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個芯片單元連接成正負反向連接或橋式回路連接，構成交流LED芯片。

　　1、正負反向連接的正裝結構的交流LED芯片

圖13：正反向連接的交流LED芯片

　　2002年，首爾半導體提出正負反向連接的正裝結構的交流LED芯片，如圖13所示，2組串聯的LED芯片單元正負反向連接到電極32，形成交流芯片。

　　2010年6月，推出交流芯片AcricheA4，達到：100lm/W，是目前業界最高水平。

圖14：正負反向連接的交流LED芯片

　　2008年，Lumileds提出的正負反向連接的交流LED芯片的結構如圖14所示。一個芯片上的芯片單元形成串聯的兩串，把兩串正負反向連接，構成一個正裝結構的高電壓交流LED芯片。

　　2、橋式回路連接的正裝結構的交流LED芯片

　　臺灣工研院提出橋式回路連接的正裝結構的交流LED芯片，如圖15。一個LED芯片上的多個芯片單元32a串聯，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動。

　　晶元于2009年4月推出橋式回路連接的正裝結構的交流LED芯片，采用30mA@27.5Vrms驅動。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）垂直結構的交流LED芯片

　　與正裝結構的芯片相比較，垂直結構芯片散熱效率較高，可以采用較大電流密度驅動。因此，垂直結構的交流LED芯片被提出。

　　1、正負反向連接的垂直結構的交流LED芯片

　　正負反向連接的垂直結構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，構成芯片單元。其中，芯片單元101b和101f串聯，芯片單元102b和102f串聯。把串聯的芯片單元101b和101f與串聯的芯片單元102b和102f正負反向連接，形成垂直結構的交流的大電流密度驅動的LED芯片。

　　2、橋式回路連接的垂直結構的交流LED芯片

　　垂直結構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，成為垂直結構的交流的大電流密度驅動的LED芯片。

　　（三）3維垂直結構的交流的大電流密度LED芯片

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

　　1、正負反向連接的3維垂直結構的交流的大電流密度LED芯片

　　在3維垂直結構的直流的高電壓大電流密度LED芯片上，設計電極連接方式，使得多個芯片單元形成正負反向連接，則形成正負反向連接的3維垂直結構的交流的大電流密度LED芯片。

　　2、橋式回路連接的3維垂直結構的交流的大電流密度LED芯片

　　在3維垂直結構的直流的高電壓大電流密度LED芯片上，設計電極連接方式，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維垂直結構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芯片形成正負反向連接的交流LED電路（圖17）（摘自晶元光電的報告）。

　　（二）橋式回路連接的交流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展示由半導體整流二極管542組成的橋式回路，包括4串串聯的LED芯片。交流電的正半周或負半周流經4串中的3串串聯的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，半導體整流二極管101a、101b、101c、101d和多串并聯和串聯組合的LED芯片102a、102b、102c、102d。交流電的正半周或負半周流經全部的LED芯片。