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與非網 8 月 14 日訊，賓夕法尼亞州立大學的工程師們展示了一種使用行業(yè)標準制造工藝將氮化鎵 LED 及其電源電路集成到同一芯片上的實用方法。其結果是照明芯片，直接從由插座提供的交流電源運行，無需在單獨的硅芯片和其他組件上將電力轉換為低壓直流電的中間步驟。
據領導這項研究的賓州州立大學工程教授徐建介紹，將 LED 的驅動系統(tǒng)集成到氮化鎵芯片上，可以降低 LED 照明的制造成本以及照明維護成本。他說，LED 燈泡的 60%成本來自驅動電子裝置。而且，由于這些硅驅動器電子器件通常不如氮化氫電池堅固，因此它們往往在 LED 壞掉之前出現故障。
LED 燈中現有的驅動器電路具有三個主要功能：將交流電轉換為直流（整流），平滑產生的直流中的紋波，并將電壓降至更有利于 LED 的水平。
徐群構建的片上驅動系統(tǒng)只執(zhí)行第一功能（整流），同時無需第三個功能（降低電壓）。
該驅動器由四個肖特基阻隔二極管 （SBD） 組成，它們排列在橋接整流器電路中。SBD 是由金屬和半導體之間的結點形成的二極管。它們在電力電子器件中很常見，因為它們具有低正向電壓降。氮化氫是一種特別好的材料，因為它具有高分解電壓;防止電流反向流動。
為了獲得正確的到 LED 電壓，器件作為陣列構建，并以每整流器 22 至 40 像素的鏈條級聯。這樣，總電壓降是 110-120 V，但每個 LED 像素只分配到到幾個伏特。
使用原型集成芯片的白色 LED 燈每瓦產生可敬的 89 流明。但是，由于 SBD 電橋輸出的 AC 輸入的校正版本，而不是大致恒定的電壓，因此 LED 具有 120 赫茲閃爍，這使得它更適合室外照明應用，例如停車場和道路的燈具，低維護成本至關重要，但輕質量不太重要。
集成 LED 燈的驅動器電路似乎是一個顯而易見的想法，但直到最近，它一直遙不可及。"氮化鈾是一種相當新的材料系統(tǒng)，"徐說。"這項技術最近才成熟，這就是為什么在單個芯片上集成是一個非常新的想法。以前的嘗試要求使用專用的 LED 結構或制造工藝，這些結構過于復雜，無法擴展或對 LED 效率造成太大損害。
解決最后一個問題是徐實驗室取得成功的關鍵。在硅芯片制造中，蝕刻材料形成器件可以通過"濕"化學，如氫氟酸處理。但是，氮化鈾太難了，不能工作， 徐解釋道。因此，改為使用"干蝕刻"（電感耦合等離子蝕刻）。不幸的是，這個過程可能會在表面上留下效率的削弱缺陷。
"我們花了兩年時間嘗試使用混合蝕刻技術減少缺陷"，徐建解釋道，雖然濕蝕刻不夠堅固，無法去除大部分半導體表面，但只要時間，它可以幫助去除干蝕刻留下的有缺陷的層。他的團隊最終找到了一系列干蝕刻和濕蝕刻，生產出低缺陷、高質量的設備。更妙的是，這種"循環(huán)蝕刻"程序可以用來提高顯示器的微 LED 的效率。
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