破電源轉(zhuǎn)換損耗“死癥” HV LED將成市場(chǎng)主流,？

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-02-10

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　　目前廣泛使用的直流發(fā)光二極體(DCLED)，若要經(jīng)由市電供電,，須外加交流對(duì)直流(AC-DC)整流器,，易造成額外物料成本及能源轉(zhuǎn)換損失，因此產(chǎn)業(yè)界已發(fā)展出以交流電直接驅(qū)動(dòng)的高壓LED(HV LED),，可大幅提升LED照明系統(tǒng)的能源利用率和發(fā)光效率,。

　　在傳統(tǒng)照明光源中,，電工照明，發(fā)光效率最好的是日光燈,，其光源本身的發(fā)光效率約65lm/W,。用于安定器的附加電路會(huì)造成13~20%的能源損耗，光源發(fā)光經(jīng)過燈具的反射罩,，其光源效率損耗約30~40%,，因此在實(shí)際的照明應(yīng)用環(huán)境下，日光燈的燈具照明發(fā)光效率約35lm/W,。雖然光源自身發(fā)光效率高,，但附加電路和燈具結(jié)構(gòu)所造成的光損失，將會(huì)大幅降低燈源的發(fā)光效率,。

　　目前已大幅應(yīng)用在照明光源的高功率白光直流發(fā)光二極體(DC LED)(表1),，其光源發(fā)光效率可達(dá)150lm/W。但DC LED是以直流電源驅(qū)動(dòng)操作,，若要使用在市電上,，勢(shì)必要外加交流對(duì)直流(AC-DC)整流器，電源轉(zhuǎn)換將會(huì)造成20~30%的能源損耗,，且驅(qū)動(dòng)電路之體積也較為龐大,，燈具設(shè)計(jì)彈性相對(duì)會(huì)受到限制。

　　臺(tái)灣自主性研發(fā)的高壓(HV)LED技術(shù)產(chǎn)品,，僅需簡(jiǎn)易的外加驅(qū)動(dòng)電路,，技術(shù)資訊，即可直接以市電110伏特(V)/220V驅(qū)動(dòng)操作,，并具備90%高功率因數(shù)(PF),、95%高能源利用率、高發(fā)光效率等優(yōu)點(diǎn),。目前已于國際上取得發(fā)展先機(jī),，國內(nèi)廠商晶元光電已陸續(xù)將HV LED晶粒產(chǎn)品出貨給國外各家LED封裝及應(yīng)用大廠使用，國內(nèi)也有多家相關(guān)廠商投入HV LED照明光源產(chǎn)品的開發(fā),，是為未來照明光源主流趨勢(shì),。

　　迥異DC LED 驅(qū)動(dòng)方式　 HV LED特性和設(shè)計(jì)大相逕庭

　　高壓LED是以半導(dǎo)體制程方式，將多顆微晶粒置于同一基板上,，照明產(chǎn)品,，再加以串接而成，其所需之制程技術(shù)與傳統(tǒng)LED十分近似,。然而,，由于驅(qū)動(dòng)方式的不同，特別是在交流電驅(qū)動(dòng)條件下，高壓LED的特性和設(shè)計(jì)方向與傳統(tǒng)LED有顯著差異,。

　　圖1為高壓LED晶片結(jié)構(gòu)示意圖,。多顆制作于同一基板的微晶粒間以金屬導(dǎo)線連結(jié)串接,，而高壓驅(qū)動(dòng)電流則經(jīng)由末端的兩個(gè)打線墊片進(jìn)入微晶粒串,。由圖2的微晶粒結(jié)構(gòu)側(cè)視圖中，則可發(fā)現(xiàn)單顆微晶粒的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)LED間主要的差異,，僅在于尺寸的不同,，其他包括透明導(dǎo)電層、表面粗糙化,、圖案化藍(lán)寶石基板等可提升傳統(tǒng)LED效率的技術(shù),，也同樣適用于高壓LED。

圖1　高壓LED結(jié)構(gòu)上視圖

圖2　成長(zhǎng)于藍(lán)寶石基板的GaN微晶粒側(cè)視結(jié)構(gòu)圖

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