用于通用照明的大電流密度的高電壓交/直流LED芯片

　　把高壓直流芯片中的數(shù)個芯片單元連接成正負(fù)反向連接或橋式回路連接，構(gòu)成交流LED芯片。

　　1、正負(fù)反向連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

圖13：正反向連接的交流LED芯片

　　2002年，首爾半導(dǎo)體提出正負(fù)反向連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片，如圖13所示，2組串聯(lián)的LED芯片單元正負(fù)反向連接到電極32，形成交流芯片。

　　2010年6月，推出交流芯片AcricheA4，達(dá)到：100lm/W，是目前業(yè)界最高水平。

圖14：正負(fù)反向連接的交流LED芯片

　　2008年，Lumileds提出的正負(fù)反向連接的交流LED芯片的結(jié)構(gòu)如圖14所示。一個芯片上的芯片單元形成串聯(lián)的兩串，把兩串正負(fù)反向連接，構(gòu)成一個正裝結(jié)構(gòu)的高電壓交流LED芯片。

　　2、橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

　　臺灣工研院提出橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片，如圖15。一個LED芯片上的多個芯片單元32a串聯(lián)，芯片單元31a、31b、31c、31d和32a形成橋式回路連接，使得該芯片可以承受交流電驅(qū)動。

　　晶元于2009年4月推出橋式回路連接的正裝結(jié)構(gòu)的交流LED芯片，采用30mA@27.5Vrms驅(qū)動。一個1.2x1.2mm2的芯片分成28個芯片單元，每個芯片單元的面積最大為0.0514mm2，每個芯片單元的電流密度約為29A/cm2。

　　（二）垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

　　與正裝結(jié)構(gòu)的芯片相比較，垂直結(jié)構(gòu)芯片散熱效率較高，可以采用較大電流密度驅(qū)動。因此，垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片被提出。

　　1、正負(fù)反向連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

　　正負(fù)反向連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片100（圖16）包括多個芯片單元，每個芯片單元包括外延薄膜和金屬膜。多個外延薄膜的p型限制層分別鍵合在金屬薄膜101a、101e、102a、102e上，剝離生長襯底，外延薄膜的n型限制層101b、101f、102b、102f暴露，形成電極101d、101g、102c、102d，構(gòu)成芯片單元。其中，芯片單元101b和101f串聯(lián)，芯片單元102b和102f串聯(lián)。把串聯(lián)的芯片單元101b和101f與串聯(lián)的芯片單元102b和102f正負(fù)反向連接，形成垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度驅(qū)動的LED芯片。

　　2、橋式回路連接的垂直結(jié)構(gòu)的交流LED芯片

　　垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片包括多個芯片單元，每個芯片單元包括外延薄膜、金屬膜和支持襯底，金屬薄膜形成在支持襯底上，多個外延薄膜的p型限制層分別鍵合在金屬薄膜上，剝離生長襯底，外延薄膜的n型限制層暴露，形成電極，使得芯片單元形成橋式回路連接，成為垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度驅(qū)動的LED芯片。

　?。ㄈ?維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

　　在垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片中，采用通孔導(dǎo)電支持襯底，形成3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片，其優(yōu)勢為，無需打金線，形成SMD型式，解決了芯片和封裝的散熱問題。

　　1、正負(fù)反向連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

　　在3維垂直結(jié)構(gòu)的直流的高電壓大電流密度LED芯片上，設(shè)計電極連接方式，使得多個芯片單元形成正負(fù)反向連接，則形成正負(fù)反向連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片。

　　2、橋式回路連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片

　　在3維垂直結(jié)構(gòu)的直流的高電壓大電流密度LED芯片上，設(shè)計電極連接方式，使得多個芯片單元形成橋式回路連接，則形成橋式回路連接的3維垂直結(jié)構(gòu)的交流的大電流密度LED芯片。

四、交流LED電路

　　對于小功率燈具，采用交流LED芯片比較適宜。對于大功率燈具，采用直流LED芯片形成交流LED電路比較適宜。

　　（一）正負(fù)反向連接的交流LED電路

圖17：LynkLab的交流電路

　　LynkLab最先推出采用直流LED芯片形成正負(fù)反向連接的交流LED電路（圖17）（摘自晶元光電的報告）。

　?。ǘ蚴交芈愤B接的交流LED電路

圖18：橋式回路連接的交流LED電路

　　橋式回路連接的交流LED電路有多種不同的連接方式。

　　圖18展示由半導(dǎo)體整流二極管542組成的橋式回路，包括4串串聯(lián)的LED芯片。交流電的正半周或負(fù)半周流經(jīng)4串中的3串串聯(lián)的LED芯片。

圖19：橋式回路連接的交流LED電路

　　圖19展示橋式回路，包括，半導(dǎo)體整流二極管101a、101b、101c、101d和多串并聯(lián)和串聯(lián)組合的LED芯片102a、102b、102c、102d。交流電的正半周或負(fù)半周流經(jīng)全部的LED芯片。