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ACLED
發展迅速的 AC 直接驅動 LED 光源技術
關鍵詞：AC
LED
AC LED
晶粒交錯矩陣式排列
LED
光源作為綠色、節能、省電、長壽命的第四代照明燈具而異軍突起、廣受
關注、如火如荼迅速發展。目前的
LED 光源是低電壓（VF=2→3.6V）、大電流 （IF=200→1500mA）工作的半導體器件，必須提供合適的直流電流才能正常發光。 直流（DC）驅動 LED 光源發光的技術已經越來越成熟，由于我們日常照明使用的 電源是高壓交流電（AC100-220V），所以必須使用降壓的技術來獲得較低的電壓， 常用的是變壓器或開關電源降壓，然后將交流電（AC）變換成直流電（DC），再變 換成直流恒流源才能促使 LED 光源發光。因此直流驅動 LED 光源的系統應用方案 必然是：變壓器+整流（或開關電源）+恒流源（圖 1）。LED 燈具里必然要有一定 的空間來安置這個模塊，但是對于 E27 標準螺口的燈具來說空間十分有限，很難安 置。無論是經由變壓器+整流或是開關電源降壓，系統都會有一定量的損耗，DC LED 在交流、直流電之間轉換時約 15～30%的電力被損耗，系統效率很難做到 90%以上。 如果能用交流電（AC）直接驅動 LED 光源發光，系統應用方案將大大簡化，系統 效率將很輕松地達到 90%以上。
韓國漢城半導體公司即今天的首爾半導體早在
2005
年已發明可以用交流電直 接驅動使其發光的 AC LED，其次是美國
III-N Technology，3N 技術開發 MOCVD
生長技術基礎上的氮化鎵襯底，可以增進照明和傳感器的應用，并降低成本和提高
生產效率。對大大小小的硅發光二極管提供
AC
LED 燈具的優點 與白熾燈、鹵素燈、熒光日光燈、熒光節能燈、直流
LED 燈相比，AC LED 燈
具有更節能省電、更長壽、更有能效的高性價比。AC LED
發光省去了成本不菲的 AC/DC 轉換器和恒流源。交流 LED
與現有的照明燈具性能比較如表 1 所示。
表 1：交流 LED 與現有的照明燈具性能比較
AC LED 光源超細晶粒采用特殊交錯的矩陣排列
AC
LED 光源的工作原理 AC
LED
光源的工作原理如圖
3，將一堆 LED
微小晶粒采用交錯的矩陣式排列 工藝均分為五串，AC
LED 晶粒串組成類似一個整流橋，整流橋的兩端分別聯接交
流電源，另兩端聯接一串
LED 晶粒，交流電的正半周沿藍色通路流動，3
串 LED
晶粒發光，負半周沿綠色通路流動，又有
3 串
LED 晶粒發光，四個橋臂上的
LED 晶粒輪番發光，相對橋臂上的
LED 晶粒同時發光，中間一串
LED 晶粒因共用而一
直在發光。在
60Hz 的交流電中會以每秒
60 次的頻率輪替點亮。整流橋取得的直流
是脈動直流，LED
的發光也是閃動的，LED
有斷電余輝續光的特性，余輝可保持幾
十微秒，因人眼對流動光點記憶是有惰性的，結果人眼對
LED 光源的發光+余輝的 工作模式解讀是連續在發光。LED
有一半時間在工作，有一半時間在休息，因而發
熱得以減少 40-20%。因此
AC LED
的使用壽命較
DC LED 長。
AC
LED 成熟的產品如首爾用于 AC
AX3221、AX3231。用于
AC110V 功率在 3.3W-4W，工作電流 40mA；用于 AC220V 功率在
3.3W-4W，工作電流 20mA（圖 4）。LED
晶粒直接邦定在銅鋁基板上。引腳 如圖 5 所示。
AC
LED 的典型應用技術
AC LED
的典型應用電原理圖如圖 6 所示十分簡單，在 AC LED
兩端分別串入正 溫度系數熱敏電阻 PTC，和限流電阻 R1、R2、R3，接上
110V 或 220V 交流電即可進 入照明工作。 LED
在大批量生產時，其阻抗有一定的離散性，AC LED
也如此，為便于下游廠 家的大批量應用，LED
光源生產廠商在出廠時對批量生產的產品按阻抗分檔，客戶
在使用時可按 LED 光源廠家提供的 VF
分檔表查用相應阻值的限流電阻，如表 2 所示 是
AX3221/AX3231 的 VF 分檔與限流電阻表。
表 2
AX3221/AX3231 的
VF
分檔與限流電阻表
AC LED 的發展 AC
LED 在家用電力上的方便性，不需要像
DC
LED
一樣另外得幫燈具裝上一
個交流電轉直流電的轉換器(AC
to DV Converter)，不但節省了這顆轉換器的成本，
也避免 LED
光源本身還沒壞，但轉換器卻先壞掉的窘境。交直流電轉換器可說是一
種隨著時間會老化、壞掉的電子元器件，其壽命比
LED
光源本身更短，故目前很多 LED
燈具壞掉，并不是 LED 光源壽命已盡，而是
LED 燈具使用的交直流轉換器先
壞掉了。AC
LED
還有一個特性，就是因為其工藝采用交錯的矩陣式排列，是輪流
點亮的，在
60Hz 的交流電中會以每秒 60 次的頻率輪替點亮，也讓
AC LED
的使用
壽命較 DC
LED 長。 不過，AC LED 現階段有兩個缺點，其一是發光效率并沒有
DC LED 高，但這
是因為 DC
LED 發展目前是主流，AC
LED 剛剛起步，AC
LED 的發光效率是可以
追上，甚至超過
DC LED
的。其二是
AC LED
有觸電的風險。故 AC
LED 如果要應
用在 LED
照明燈具上，應避免金屬鰭片的裸露，而應是間接的把熱帶走，這也就是
發展新的充液 LED 固態照明燈具的設計核心概念。 AC
LED 剛剛步入成長期，目前在發光亮度、功率等方面還不夠理想，但 AC
LED 的應用簡便、無需變壓轉換器和恒流源，以及低成本、高效率已顯現強大的生命力。
AC
LED 的技術在飛躍發展，要不了幾年，高亮度、大功率、低成本的產品將大量
面世。
過流保護貼片PTC熱敏電阻
過熱保護貼片PTC熱敏電阻
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