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新力光源:独创AC-LED技术

目前,不论是家庭用电、工商业用电或是公共用电,几乎都是以交流电的方式供电,传统DC-LED作为照明等用途时,必须附带交-直流转换装置将交流电转换成直流电。这种供电模式的优势在于直流电稳定性好,LED能够连续发光。

但是在实际应用过程中,交-直流转换装置的使用也带来了很多其他问题,比如:1、交-直流转换的过程中,有15~30%的电力耗损,造成不必要的电力浪费,与LED高效节能的特性相悖;2、交-直流转换装置成本较高,无形之中加大了用户的成本投入;3、交-直流转换装置中电子元器件寿命短,不能与LED长达十几年的寿命相匹配;4、LED在直流驱动时处于不间断工作状态,会产生大量热能,从而导致器件产生严重光衰。

针对上述传统供电方式存在的不足,许多企业希望藉由AC-LED来解决上述难题。AC-LED利用整流电路原理,使LED可以直接在交流电下工作。然而,由于交流电是周期性变化的,所以LED在发光时会产生频闪的现象。

现有的解决方案主要有两种,首先利用串联电路改善波形,可有效提升功率因数,但也降低了效率;其次,利用并联电路滤波电容可以缓解频闪,但同时带来了寿命的限制,并降低了功率因数。

近日,四川新力光源有限公司(以下简称新力光源)通过使用最新研制的荧光粉,当电流周期变化时,利用荧光粉亮度的延迟变化,可有效弥补发光频闪,有效解决了AC-LED存在的技术难题。近日,高工LED记者针对AC-LED相关问题,采访了新力光源研发中心总监赵昆先生:

高工LED记者:鉴于传统DC-LED在实际应用中出现的诸多问题,目前许多企业都将发展的目光投入到AC-LED领域。请问,AC-LED相较于DC-LED都具有那些优势?

赵昆:传统DC-LED需要将交流电转为直流电,需要通过交-直流转换装置来实现,由于该种供电方式存在成本高,光转换效率低,寿命短等问题,与LED高效节能初衷相悖,因此,开发可直接使用在交流电网上的AC-LED照明产品,是LED照明行业未来发展方向。与传统DC-LED相比,AC-LED具有如下优点:1、去除了传统DC-LED照明产品中的驱动电源,有效解决了因驱动电源引起的散热问题,在延长产品寿命的同时,也缩小了产品体积;2、AC-LED使用交流电源,可摒弃成本不菲的驱动电源,大幅降低生产成本,提高了产品性价比;3、无需使用交-直流转换装置,省去电源转换能耗,更加高效节能。

高工LED记者:请您简单谈谈AC-LED的工作原理?赵昆:相对于传统的DC-LED供电方式,AC-LED无须经过AC/DC转换,可直接插电于220V(或110V)交流电。AC-LED光源的技术关键是LED在芯片设计或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发光单元集成在一块芯片上,即高功率单芯片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,从而实现发光的目的。如图一所示,左图是AC-LED上半周导通发光示意图,右小图是AC-LED下半周导通发光示意图。LED芯片在接上交流后通体发光,因此只需要二根引线导入交流电源即能发光工作。

图一

新力光源:独创AC-LED技术0

高工LED记者:目前,AC-LED存在的最大问题是,由于交流电压的周期性变化,造成AC-LED容易产生频闪。请问,新力光源是如何解决频闪问题的?

赵昆:AC-LED闪烁频率是50HZ,通过肉眼是无法观察到“频闪”的,之所以要解决AC-LED频闪问题,是因为长期在如此高频闪烁下工作,人眼会产生疲劳,对视力造成损害。

造成频闪的原因是因为LED有相应开启电压,只有电压达到其开启电压后才会发光,交流电电压是周期性变化的,当LED接入交流电以后,就会出现频闪现象,如图二所示。

图二 交流LED的发光特性

新力光源:独创AC-LED技术1

“频闪”是AC-LED照明固有的缺陷,目前,采用集成电路技术的AC-LED方案,将发光单元与电子线路做的很小,在交流电低于正向导通电压(VF) 值,即LED不亮时也不会被人眼注意到,但这种方法无法从根本解决交流LED的“频闪”现象。如图三所示。

图三 集成电路技术的交流LED“频闪”现象

新力光源:独创AC-LED技术2

采用新力光源自主研发的AC-LED荧光材料技术,在达到开启电压时,LED发光,并给荧光粉储能;在低于开启电压时,荧光粉发光,真正意义上解决了AC-LED的“频闪”现象,使其在交流供电周期的光输出保持稳定,如图四所示。

图四 新力光源荧光粉技术制成的ACLED的发光特性

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责任编辑:郝洋洋