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交流LED是一场“游戏”

时间:05-20 来源:互联网 点击:
作者:LED-文子

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。

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