四. HV-AC芯片

　　HV的不同觀點

　　懷疑-茅于海

　　1.同樣輸出功率，高壓LED耗散功率要遠低于低壓LED，散熱鋁外殼的成本可大大降低------耗散功率的大小由LED的發光效率決定

　　2.輸入和輸出壓差越低，AC到DC的轉換效率就越高。-----AC/DC轉換器的效率幾乎是和最后的輸出電壓沒有什么關系。可能變壓器次級的電流大了會增加一些銅損，不至于影響到散熱器的設計;

　　為了提高整流二極管的效率最好采用肖特基二極管，而如果輸出是200V高電壓，很難買到這種高壓肖特基二極管，價格很高，如果采用普通整流二極管，效率不可能提高。

　　3.高壓LED減小了LED的面積。從散熱的觀點來看就未必是優點。背板改用紫銅，和它直接接觸的散熱器部分也必須采用紫銅而不能采用鋁(膨脹系數不同，直接接觸會產生縫隙而影響導熱);采用熱管，增加散熱器的成本。

　　4.高壓LED可以不需要變壓器——不用恒流源以后都會使LED的使用壽命大大降低。LED伏安特性的負溫度系數，使得LED的正向電流隨著LED的溫升而增高，從而使得LED的結溫升高，而降低了LED的壽命。

　　5.發光效率---晶元推出發光效率高達160lm/W的冷白光LED，而暖白光的LED發光效率將高達150lm/W，而且顯色系數(CRI)高達90%。但未必是高壓帶來的提升

　　6.成本低---分立串聯的小功率比單獨大功率價格低。

　　支持的觀點

　　Cree

　　1.將驅動的效率提高10%-20%

　　2.將驅動的價格降低10%-20%

　　武漢迪源

　　1.芯片級實現微晶粒串并聯，低電流高電壓，簡化芯片固晶，鍵合數量，封裝成本降低。

　　2.單位面積內形成多顆微晶粒集成，避免芯片間BIN內波長電壓亮度跨度帶來的不一致;

　　3.小電流下驅動的功率型芯片，可以與紅光LED芯片集成+黃色熒光粉形成暖白光，比LED+紅粉+黃粉的暖白出光效率高，縮短暖白與冷白封裝光效的差距，更易實現高顯指;

　　4.封裝成品工作電壓接近市電，提高了驅動電源的轉換效率;由于工作電流低，線路損耗低于傳統DC功率LED芯片。

　　結論：

　　A.在驅動方面

　　1.降低驅動價格

　　2.提高驅動效率

　　B.對芯片本身效率的提高方面，對以晶元為代表的正裝芯片有較大提高,正裝結構存在電流分布不均的情況.

　　原因是

　　P型層平面導電困難

　　GaN是具有自補償特性的N型半導體

　　N型可以重摻雜，導電性好

　　P型重摻雜難以實現，只能輕摻雜，所以導電性差

　　為了提高電極平面導電性，

　　A.生長透明導電玻璃ITO(降低光透過率)

　　B.優化電極分布圖案(減少發光面積，電流分布不均)

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　　GaN基LED結構示意

　　晶元光電是最早推出HV LED概念的企業，也得益于企業優秀的紅光芯片表現，晶元光電通過紅藍光的組合實現兼具發光效率及顯色表現的白光LED，并通過藍紅光芯片組合實現HV LED，實驗室數據已達到168lm/w。

　　以晶元光電為例

　　電流分布不均的后果

　　1.芯片局部過熱，降低光效，加速光衰

　　2.內量子效率低

　　3.電流不能很大

　　4.芯片不能做大

　　5.垂直出射的光子少，提取率低

　　采用HV-LED將芯片表面分割

　　1.電流分布平均，發熱降低，克服光衰

　　2.電流分布平均，降低歐姆電阻，提高內量子效率

　　3.功率可以提高

　　4.芯片面積可以做大

　　5.切割邊緣可以出射光子，光子提取率提高

　　電流分布平均，降低歐姆電阻，即Vf，提高內量子效率

　　電流分布平均，發熱降低，克服光衰

　　切割邊緣可以出射光子，光子提取率

　　電流小且分布均勻，可以使HV使晶粒做得更大，減少顆粒的使用數量，并提高亮度

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　　電流分布均勻，由于內量子效率(IQE)提高，光提取率的上升，插座效率提高了10-15%，并且后期光衰也降低了

　　武漢迪源

　　Cree

　　XTE

　　46V@22mA

　　3.45*3.45mm

　　Tr=6.5℃/W

　　Imax=66mA

　　CCT@85，100-130lm

　　XML

　　46V@44mA

　　5.0*5.0mm

　　Tr=3.5℃/W

　　Imax=125mA

　　CCT@85，182-260lm

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　　廣州晶科

　 億光

　　Everlight EZHV 1W/2W

　　WB-type AC LED(Larger micro-diode in the central)

　　持續發光的晶粒面積越大，發光效率越高，發光顆粒越大越好，整流顆粒越小越好。

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　　AC-LED

　　臺灣工業技術研究院2008年完成可產業化生產并有實際應用系統方案的AC LED產品

　　美國III-N Technology，MOCVD生長技術基礎的氮化鎵襯底,生產的交流發光二極管產品。

　　三星：COB型AC

　　某些小公司：將顆粒和電阻組裝好，直接當做AC用

　　AC LED缺點：

　　1.發光效率較DC LED低。

　　2.AC LED有觸電的風險。如果采用金屬鰭片散熱，容易發生觸電危險，需要間接散熱方案，比如充液LED固態照明燈具等。

　　因此很多廠家轉向HV-LED。

　　正溫度系數熱敏電阻PTC

　　肖特基型AC-LED

　　GaN禁帶寬度大，是良好的肖特基二極管

　　WB ACLED到肖特基管ACLED,效率從60%提高到73.6%

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　　SEOUL半導體

　　液光固態照明股份有限公司

　　液體沉浸熱管理解決方案(LITMS)

　　5W的AC LED燈泡

　　玻璃封裝，無電源轉換器，燈泡壽命不受限于轉換器，安全的配方液體取代金屬散熱片，前向液冷360度散熱。光線柔和，無刺眼感。

　　福華電子

　　三星

　　4W,SIZE: 12.4㎜(L),11.4㎜(W), 4.38㎜(T)

　　Epistar&ITRI-EOL