翻新时间:2013-12-18
解析AC LED应用与发展趋势-LED技术论文(1)
2008年9月,台湾工研院以「芯片式交流电发光二极管照明技术(On Chip AC LED Lighting Technology)」获得美国R&D 100 Awards肯定。2008年10月更与厂商合作成立「AC LED 应用研发联盟」,透过产业垂直整合发展,积极在全球布局AC LED相关专利。
以AC LED可直接在交流电下运作的特性,配合特有插拔式散热封装,将对传统LED在照明及相关应用带来冲击,同时也为台湾LED厂商发展另创新的商机。
一. AC LED利用交流电直接驱动,颠覆传统应用 不论是家庭、工商业或公共享电,大多以交流电(Alternating Current,AC)的方式提供,主要是为了避免远距离的电力传送会有多余损耗,才采用交流电的方式输送到使用端,故电器必须设计成交流电驱动使用,否则会因电压不符而产生短路问题。 传统LED皆须以直流电(Direct Current,DC)做为驱动,因此在使用一般交流电作为电源供应的同时,必须附带整流变压器将AC/DC转换,才能确保LED的正常运作。
而应用上一直强调LED省电的特性,但在AC/DC转换的过程中,其实有高达15~30%的电力耗损,使用上依旧不具效率;因此,研发可直接用AC驱动的LED就成了一个新构想。 台湾工研院成功研发出可在交流电110V下直接使用的AC LED,搭配特有的立体导热和可插拔式封装技术,于2008年荣获美国R&D 100国际大奖肯定。
AC LED除了增添应用上的便利性外,更将为LED产业的发展掀起一波新革命时代。
(一) 在照明灯源演进上AC LED占尽优势 传统白炽灯因电光效率转换差,且有环保上的问题,在节能减碳风潮带动下,2010年起全球将纷纷禁用,宣告LED照明普及时代已不远,唯目前仍需精进白光LED发光效率和散热设计。 LED在电流通过发光时会产生热能,而DC LED在AC/DC转换过程中产生更多热能,因此散热设计将是影响LED使用寿命的关键。
一般设计是直接将LED和散热基板焊在一起,当LED灯源损坏时,必须整个基座汰换。而工研院研发的AC LED采用可插拔式立体导热封装技术,除增加导热面积外,当灯源损耗时可直接以插拔方式汰换,较DC LED便利,也因此特殊的插拔式技术获得美国R&D 100国际大奖肯定。
图一 灯源演进及相关应用特性 Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11 AC LED透过特殊电路设计可直接使用交流电驱动,不需配合整流变压器也能正常运作,所以在照明灯具设计上,体积及重量都能较一般DC LED灯具更有优势。但目前因发光效率仍比DC LED差,价格也较贵,在应用推广上仍需一段时间。
表一 LED光源特性比较Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11
(二) AC LED搭配可插拔式封装,使用更为便利 工研院在此次得奖的AC LED研发上有两大主要技术,分别为「高效桥式AC LED芯片技术」和「低热阻立体导热插拔LED封装技术」。 桥式AC LED芯片技术主要是利用桥式整流电路的设计,将AC电流导入后经由转换,会输出DC电流;此
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