AC LED לעומת DC LED

Feb 27, 2023

השאר הודעה

דיודה פולטת אור (LED) היא התקן מוליכים למחצה הכולל מוליך למחצה מסוג N ומוליך למחצה מסוג P, ופולט אור בדרך של ריקומבינציה של חורים ואלקטרונים. LEDs הם התקני זרם ישר (DC) מהותיים המעבירים זרם רק בקוטביות אחת ובדרך כלל מונעים על ידי מקורות מתח DC באמצעות נגדים, ווסתי זרם ומווסת מתח כדי להגביל את המתח והזרם המועברים ל-LED. בשל כך, נדרש ספק כוח או "דרייבר" לצורך המרת מתח ה-AC למתח DC או זרם המתאימים להנעת הנוריות. דרייבר LED הוא ספק כוח עצמאי הכולל תפוקות התואמות למאפיינים החשמליים של מערך הנוריות. רוב מנהלי ה-LED מתוכננים לספק זרמים קבועים להפעלת מערך הנוריות. כתוצאה מכך, נוריות ה-LED שסומכות על כך שמעגל מניע יפעל ברציפות ברמת זרם קבועה ידועות כ-DC LED.

 

עם זאת, ניתן להשתמש במקור זרם חילופין (AC) כדי להניע את מערכת תאורת ה-LED. LED AC הוא LED הפועל ישירות מתוך מתח קו AC במקום להשתמש בדרייבר כדי להפוך את מתח הקו להספק זרם ישר (DC). לשבב AC LED יש ריבוי יחידות LED שנוצרו על שבב אחד והוא מורכב ללולאת מעגל או גשר Wheatstone לשימוש ישיר בשדה זרם חילופין. נורית AC מכונה גם דיודה פולטת אור במתח גבוה (HV LED) מכיוון שהיא נקייה ממרכיב המניע המרת זרם וניתן להשתמש בה ישירות בחשמל רשת שהוא מתח גבוה (220V באירופה או 110V בארה"ב ) וזרם חילופין (AC).

 

גוף תאורה LED טיפוסי כולל מעגל הנעה מורכב, אשר עשוי לגרום לעלייה בעלויות הייצור, אובדן משמעותי של חיי תפעול, פחות גמישות עיצובית כתוצאה מהגדלת הנפח עם מעגלי הנעה ועמעום נוספים, יעילות הספק נמוכה ויציבות המערכת.

 

הכנסת מעגלי ההנעה למערכת תאורת LED DC מביאה להשפעות שליליות רבות. קודם כל, חיי השירות של המעגל האלקטרוני נמוך משמעותית מזה של ה-LED. יתרה מכך, בהתחשב בכך שמאפייני עומס הקלט של LED אינם נשארים קבועים לאורך כל חיי ה-LED, אלא משתנים עם הגיל ותנאי הסביבה, התאימות בין LED לדרייבר שלה עלולה להידרדר בסופו של דבר, ובכך להוביל לביצועי LED לא יציבים. ממיר החשמל מפחית את היעילות של המכשיר פולט האור. הפסדי החשמל הטמונים בממיר כוח כזה מפחיתים את היעילות הכוללת של מקור האור. מעגל דרייבר עשוי לכלול רכיבים כמו עומסים התנגדות, סלילים אינדוקטיביים, קבלים, טרנזיסטורי מיתוג, שעונים וכדומה כדי לווסת את הפרמטרים התפעוליים. במהלך ההפעלה, נורות LED ו-LED שלהן נתקלות במספר הפסדים טפיליים הכוללים חום, רעידות, הפרעות בתדר רדיו או אלקטרומגנטיות, הפסדי מיתוג וכו'. ככל שעובר הזמן, הגורמים הסביבתיים וההפסדים הטפיליים עלולים להוביל לירידה בביצועים התפעוליים של מנורות ה-LED, כך שהם עלולים שלא לעמוד בדרישות התפעוליות.

 

עבור נוריות AC, לא נדרשים שנאי מתח נוספים או מיישרים, ונוריות AC יכולות לפעול על ידי הפעלת זרם חילופין ישירות. בשל כך, העלות של מנורת LED AC מופחתת בהשוואה למקבילה DC, ובעיות האיכות הקשורות למעגל ממוזערות. הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI), בפרט, כבר לא מעוררות דאגה מכיוון שספק הכוח הליניארי אינו דורש פעולת מיתוג בתדר גבוה. אין צורך בטרנספורמציה לזרם ישר במתח נמוך יותר, ובכך הפחתת צריכת האנרגיה התרחשה בשנאי כוח. ממיר ההספק מקטין את גורם ההספק ומגדיל את העיוות ההרמוני הכולל של הזרם. היעילות האינהרנטית של עיצוב AC-direct מאפשרת מקדם הספק גבוה מעל 0.9 ללא צורך במיזוג כוח נוסף או במעגל תיקון מקדם הספק. יתרון נוסף של תצורת AC LED הוא יכולת העמעום המהותית שלה בטווח מלא, מבלי להזדקק למעגל עמעום. אחת מתכונות הליבה של גישות AC LED היא התאימות עם דימרים בחיתוך פאזה (טריאק). לעתים קרובות רצוי ליישם מנורות LED עם פונקציונליות עמעום כדי לספק תפוקת אור משתנה.

 

אך עם זאת, עדיין היה אתגר של שיפור בייצור LED AC. האור המופק על ידי נורות AC-LED המונעות מאספקת ה-AC עשוי להציג רמה גבוהה באופן בלתי מתקבל על הדעת של הבהוב אופטי, כתוצאה מהשינוי המואץ בקוטביות בתדר החשמל. הבהוב זה יכול לעצבן, במיוחד כשמדובר ביישומי תאורה פנימית. ניתן לתקן את בעיית ההבהוב על ידי שימוש במיישר וקבלים, שהם רכיבים אופייניים בדרייברים של DC LED. יתר על כן, ניתן לתכנן נורות LED עם מעגל דרייבר כדי להמיר את מתח ה-AC, בטווח רחב (לדוגמה 100-277V), למתח העומס הקבוע ואולי לזרם העומס הקבוע. נוריות ה-AC מסוגלות לקבל רק טווח צר של מתח כניסה, למשל 220-240V, מה שהגביל את פעולתן ביישומים עם תנודות מתח רדיקליות.

 

נוריות LED המופעלות על ידי מקורות מתח AC מייצרות עומס לא ליניארי. מיוחסת לאי-לינאריות, נוריות LED המופעלות על ידי מקורות מתח AC עשויות להיות בעלות גורם הספק נמוך יותר, ועשויות להיות בעלות עיוות הרמוני גבוה יותר. גורם ההספק של מערכת חשמל זרם חילופין (AC) מתואר כיחס בין ההספק האמיתי להספק הנראה שזורם לעומס.

שלח החקירה