引⾔流浪汉与天鹅
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、矻ED照明技术及其不⾜
行动研究法传统的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。
无线收发器图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。
3、AC LED的发展及典型产品
韩国汉城半导体公司即今天的⾸尔半导体早在2005年已发明可以⽤交流电直接驱动使其发光的 AC LED，其次是美同III-N Technology，3N技术开发MOCVD⽣长技术基础的氮化镓讨底，可以增进照明和[url=" target=_blank]传感器[/url]的应⽤，并降低成本和提⾼⽣产效率。对⼤⼤⼩⼩的硅发光⼆极管提供6英⼨⽣产技术。3N发明的单芯⽚交流发光⼆极管(AC LED)，建⽴了全⾯的专利组合，以保护和改善技术，牢固地确⽴其专有的⽴场，是⾸届⼀指的⼤规模商业化⽣产的交流发光⼆极管产品。台湾⼯业技术研究院2008年也完成可产业化⽣产并有实际应⽤系统⽅案的AC LED产品，可直接插电于 60Hz或史⾼频率的AC 110V交流电压使其交流发光，应⽤于指⽰灯、霓虹灯、低⽡数照明灯，能有效解决现有 LED⽆法直接在交流电源下使⽤，造成产品应⽤成本较⾼的缺点。台湾⼯研院的On Chip AC LED因此获得素有美⽈产业创新奥斯卡奖之称的 2008年R&D 100 Award⼤奖。现在全世界只有美国、韩
国台湾⼯研院有此技术，台湾⼯研院开发出⽩光、蓝光及绿光 AC LED制程技术不仅与国际同步，也是全球领先者之⼀。
AC LED成熟的产品如⾸尔⽤于AC110V的AX3201、AX3211和⽤于220V的AX3221、
AX3231。⽤于AC110V功率在3.3W～4W，⼯作电流40mA；⽤于AC220V功率在3.3W-
4W，⼯作电流20mA（图3）。LED晶粒直接封装在铜铝基板上。
图3 ⾸尔半导体的AC LED
国民生产总值平减指数
液光固态照明股份有限公司研发的采⽤独有的液体沉浸热管理解决⽅案（LITMS）的功率为5W的AC LED灯泡，将AC LED采⽤玻璃封装，⽆须使⽤电源转换器，使得灯泡寿命不受限于转换器，使⽤环保安全的配⽅液体，取代原来的⾦属散热⽚，⽽前向液冷360度散热⽅式，也是AC LED的光线更加柔
和，减⼩刺眼感。其外形图如图4所⽰。
透水率图4 液冷AC LED灯泡外形图
AC LED不仅可以⽤在各种场合的照明，还可以⽤于液晶显⽰屏的背光照明。其在照明上的⼀个典型应⽤原理图如图5所⽰，在AC LED两端分别串⼊正温度系数热敏电阻PTC，和限流电阻R1、R2、R3，接上110V或220V交流即可进⼊照明⼯作。相对传统的DC LED，⽆须降压整流装置，⼤⼤简化了实际应⽤，提⾼了效率和可靠性。
图5 AC LED的典型应⽤电原理图
因变量
AC LED刚刚起步，现阶段仍有两个缺点，⼀是发光效率并没有DC LED⾼。⼆是AC LED有触电的风险。因为AC LED直接连接⾼压电⽹，如果采⽤⾦属鳍⽚散热，容易发⽣触电危险，需要研究新的间接散热⽅案，⽐如充液LED固态照明灯具等。
4、结语
⽬前AC LED在发光亮度、功率等⽅⾯还不够理想，但AC LED的应⽤简便、⽆需变压转换器和恒流源，以及低成本、⾼效率已显现强⼤的⽣命⼒。AC LED的技术在飞跃发展，可以设想在不久的将来，⾼亮度、⼤功率、低成本的产品将⼤量⾯世，更绿⾊、更环保为我们这个世界提供光明。
AC LED没能回避必不可少的恒流控制技术分析
⼀、AC LED并⾮器件本质上的改变
也就是说，实际上还不存在交流电场⼯作机理的LED 晶⽚，现在问世的AC LED是⼀种内部晶⽚组特殊排列的器件，仅仅是LED 器件内部构造的改变，当然要做到这样的⼯艺⽔平也不容易。
对AC LED的介绍现⼤多数都引⽤⾸尔半导体公布的资料。从中可以看出其是沿⽤了传统的整流桥电
路，来解决交流对所谓的直流LED 供电问题。看上去好处是省掉了整流⼆极管，但LED 的反向耐压有限，遇到电⽹浪涌尖峰很⼤时如受损害，就不⼀定是好处。
因为是仿效的整流桥电路，所以四个桥臂上只流过⼀半电流，⽽直流负载端则流过整份电
流，造成各组LED 上电流分布相当不均衡，如⽋流会影响发光流明值和发光效率，如过流要造成光衰并影响寿命。
要解决也简单，只需将直流端的LED 撤除后直接短路，剩下的四桥臂上电流就可以⼀致了。再仔细看⼀下电路，现在已变成各组正向与反向LED 并联连接。其实当初就不必搞得太复杂，只要正向与反向并联，交流正负半周就都能通过了。
⼆、AC LED没能回避必不可少的恒流控制技术
从介绍看，现在AC LED的光效与通常的LED ⽐还不够⾼，据说是发展阶段，以后会⾼上去的。笔者认为同类LED 晶⽚本⾝发光的基础是⼀样的，制约每⽡发光量的主要是这个整流桥电路型式。试想五组LED 中只有⼀组能正常⼯作，充分发挥出光效，占80% 的其余四组都在光效很差的⽋电流状态⼯作。再怎么跟着⼀起发展，也天⽣总⽐普通LED 的发光效率要低⼀⼤截。提⾼的⽅法还是该摈弃不实⽤的整流桥路，直接正向、反向并联连接就可全部⼯作在发光效率最好的状态。
AC LED中没有恒流保护机能，使⽤时必须外接限流电阻，但限制到电源电压上极限的电流时，则在正常或低电压时就要⼯作在⽋电流的低光效状态。电阻限流是较差的保护⽅法，不仅功能有缺陷，⽽且还要靠耗能才会起作⽤，使电源利⽤率也就是能效降低。
想加⼀个PTC 就解决LED 恒流问题，是对该元件的性能了解得不够全⾯。PTC 主要⽤在过流保护和热保护中，当电路中电流过⼤，发热后PTC 达到居⾥点温度时，电阻值就急剧上升接近断路，彩电中的消磁电路就⽤它产⽣⼤电流衰减波幅消磁。
当PTC 电阻体受周围热量影响，使温度变得超过居⾥点时会呈开路状态，可起到开关型热保护作⽤。要想靠PTC 电阻的正温度系数特性对LED 起恒流保护作⽤还该想到：
1、PTC 电阻通过电流，要热起来有个加热时间过程，当电阻还未增到⾜够⾼时，可能超过的电流早已使LED 受损。
2、PTC 电阻体的⾃发热温度要真能控制恒流，那末环境温度⾼、低可能变化⼏⼗度的影响也要使这个《恒流值》变化得毫⽆意义。
能推⽽⼴之，岂不是现在通常的LED 器件也都可以这样简单地恒流了吗？可惜办不到。⽽且通常交流恒流要⽐直流恒流更费事。
其实可以有诸如电路简炼、控制能耗省、恒流精确、耐浪涌、⾼可靠、体积⼩、成本低的市电LED ⾃适应恒流驱动器及许多LED 驱动器⼚家的各式优秀产品的⽀持。LED ⼚商与其将精⼒化在不是专业的电路技术上，还不如将重点化在开发低成本、⾼光效的LED 照明产品上会更能满⾜市场的企求。
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