交流電直接驅(qū)動(dòng)“AC LED”的基本原理及優(yōu)勢(shì)

【摘要】 生活在二十一世紀(jì)的今天，不管是家庭用電還是工商業(yè)用電，多數(shù)都以交流電(AlternatingCurrent，AC)的方式提供。采用交流電的方式輸送到使用端，可以避免遠(yuǎn)距離的電力傳送會(huì)有多余損耗，因此，電器必須設(shè)計(jì)成交流電驅(qū)動(dòng)不會(huì)由于電壓不符而產(chǎn)生短路問題。介紹了的AC LED與傳統(tǒng)LED的比較以及它自身的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】 AC LED;交流電驅(qū)動(dòng);插拔式封裝

在全球都重視節(jié)能減排的形勢(shì)下，2005年1月韓國(guó)首爾半導(dǎo)體(Seoul Semi-Conductor)推出全球第一款用交流市電直接驅(qū)動(dòng)的“Acriche”AC LED。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的工業(yè)技術(shù)研究院很快實(shí)現(xiàn)了AC LED的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并在芯片技術(shù)和封裝技術(shù)上有重大創(chuàng)新，發(fā)明了“低熱阻立體導(dǎo)熱插拔封裝技術(shù)”，并于2008年9月獲美國(guó)RD 100 Awards國(guó)際大獎(jiǎng)。AC LED的發(fā)明應(yīng)用，顛覆了傳統(tǒng)DC LED的照明應(yīng)用方案，是LED發(fā)展史上的一次重大突破，成為半導(dǎo)體照明的新秀。

一、AC LED的基本工作原理

傳統(tǒng)LED都是以直流電做為驅(qū)動(dòng)，稱為DC LED。AC LED是以交流電作為驅(qū)動(dòng)，AC LED的典型應(yīng)用電原理十分簡(jiǎn)單，他是將很多LED微小晶粒用交錯(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)接交流源，另兩端聯(lián)接一串LED晶粒，交流的正半周沿藍(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。在六十赫茲的交流電中會(huì)以每一秒六十次的頻率輪替著點(diǎn)亮。整流橋取得的直流是脈動(dòng)直流，LED發(fā)出的光亮是閃動(dòng)的，它有斷電余輝續(xù)光的特性，也就是斷電之后其余光可有持續(xù)幾十微秒，因?yàn)槿说难劬?duì)流動(dòng)光點(diǎn)的記憶是有惰性的，人眼對(duì)LED光源的發(fā)光加上余輝的工作模式解讀出的就是連續(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)熱會(huì)減少40%～20%。LED在電流通過發(fā)光時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱能，DC LED在AC向DC轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生更多熱能，散熱設(shè)計(jì)將是影響LED使用壽命的關(guān)鍵。

二、AC LED與傳統(tǒng)LED的比較

LED在電流通過發(fā)光的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱能量，DC LED在從AC轉(zhuǎn)換到DC的過程中會(huì)產(chǎn)生更多熱能，散熱設(shè)計(jì)就成了影響LED使用壽命的關(guān)鍵。一般設(shè)計(jì)是直接將LED和散熱基板焊在一起，當(dāng)LED燈源損壞時(shí)，必須整個(gè)基座都換掉。AC LED采用可插拔式立體導(dǎo)熱封裝技術(shù)，除增加導(dǎo)熱面積外，當(dāng)燈源損耗時(shí)可直接以插拔方式淘汰更換，和DC LED相比較為便利，也因此特殊的插拔式技術(shù)獲得美國(guó)RD100國(guó)際大獎(jiǎng)肯定。AC LED通過特殊電路設(shè)計(jì)不需配合整流變壓器，直接使用交流電驅(qū)動(dòng)也能正常運(yùn)作，在照明燈具設(shè)計(jì)上，體積及重量都能較一般DC LED燈具更有優(yōu)勢(shì)。因發(fā)光效率仍比DC LED差，價(jià)格也較貴。在使用一般交流電作為電源供應(yīng)的同時(shí)，必須附帶整流變壓器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，才能確保LED的正常運(yùn)作。應(yīng)用上強(qiáng)調(diào)LED省電的特性，但在交流電和直流電的轉(zhuǎn)換過程中，其實(shí)有高達(dá)百分之十五到三十的電力耗損，使用上依舊不具效率。

三、AC LED的優(yōu)勢(shì)

在上個(gè)世紀(jì)六十年代，第一個(gè)紅光LED的誕生了，從此新型半導(dǎo)體發(fā)光技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和突破。隨著LED光源技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，LED逐步突破了使用壽命短暫和亮度不夠的瓶頸時(shí)期。與生俱來的節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，使得LED光源的應(yīng)用越來越廣泛。與現(xiàn)在主流背光相比，LED背光源的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)十分明顯，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面:一方面LED背光源相比之下節(jié)能百分之三十到百分之五十;一方面LED的無汞生產(chǎn)過程具有環(huán)保優(yōu)勢(shì);另一方面LED背光源更加利于制造超薄型液晶電視，可使電視厚度達(dá)到一厘米以下;最后LED光源的亮度均勻性，白光對(duì)彩色的還原性都很大程度上都更有優(yōu)勢(shì)。AC LED只需一個(gè)限流電阻，可以不用變壓器和驅(qū)動(dòng)電路，在應(yīng)用中效率更高、成本也更低且體積也較小，做燈具造型設(shè)計(jì)更容易一些，可插拔結(jié)構(gòu)給應(yīng)用帶來極大的便利。隨著AC LED光效的提高、功率的增加和生產(chǎn)成本的降低，其在半導(dǎo)體照明方面將充當(dāng)重要角色，勢(shì)必對(duì)傳統(tǒng)LED造成沖擊。

AC LED現(xiàn)在已不是創(chuàng)新的技術(shù)，但AC LED在照明產(chǎn)品應(yīng)用上，除了比傳統(tǒng)LED和一般燈泡更加節(jié)能之外，一般燈泡拆裝和更換的方式也比傳統(tǒng)LED在使用上更為便利。其立體式散熱封裝的構(gòu)想，也有效解決LED散熱的問題，提升使用壽命。AC LED是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域中的新秀，這一全新型的固態(tài)光源必將在照明應(yīng)用中大放光彩。AC LED不可能取代傳統(tǒng)DC LED，在電池和太陽(yáng)能供電的場(chǎng)合，DC LED依然是最適合的選擇。

參考文獻(xiàn)

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