一种新思路下的绿色光源—AC LED技术

　　0 引言

　　以高效节能、绿色环保、长寿命为特点的新兴LED照明技术如今正在加速发展，应用中的新技术、新方案也不断涌现。LED 照明设计可结合光源特性，如光源指向性、冷光源及色彩变化等，必将将成为照明市场主流。近年来，随着 LED 在材料选取、晶粒制程、封装架构设计技术等方面的研究不断进步，一种新的交流发光二极管（ AC LED ）技术应运而生，通过一种新的思路，推动了 LED照明技术的实用化。

　　1 传统LED照明技术及其不足

　　传统的LED是典型的低压直流器件，无法直接在我们日常照明使用的电源是高压交流（AC 100～220V）下使用，必须经过变压器或开关电源降压，然后将交流（AC）变换成直流（DC），再变换成直流恒流源，才能供LED光源使用。

　　因此在LED灯具里必然要有一定的空间来安置这个变换器，不利于照明灯具的设计和小型化。而且系统经过的变换环节，能量必然有一定量的损耗，DC LED在交流、直流之间转换时约15%～30%的电力被损耗，系统效率很难做到90%以上。如果能用交流（AC）直接驱动LED光源发光，系统应用方案将大大简化，系统效率将很轻松地达到90%以上。变换装置的存在造成了传统LED照明产品成本较高的重要因素，也成为制约LED光源产品寿命的瓶颈，无法体现LED长寿命的特点。

　　2 AC LED的原理和特点

　　2.1  AC LED的结构组成

　　AC LED是相对于传统的DC LED来说，无须经过AC/DC转换，可直接插电于220V（或110V） 交流电使用的 LED 照明技术。AC LED光源的技术关键是LED晶粒在封装时的特殊排列组合技术，同时利用LED PN结的二极管特性兼作整流，通过半导体制作工艺将多个晶粒集成在一个单芯片上，即高功率单晶粒（single power chip）LED 技术，并采用交错的矩阵式排列工艺组成桥式电路，使AC电流可双向导通，实现发光。晶粒的排列如图1所示，左图是AC LED晶粒采用交错的矩阵式排列示意图，右小图是实际AC LED晶粒排列照片，AC LED晶粒在接上交流后通体发光，因此只需要二根引线导入交流源即能发光工作。

图1  AC LED晶粒封装示意图

　　2.2 AC LED的工作原理及特点

　　AC LED光源的工作原理如图2所示，由LED微晶粒采用交错的矩阵式排列工艺组成5个桥臂，组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接交流源，另两端联接一组LED晶粒，交流的正半周沿实线流动，3个桥臂的LED晶粒发光，负半周沿虚线流动，又有3个桥臂的LED晶粒发光，四个桥臂上的LED晶粒轮番发光，相对桥臂上的LED晶粒同时发光，中间桥臂的LED晶粒因共用而一直在发光。

图2  AC LED光源的工作原理

　　在50Hz（60Hz）的交流中会以每秒50（60）次的频率轮替点亮。整流桥取得的直流是脉动直流，LED的发光也是闪动的，LED有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，而人眼对流动光点记忆是有惰性的，所以感觉不到光的闪动。LED有一半时间在工作，所以发热得以减少40%～20%。其使用寿命较DC LED长。

　　AC LED 体积小，可应用于工业及民用小型指示灯；高压低电流导通优点克服了使用 DC LED 时，线路高损耗造成需依赖电源供应器接续的问题；而且双向导通，蓝绿光 LED 无静电击穿 ESD 问题；使用微晶粒技术大幅提高发光效率；由于功率因数提高与低电流控制，对于一般照明产业及 LCD 背光面板产业，更是一项实用化新技术。