O diodă emițătoare de lumină (LED) este un dispozitiv semiconductor care include un semiconductor de tip N și un semiconductor de tip P și emite lumină prin recombinarea găurilor și a electronilor. LED-urile sunt dispozitive intrinsec de curent continuu (DC) care trec curent doar într-o polaritate și sunt de obicei conduse de surse de tensiune DC folosind rezistențe, regulatoare de curent și regulatoare de tensiune pentru a limita tensiunea și curentul furnizat LED-ului. Din această cauză, este necesară o sursă de alimentare sau „driver” în scopul conversiei rețelei de curent alternativ la o tensiune DC sau curent adecvat pentru acționarea LED-urilor. Un driver LED este o sursă de alimentare autonomă care are ieșiri corespunzătoare caracteristicilor electrice ale matricei de LED-uri. Majoritatea driverelor LED sunt proiectate pentru a furniza curenți constanti pentru a opera matricea de LED-uri. În consecință, LED-urile care se bazează pe un circuit de comandă să funcționeze continuu la un nivel de curent constant sunt cunoscute ca LED-uri DC.
Cu toate acestea, o sursă de curent alternativ (AC) poate fi utilizată pentru a conduce sistemul de iluminare cu LED-uri. Un LED AC este un LED care funcționează direct din tensiunea de linie CA în loc să utilizeze un driver pentru a transforma tensiunea de linie în curent continuu (DC). Un cip LED AC are o multitudine de unități LED formate pe un cip și este asamblat într-o buclă de circuit sau o punte Wheatstone pentru a fi utilizat direct într-un câmp de curent alternativ. Un LED AC este denumit și o diodă emițătoare de lumină de înaltă tensiune (LED HV), deoarece nu are o componentă de conducere a conversiei curentului și poate fi folosit direct în rețeaua electrică care este de înaltă tensiune (220 V în Europa sau 110 V în SUA). ) și curent alternativ (AC).
Corpul de iluminat cu LED obișnuit include un circuit de comandă complex, care poate duce la o creștere a costurilor de producție, o pierdere substanțială a duratei de funcționare, mai puțină flexibilitate de proiectare ca urmare a volumului crescut cu circuite suplimentare de acționare și reglare a luminii, eficiență redusă a puterii și stabilitate a sistemului.
Introducerea circuitelor de antrenare într-un sistem de iluminat cu LED DC aduce multe efecte adverse. În primul rând, durata de viață a cuitului electronic este semnificativ mai mică decât cea a LED-ului. Mai mult, având în vedere că caracteristicile de sarcină de intrare ale unui LED nu rămân constante pe toată durata de viață a LED-ului, ci mai degrabă se modifică odată cu vârsta și condițiile de mediu, compatibilitatea dintre un LED și driverul său se poate deteriora în cele din urmă, conducând astfel la performanțe instabile ale LED-ului. Convertorul de putere reduce eficiența dispozitivului care emite lumină. Pierderile de putere inerente unui astfel de convertor de putere reduc eficiența generală a sursei de lumină. Un circuit driver poate include componente precum sarcini rezistive, bobine inductive, condensatoare, tranzistoare de comutare, ceasuri și altele asemenea pentru a modula parametrii operaționali. În timpul funcționării, lămpile LED și driverele lor LED întâmpină o serie de pierderi parazitare care includ căldură, vibrații, frecvență radio sau interferențe electromagnetice, pierderi de comutare și așa mai departe. Pe măsură ce trece timpul, factorii de mediu și pierderile parazitare pot duce la scăderea performanței operaționale a lămpilor LED, astfel încât acestea să nu satisfacă cerințele operaționale.
Pentru LED-urile AC nu sunt necesare transformatoare sau redresoare suplimentare de tensiune, iar LED-urile AC pot funcționa prin aplicarea directă a curentului alternativ. Din acest motiv, costul unei lămpi LED AC este redus în comparație cu omologul său DC, iar problemele de calitate legate de circuit sunt minimizate. Interferența electromagnetică (EMI), în special, nu mai reprezintă o problemă, deoarece sursa de alimentare liniară nu necesită operație de comutare de înaltă frecvență. Transformarea pentru curent continuu de tensiune joasă nu este necesară, reducând astfel consumul de energie produs la transformatoarele de putere. Convertorul de putere reduce factorul de putere și crește distorsiunea armonică totală a curentului. Eficiența inerentă a unui design AC-direct face posibilă un factor de putere mare peste 0.9, fără a fi necesare circuite suplimentare de condiționare a puterii sau de corecție a factorului de putere. Un alt beneficiu al configurației AC LED este gradabilitatea intrinsecă a gamei complete, fără a recurge la un circuit de reglare. Una dintre caracteristicile de bază ale abordărilor AC LED este compatibilitatea cu variatoarele cu tăiere de fază (triac). Adesea este de dorit să se implementeze lămpi cu LED-uri cu o funcționalitate de reglare a luminii pentru a furniza o putere de lumină variabilă.
Dar, cu toate acestea, a existat încă o provocare de îmbunătățire în fabricarea LED-ului AC. Lumina produsă de LED-urile AC conduse de la rețeaua de curent alternativ poate prezenta un grad inacceptabil de mare de pâlpâire optic, ca o consecință a modificării accelerate a polarității la frecvența rețelei. Acest pâlpâire poate fi iritant, mai ales când vine vorba de aplicații de iluminat interioară. Problema pâlpâirii poate fi rezolvată prin folosirea unui redresor și a unui condensator, care sunt componente tipice în driverele LED DC. În plus, luminile LED cu un circuit de driver pot fi proiectate pentru a converti tensiunea rețelei de curent alternativ, într-o gamă largă (de exemplu, 100-277V), în tensiune de sarcină posibil constantă și curent de sarcină posibil constant. LED-urile AC sunt capabile să accepte doar o gamă restrânsă de tensiune de intrare, de exemplu 220-240V, ceea ce a limitat funcționarea lor în aplicații cu fluctuații radicale de tensiune.
LED-urile alimentate de surse de curent alternativ produc o sarcină neliniară. Atribuite neliniarității, LED-urile alimentate de surse de curent alternativ pot avea probabil un factor de putere mai mic și pot avea o distorsiune armonică totală mai mare. Factorul de putere al unui sistem electric de curent alternativ (AC) este descris ca raportul dintre puterea reală și puterea aparentă care circulă către o sarcină.
