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ACLED
發(fā)展迅速的 AC 直接驅(qū)動(dòng) LED 光源技術(shù)
關(guān)鍵詞：AC
LED
AC LED
晶粒交錯(cuò)矩陣式排列
LED
光源作為綠色、節(jié)能、省電、長(zhǎng)壽命的第四代照明燈具而異軍突起、廣受
關(guān)注、如火如荼迅速發(fā)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(dǎo)體器件，必須提供合適的直流電流才能正常發(fā)光。 直流（DC）驅(qū)動(dòng) LED 光源發(fā)光的技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，由于我們?nèi)粘Ｕ彰魇褂玫? 電源是高壓交流電（AC100-220V），所以必須使用降壓的技術(shù)來獲得較低的電壓， 常用的是變壓器或開關(guān)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(fā)光。因此直流驅(qū)動(dòng) LED 光源的系統(tǒng)應(yīng)用方案 必然是：變壓器+整流（或開關(guān)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(gè)模塊，但是對(duì)于 E27 標(biāo)準(zhǔn)螺口的燈具來說空間十分有限，很難安 置。無論是經(jīng)由變壓器+整流或是開關(guān)電源降壓，系統(tǒng)都會(huì)有一定量的損耗，DC LED 在交流、直流電之間轉(zhuǎn)換時(shí)約 15～30%的電力被損耗，系統(tǒng)效率很難做到 90%以上。 如果能用交流電（AC）直接驅(qū)動(dòng) LED 光源發(fā)光，系統(tǒng)應(yīng)用方案將大大簡(jiǎn)化，系統(tǒng) 效率將很輕松地達(dá)到 90%以上。
韓國(guó)漢城半導(dǎo)體公司即今天的首爾半導(dǎo)體早在
2005
年已發(fā)明可以用交流電直 接驅(qū)動(dòng)使其發(fā)光的 AC LED，其次是美國(guó)
III-N Technology，3N 技術(shù)開發(fā) MOCVD
生長(zhǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的氮化鎵襯底，可以增進(jìn)照明和傳感器的應(yīng)用，并降低成本和提高
生產(chǎn)效率。對(duì)大大小小的硅發(fā)光二極管提供
AC
LED 燈具的優(yōu)點(diǎn) 與白熾燈、鹵素?zé)?span style="color: black; mso-font-kerning: 0pt">、熒光日光燈、熒光節(jié)能燈、直流
LED 燈相比，AC LED 燈
具有更節(jié)能省電、更長(zhǎng)壽、更有能效的高性價(jià)比。AC LED
發(fā)光省去了成本不菲的 AC/DC 轉(zhuǎn)換器和恒流源。交流 LED
與現(xiàn)有的照明燈具性能比較如表 1 所示。
表 1：交流 LED 與現(xiàn)有的照明燈具性能比較
AC LED 光源超細(xì)晶粒采用特殊交錯(cuò)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(cuò)的矩陣式排列 工藝均分為五串，AC
LED 晶粒串組成類似一個(gè)整流橋，整流橋的兩端分別聯(lián)接交
流電源，另兩端聯(lián)接一串
LED 晶粒，交流電的正半周沿藍(lán)色通路流動(dòng)，3
串 LED
晶粒發(fā)光，負(fù)半周沿綠色通路流動(dòng)，又有
3 串
LED 晶粒發(fā)光，四個(gè)橋臂上的
LED 晶粒輪番發(fā)光，相對(duì)橋臂上的
LED 晶粒同時(shí)發(fā)光，中間一串
LED 晶粒因共用而一
直在發(fā)光。在
60Hz 的交流電中會(huì)以每秒
60 次的頻率輪替點(diǎn)亮。整流橋取得的直流
是脈動(dòng)直流，LED
的發(fā)光也是閃動(dòng)的，LED
有斷電余輝續(xù)光的特性，余輝可保持幾
十微秒，因人眼對(duì)流動(dòng)光點(diǎn)記憶是有惰性的，結(jié)果人眼對(duì)
LED 光源的發(fā)光+余輝的 工作模式解讀是連續(xù)在發(fā)光。LED
有一半時(shí)間在工作，有一半時(shí)間在休息，因而發(fā)
熱得以減少 40-20%。因此
AC LED
的使用壽命較
DC LED 長(zhǎng)。
AC
LED 成熟的產(chǎn)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(yīng)用技術(shù)
AC LED
的典型應(yīng)用電原理圖如圖 6 所示十分簡(jiǎn)單，在 AC LED
兩端分別串入正 溫度系數(shù)熱敏電阻 PTC，和限流電阻 R1、R2、R3，接上
110V 或 220V 交流電即可進(jìn) 入照明工作。 LED
在大批量生產(chǎn)時(shí)，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(yīng)用，LED
光源生產(chǎn)廠商在出廠時(shí)對(duì)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品按阻抗分檔，客戶
在使用時(shí)可按 LED 光源廠家提供的 VF
分檔表查用相應(yīng)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(fā)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(gè)交流電轉(zhuǎn)直流電的轉(zhuǎn)換器(AC
to DV Converter)，不但節(jié)省了這顆轉(zhuǎn)換器的成本，
也避免 LED
光源本身還沒壞，但轉(zhuǎn)換器卻先壞掉的窘境。交直流電轉(zhuǎn)換器可說是一
種隨著時(shí)間會(huì)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(zhuǎn)換器先
壞掉了。AC
LED
還有一個(gè)特性，就是因?yàn)槠涔に嚥捎媒诲e(cuò)的矩陣式排列，是輪流
點(diǎn)亮的，在
60Hz 的交流電中會(huì)以每秒 60 次的頻率輪替點(diǎn)亮，也讓
AC LED
的使用
壽命較 DC
LED 長(zhǎng)。 不過，AC LED 現(xiàn)階段有兩個(gè)缺點(diǎn)，其一是發(fā)光效率并沒有
DC LED 高，但這
是因?yàn)?span style="letter-spacing:
-3.0pt"> DC
LED 發(fā)展目前是主流，AC
LED 剛剛起步，AC
LED 的發(fā)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(fēng)險(xiǎn)。故 AC
LED 如果要應(yīng)
用在 LED
照明燈具上，應(yīng)避免金屬鰭片的裸露，而應(yīng)是間接的把熱帶走，這也就是
發(fā)展新的充液 LED 固態(tài)照明燈具的設(shè)計(jì)核心概念。 AC
LED 剛剛步入成長(zhǎng)期，目前在發(fā)光亮度、功率等方面還不夠理想，但 AC
LED 的應(yīng)用簡(jiǎn)便、無需變壓轉(zhuǎn)換器和恒流源，以及低成本、高效率已顯現(xiàn)強(qiáng)大的生命力。
AC
LED 的技術(shù)在飛躍發(fā)展，要不了幾年，高亮度、大功率、低成本的產(chǎn)品將大量
面世。
過流保護(hù)貼片PTC熱敏電阻
過熱保護(hù)貼片PTC熱敏電阻
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