Світлодіод (LED) — це напівпровідниковий пристрій, який включає напівпровідник N-типу та напівпровідник P-типу та випромінює світло шляхом рекомбінації дірок та електронів. Світлодіоди — це пристрої постійного струму (DC), які пропускають струм лише в одній полярності та зазвичай працюють від джерел постійної напруги за допомогою резисторів, регуляторів струму та регуляторів напруги для обмеження напруги та струму, що подаються до світлодіода. Через це потрібен джерело живлення або «драйвер» для перетворення мережі змінного струму в напругу постійного струму або струм, придатний для керування світлодіодами. Світлодіодний драйвер — це автономне джерело живлення, яке має виходи, що відповідають електричним характеристикам масиву світлодіодів. Більшість світлодіодних драйверів розроблено для забезпечення постійного струму для роботи масиву світлодіодів. Отже, світлодіоди, які розраховують на безперервну роботу схеми керування на постійному рівні струму, відомі як світлодіоди постійного струму.
Однак джерело змінного струму (AC) може використовуватися для керування системою світлодіодного освітлення. Світлодіод змінного струму — це світлодіод, який працює безпосередньо від мережевої напруги змінного струму замість використання драйвера для перетворення мережевої напруги на живлення постійного струму (DC). Світлодіодний чіп змінного струму має безліч світлодіодних блоків, сформованих на одному чіпі та зібраних у ланцюг або міст Уітстона для безпосереднього використання в полі змінного струму. Світлодіод змінного струму також називають світлодіодом високої напруги (HV LED), оскільки він не містить компонентів, що керують перетворенням струму, і його можна безпосередньо використовувати в електромережі високої напруги (220 В у Європі або 110 В у США). ) і змінного струму (AC).
Типовий світлодіодний світильник містить складну керуючу схему, що може призвести до збільшення виробничих витрат, значної втрати терміну експлуатації, меншої гнучкості конструкції внаслідок збільшення обсягу за допомогою додаткових схем керування та затемнення, низької енергоефективності та стабільності системи.
Введення керуючих схем у системі світлодіодного освітлення постійного струму призводить до багатьох негативних наслідків. По-перше, термін служби електронної схеми значно менше, ніж у світлодіода. Крім того, враховуючи, що характеристики вхідного навантаження світлодіода не залишаються постійними протягом усього терміну служби світлодіода, а змінюються з віком і умовами навколишнього середовища, сумісність між світлодіодом і його драйвером може зрештою погіршитися, що призведе до нестабільної роботи світлодіода. Перетворювач потужності знижує ефективність світловипромінюючого пристрою. Втрати потужності, характерні для такого перетворювача потужності, знижують загальну ефективність джерела світла. Схема драйвера може включати такі компоненти, як резистивні навантаження, індуктивні котушки, конденсатори, перемикаючі транзистори, годинники тощо для модуляції робочих параметрів. Під час роботи світлодіодні лампи та їх світлодіодні драйвери стикаються з низкою паразитних втрат, включаючи тепло, вібрацію, радіочастотні або електромагнітні перешкоди, втрати при комутації тощо. З плином часу фактори навколишнього середовища та паразитні втрати можуть призвести до зниження робочих характеристик світлодіодних ламп так, що вони можуть не задовольняти експлуатаційні вимоги.
Для світлодіодів змінного струму додаткові трансформатори напруги або випрямлячі не потрібні, а світлодіоди змінного струму можуть працювати, застосовуючи змінний струм безпосередньо. Завдяки цьому вартість світлодіодної лампи змінного струму знижується порівняно з її аналогом постійного струму, а проблеми з якістю схеми зведені до мінімуму. Електромагнітні перешкоди (EMI), зокрема, більше не викликають занепокоєння, оскільки лінійне джерело живлення не потребує високочастотного перемикання. Трансформація для постійного струму нижчої напруги не потрібна, таким чином зменшується енергоспоживання силових трансформаторів. Перетворювач потужності знижує коефіцієнт потужності і збільшує сумарні гармонійні спотворення струму. Внутрішня ефективність конструкції з прямим підключенням змінного струму дає змогу досягти високого коефіцієнта потужності понад 0.9 без додаткової схеми кондиціонування чи корекції коефіцієнта потужності. Ще однією перевагою конфігурації світлодіодів змінного струму є власна можливість затемнення повного діапазону без використання схеми затемнення. Однією з ключових особливостей підходів AC LED є сумісність із диммерами зі зрізом фази (симисторами). Часто бажано використовувати світлодіодні лампи з функцією затемнення, щоб забезпечити змінну світловіддачу.
Але, незважаючи на це, все ще існує проблема вдосконалення виробництва світлодіодів змінного струму. Світло, вироблене світлодіодами змінного струму, що живляться від мережі змінного струму, може мати неприйнятно високий ступінь оптичного мерехтіння внаслідок прискореної зміни полярності на частоті мережі. Це мерехтіння може дратувати, особливо коли мова йде про освітлення в приміщенні. Проблему мерехтіння можна вирішити за допомогою випрямляча та конденсатора, які є типовими компонентами світлодіодних драйверів постійного струму. Крім того, світлодіодні ліхтарі зі схемою драйвера можуть бути розроблені для перетворення напруги мережі змінного струму в широкому діапазоні (наприклад, 100-277 В) у можливо постійну напругу навантаження та, можливо, постійний струм навантаження. Світлодіоди змінного струму здатні приймати лише вузький діапазон вхідної напруги, скажімо, 220-240V, що обмежувало їхню роботу в додатках із радикальними коливаннями напруги.
Світлодіоди, що живляться від джерел змінного струму, створюють нелінійне навантаження. Через нелінійність світлодіоди, що живляться від джерел змінного струму, ймовірно, мають нижчий коефіцієнт потужності та вищий загальний коефіцієнт гармонійних спотворень. Коефіцієнт потужності системи електроенергії змінного струму (AC) описується як відношення реальної потужності до уявної потужності, що надходить до навантаження.
