另文在详细讨论,本文只代表个人观点。