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高压LED相比低压LED有哪些竞争优势

高压LED相比低压LED有二大明显竞争优势

第一,在同样输出功率下,高压LED所需的驱动电流大大低于低压LED。如以晶元光电的高压蓝光1WLED为例,它的正向压降高达50V,也即它只需20mA驱动电流就可以输出1W功率,而普通正向压降为3V的1WLED,需要350mA驱动电流才能输出1W功率,因此同样输出功率的高压LED在工作时耗散的功率要远低于低压LED,这意味着散热铝外壳的成本可大大降低。

第二,高压LED可以大幅降低AC-DC转换效率损失。以10W输出功率为例,如果采用正向压降为50V的1W高压LED,输出端可以采取2并4串的配置,4个串联LED的正向压降为200V,也就是说只需从市电220V交流电(AC)利用桥式整流及降20V就可以了。但如果我们采用正向压降为3V的1W低压LED,即便10个串在一起正向压降也不过30V,也就是说需要从220VAC市电降压到30VDC。我们知道,输入和输出压差越低,AC到DC的转换效率就越高,可见如采用高压LED,变压器的效率就可以得到大大提高,从而可大幅降低AC-DC转换时的功率损失,这一热耗减少又可进一步降低散热外壳的成本。

因此,如采用高压LED来开发LED通用照明灯具产品,总体功耗可以大大降低,从而大幅降低对散热外壳的设计要求,如我们可用更薄更轻的铝外壳就可满足LED灯具的散热需求,由于散热铝外壳的成本是LED照明灯具的主要成本组成部分之一,铝外壳成本有效降低也意味着整体LED照明灯具成本的有效降低。

由此可见,高压LED可以带来LED照明灯具成本和重量的有效降低,但其更重要的意义是大幅降低了对散热系统的设计要求,从而有力扫清了LED照明灯具进入室内照明市场的最大技术障碍。因此,高压LED将主导未来的LED通用照明灯具市场。

分析高压LED基本结构及关键技术

中心议题: 研究高压LED基本结构及关键技术 低压、交流及高压二极体的驱动方式的讨论解决方案: 高压发光二极体的效率优于传统低压发光二极体 高压发光二极体建立有关的模拟光、电及热模型
最近几年由于技术及效率的进步,LED的应用越来越广;随着LED应用的升级,市场对于LED的需求,也朝更大功率及更高亮度,也就是通称的高功率LED方向发展。

对于高功率LED的设计,目前各大厂多以大尺寸单颗低压DC LED为主,做法有二,一为传统水平结构,另一则为垂直导电结构。就第一种做法而言,其製程和一般小尺寸晶粒几乎相同,换句话说,两者的剖面结构是一样的,但有别于小尺寸晶粒,高功率LED常常需要操作在大电流之下,一点点不平衡的P、N电极设计,都会导致严重的电流丛聚效应(Current crowding),其结果除了使得LED晶片达不到设计所需的亮度外,也会损害晶片的可靠度(Reliability)。

当然,对上游晶片製造者/晶片厂而言,此作法製程相容性(Compatibility)高,无需再添购新式或特殊机台,另一方面,对于下游系统厂而言,週边的搭配,如电源方面的设计等等,差异并不大。但如前所述,在大尺寸LED上要将电流均匀扩散并不是件容易的事,尺寸愈大愈困难;同时,由于几何效应的关係,大尺寸LED的光萃取效率往往较小尺寸的低。
图:低压二极体、交流二极体及高压二极体驱动方式的差异。
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