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標題: 破解AC-LED的迷思 [打印本頁]

作者: swliu 時間: 2009-3-12 06:30 PM
標題: 破解AC-LED的迷思
自去年(2008)10月工研院與十多家廠商組成AC-LED應用研發聯盟之後，一時媒體競相報導，各方稱許，隱然有創造無限商機明日之星的聲勢。

其實AC-LED的概念存在已久，單晶AC-LED也不是新發明。市面上早就充斥著用多顆LED串聯，再加一個限流電阻的 discrete AC-LED產品。首爾半導體和工研院的單晶AC-LED基本概念和discrete AC-LED並沒有什麼不同。本人認為，所有的AC-LED 因為違反電力電子學的基本原則，所以都無法發展成為具有實用價值的照明產品。

首先探討報導「AC-LED可用在筆記電腦和顯示器的背光源應用」的說法。採用AC-LED為顯示器背光源和電腦業界的認知落差實在太大。所有筆記電腦的電源都是電池或20V左右的AC/DC電源轉換器，那有交流電來驅動AC-LED呢? 至於在液晶電視背光的應用，那的確會有交流電源可用。但是各種電腦、電視顯示器都要求很大的亮度調整範圍，AC-LED不使用驅動線路，缺乏調整電流的能力，自然無法提供調整亮度的功能。所以AC-LED想要在顯示器背光應用取得一席之地的說法，顯然不功自破了。

而AC-LED在照明市場的期望，應該在美國能源部今年一月公佈的「第七回合固態照明產品測試報告」 (DoE Solid-State Caliper Program, Summary of Results, Round 7 of Product Testing) 而落空了。

Caliper 是美國能源部為輔導產業開發符合Energy Star 節能標章LED照明產品所設立的測試實驗室。這次的測試報告包括了一款MR16，120Vac 的 AC-LED產品(編號 08-117)。其輸入功率為0.8W，輸出光通量為37流明，發光效率為49流明/瓦，CRI 演色指數66，功率因數居然低到難以置信的0.29。

本人從事電力電子研發多年，可是也沒看過一個電器可以把功率因數做到這樣差的地步。請注意，傳統的鎢絲燈泡功率因數是最理想的1.0，而 Energy Star對固態照明器具的要求是0.9以上。這個 discrete AC-LED為了提高效率，卻犧牲掉許多其他特性。包括超低的功率因數，只有37流明的輸出光通量，不到20W MR16鹵素燈200流明以上的五分之一。換言之，這種低亮度的AC-LED燈只能當小夜燈使用，是不能稱之為照明產品的。

本人對此 AC-LED (08-117)產品仔細推敲分析後，估計大概是串聯40多顆的 20mA，VF=3.8V的LED，再加一顆約1K歐姆的限流電阻而成。電學計算得到的效率是97%，功因則在0.50以下。 (註：AC-LED的電學分析並不困難，每個有大學電機科系學歷的工程師應該都可以勝任)。

作者: swliu 時間: 2009-3-12 06:31 PM
在理想的操作條件下，AC-LED的確可以做到95%的高效率，但是所花的代價很高。達到高效率最主要的技巧就是串聯很多顆 LED，同時減少限流電阻的壓降。可是40顆LED 的裝置功率是3.5V * 20mA * 40 = 2.8W。使用2.8W的LED容量卻只得到37流明的光通量，這是比鎢絲燈的15 Lm/W還差.

更糟糕的是，減少限流電阻的壓降，將使得AC-LED暴露在容易燒燬的危險。設計電子線路的工程師都該知道，交流電壓是會波動的。而且隨地區和環境不同，有些地方可能高達130Vrms，有些可能低到100Vrms 以下。而且LED 的VF也隨溫度和製造廠的技術有不小變化。刻意減少限流電阻的阻值以提高效率，是冒著在交流電壓偏高或VF偏低會燒燬的風險。

首爾半導體的AC-LED設計就比較保守，只串聯20顆左右的LED。但是如此一來電路效率卻降到59%以下。如果我們採用首爾半導體較安全的設計準則，我們可以推測 AC-LED的實際可行的效率是在60%左右。這個數字是很難被接受的，為什麼呢?

作者: FranKuo 時間: 2009-3-13 07:39 AM
想暸解一下AC-LED的發展

作者: tomlai2232 時間: 2009-3-13 09:04 AM
其實研究AC LED
覺得其效率＆安全性
是有疑慮
但是成本卻是低的
個人淺見

作者: priven 時間: 2009-3-13 09:06 AM
是不是要把市場放在居家直接的使用 ? 會不會跟家電 AC 110v 轉 DC 先浪費了一次有關 ?

但是如此一來就跟家用 Solar 是背道而馳了...

因為家用 Solar System 正希望能有 DC 家電的面市，以避免無謂的轉換損耗...

作者: Yazu 時間: 2009-3-13 09:07 AM
標題: 這種文章很值得參考
正在被ac led迷惑中，進來看一下!

作者: DennyT 時間: 2009-3-13 09:34 AM
光通量低還有一個原因，AC 60Hz表示LED發光也是跟著60Hz/50Hz波動，發光時間受duty cycle控制所致。但是樓主上面提的AC架構是一般DC-LED聖誕燈泡串的電路，與工研院的AC-LED大不相同。
　
工研院的AC-LED 單顆點亮點有100V與200V兩種，市電110V交流峰值電壓約在158V，100V型此時電流約在2.5mA，正壓反壓都會亮，即發光頻率為120Hz，但因此也沒有一般DC-LED逆向擊穿的問題，其V-I相位相同屬電阻性元功率消耗 (PF 0.85~0.93)，多顆應用電路架構是並聯也不是樓主提到的串聯，單顆損壞時電流由其他殘存LED分攤。
　
此外AC LED用在TV背光模組上可與驅動電路同步更新 (120Hz)，在更新畫面時不點亮，降低一般LCD畫面快速移動殘影問題，至於背光亮度調整改以限流方式運作 (同一般床頭燈座調光方式)，並無樓主所提不妥之處。

[ 本帖最後由 DennyT 於 2009-3-13 10:09 AM 編輯 ]

作者: zjqmyron 時間: 2009-3-13 10:55 AM
学习学习，关注led，这个网站很有意思

作者: touvictor 時間: 2009-3-13 11:28 AM
標題: 回復 2# 的帖子
進來這篇文章看看
來了解一下AC LED 有看有學習! 長知識!

作者: nepuba 時間: 2009-3-13 11:44 AM
相信在技术上一定会有解决方法的，
科技创造未来，一定可以的

作者: jimmychung1977 時間: 2009-3-13 01:47 PM
好文章..提供另一種觀點..趕快看全文

作者: Chamberplus 時間: 2009-3-14 01:03 AM
科技技術是需要大家集思廣益的啦！...

作者: ahchoosage 時間: 2009-3-16 03:24 PM
小弟近來才得知有人用AC 來做LED DRIVER用對於這方面還有很多不懂的地方感謝板主的分享

作者: shihtc 時間: 2009-3-16 03:53 PM
標題: 回復 1# 的帖子
所有的AC-LED 因為違反電力電子學的基本原則，所以都無法發展成為具有實用價值的照明產品。
不知是哪裡違反?

不清楚耶?

有沒有高手指導一下吧

作者: twqqq 時間: 2009-3-27 06:11 PM
AC LED 還是很多人在開發, 也許有一天有機會在特殊領域應用也難說!

作者: rowentatw 時間: 2009-3-27 07:11 PM
原來我落後這麼多了喔
要加油了
看到發文者這樣詳細說明跟回文者的不同意見
這樣的討論使網站越來越有看頭了

作者: hzcg 時間: 2009-3-31 07:54 PM
好文章，关注。学习！

作者: hcshih 時間: 2009-4-2 10:08 PM
標題: Thanks for your sharing
Interesting article
Thanks for your information.

作者: regina_ko 時間: 2009-5-20 09:56 PM
AC LED need any driver for transformation?

作者: kokokiki 時間: 2009-6-10 01:38 PM
我個人的淺見,AC-LED往大功率展是有問題的,如大大所知,
但有一個方向是往指示用的小功率LED發展,可能有其發揮空間,
因為若要將DC-LED在市電AC驅動,需要小空間高效率低成本是不可能,
那就是AC-LED可發展的方向,是要將AC-LED的功率變小(將電流降低),
如1mA左右,那亮度如氖燈或者是耶誕燈的亮度,那其用途將會相當的廣,
且顏色不一定要白色,紅色,黃色,綠色...,那用裝飾或用來指示用途會是
相當的廣.(如運用紅綠燈,將現有的使用燈泡直接更換)....

作者: hspoint 時間: 2009-6-11 12:07 PM
不是很懂ac LED的發光原理不過在業界好像許多人不看好AC LED.

作者: chip123 時間: 2009-6-15 08:22 AM
晶電AC LED月底量產晶元光電在AC LED晶片發展上，邁入新階段，預計6月中提供工程樣品

　　晶元光電（2448）在AC LED晶片發展上，邁入新階段，預計6月中提供工程樣品，6月底正式導入量產。2009台北國際光電展，晶電將展示AC LED晶粒與下游LED照明應用產品，為6月底AC LED正式量產展開暖身活動。

　　AC LED應用研發聯盟廠商日前已完成產品開發並將進入量產階段。經濟部技術處日前表示，台灣LED產量居世界之冠，但基礎專利則受制於國外LED大廠，近年來飽受專利侵權訴訟。AC LED具有的創新技術研發、高附加價值應用及標準建立等意涵，將是台灣LED產業突破困局的新機會。

　　晶電為AC LED應用研發聯盟成員之一，今年4月中已將AC LED晶粒提供再現性樣品給聯盟成員製作成LED元件、照明應用產品，預計6月底正式導入量產。

作者: chip123 時間: 2009-6-15 08:23 AM
AC LED與DC LED最大差異在於前者直接插上一般家用交流電即可使用，免除DC LED系統產品必須使用電源轉換器將交流電轉換成直流電才能使用的限制。由於省去電源轉換器，AC LED系統產品相較於DCL ED具有多項優勢，包括系統產品設計上可更小型化，降低系統成本及避開電源轉換器可靠度影響等。

　　AC LED與DC LED相較下，DC LED在晶片時效率較AC LED高，例如1 W DC LED發光效率達80lm/W，AC LED僅65 lm/W。但是經過封裝製成系統產品後，DC LED約56-68lm/W，AC LED為65 lm/W，AC LED發光效率與DC LED相當甚至更高。

　　晶電推出AC LED藍光晶片波長範圍445∼465nm，晶粒尺寸為55mil ，晶電將率先供應110V使用的55mil AC LED晶粒，而220V則是搭配2 顆晶粒來使用。

　　AC LED在照明市場，初期將用以取代燭光燈、桌燈、投光燈等應用市場，例如以4顆55mil AC LED晶粒共計4W，取代40W燭光燈。以6顆 55mil AC LED晶粒共計6W，取代60W桌燈之白熾燈。以15顆55mil AC LED晶粒共計15W，取代PAR38投光燈之鹵素燈。目前晶電AC LED在色溫5,700K，應用在燭光燈、桌燈、PAR38投光燈，亮度分別為230流明、350流明、900流明，在色溫3,000K，亮度分別為160流明、250流明、650流明。

作者: d91231116 時間: 2009-6-15 05:59 PM
標題: 回復 1# 的帖子
如果AC LED技術若開發成的話~
那中間就少了一些電子零件跟切換的消耗損失
或許更有節能效果~
不過這樣可能一些EE RD會不會就沒搞頭~
串上一顆電阻就夠了

作者: jiming 時間: 2009-6-17 10:59 AM
標題: ITRI on-chip AC LED 特色與優勢
ITRI on-chip AC LED與DC LED基本比較表，與更多特性優勢？

[ 本帖最後由 jiming 於 2009-6-17 11:01 AM 編輯 ]

作者: anan 時間: 2009-6-17 11:11 AM
AC-LED真的只是花俏的東西，即使用在一般室內照明這種不計較細微亮度變化的地方。

作者: A295232 時間: 2009-6-26 01:50 PM
標題: 回復 2# 的帖子
如果AC-LED的架構皆為數十個LED串接，那是否應該對單一LED進行保護電路? 否則只要一顆LED毀損就整各燈泡失效了

作者: almon 時間: 2009-6-26 05:10 PM
AC-LED要是真的能取代現有的光源,還要一段時間吧!畢竟價格與效率還是偏高

作者: jelly811737 時間: 2009-6-28 10:06 AM
對於AC LED我還是一知半解，
這篇文章對我來講真是太重要了，非常謝謝分享。

作者: markie 時間: 2009-7-18 07:14 PM
能說說AC LED的原理么？感覺只是DC LED正反接而已

作者: markie 時間: 2009-7-18 07:29 PM
Hydu: 从上面的观点看，AC-led也需要一定的开启电压，因此PFC将会很差，在成本上也有很大的困难要克服。

作者: wapapa999 時間: 2009-7-21 01:55 PM
目前小弟也在研究這個領域的東西~謝謝你的分享讓我有些頭緒~

作者: jiming 時間: 2009-7-23 12:29 PM
AC LED光學與電性量測標準草案徵求意見公告

PDF檔案 | WORD檔案

作者: willy_wang 時間: 2009-7-23 01:50 PM
正在研究中，希望ac-led能成為台灣的另一顆更有競爭力的明日之星!!

作者: chipjoseph 時間: 2009-7-27 05:11 PM
請教先進
ACLED在晶片上的設計與DCLED有何不同之處嗎?

作者: eaglelu 時間: 2009-7-31 04:18 PM
AC LED 製程較為復雜, 且屬客製化產品, 成本相對高於DC LED;
另外, 在AC電源波形下, 驅動電流是變動, 如有突波如何確保LED不被燒毀?

作者: hncb9431 時間: 2009-8-28 10:15 AM
AC LED未來趨勢
AC是交流(SIN 波形)在正半週與負半週變化時應留意交越失真

謝謝

作者: kenjeany 時間: 2009-9-18 04:55 PM
到底 AC LED的優勢在哪裡? 跟 DC LED 比起來如何?

作者: n9321740 時間: 2009-10-29 04:23 PM
目前還在等待AC LED樣品入手，看到這篇討論，收穫增加不少！

作者: n9321740 時間: 2009-11-16 09:50 AM
回復 39# n9321740
與AC LED 原廠工程師討論的結果，他們認為若將 AC LED 並聯，若其中一顆掛點，仍會有過電流燒毀整組電路的風險（或減少其他 AC LED 的壽命），這些應該是 DC LED 電路的特性，若用在AC LED 上，我一直不解，交流電路元件，怎會有電流分流變大的問題，不是應該電壓（市電）固定，電流隨負載改變而改變嗎？怎會這樣咧？

作者: c8051f300 時間: 2009-12-21 11:31 PM
Thank you for sharing. Good material

作者: fsshlin 時間: 2010-3-25 06:47 PM
我也來跟各位學習LED這個新領域!

作者: innochipper 時間: 2010-4-8 11:35 AM
AC-LED技術還需要提高，可能有其發揮空間

作者: aaddmich 時間: 2010-4-12 01:37 PM
AC LED 需要克服的部份
1.電流隨著電壓變化
2.LED的使用效率變差(AC LED發光的時機不是轉換效率最高)
3.LED成本增加(LED晶片上需要更多區域做LED間的接線)
目前我覺得這三個部份是無解。
作法上就是對LED做加工去省AC-DC轉換電路
AC LED可能有市場的情況是在LED的價格~AC-DC電路的價格
以目前的成本結構來說LED價格>>AC-DC
現在看起來是花大錢省小錢。
電光所做AC LED不知道有沒有找能資所的人問問......

作者: D8807305 時間: 2010-5-28 06:26 PM
Thanks for your information.
I like this one

作者: kevinchime2 時間: 2010-7-7 09:07 AM
AC LED might be good in low wattage application but not as good as high wattage application. The unit price for AC LED is about USD 6.0/ 5W which is able to generate the Lumen at 50X5 = 250lm, but this figure is just for the pure LED only not take the diffuser, Lens and the reflector optical loss into account. Not to metion the thermal may drive down its lumen output. One more concern is the IP. I'm sure Epistar's AC LED is not allowed for the Japan market maybe other countries as well.

Take the DC LED as reference, the price is about USD 1.2/ W but the lumen efficiency is 100 lm/w which is about twice than AC LED. The DC LED application just has the problem in low wattage application. Like the night light, however take the safety into concern to buy the lighting fixture made by DC LED is safer. There are a lot of the pros and cons between the AC/DC LED, technically DC LED has better chance.

作者: chris77jw 時間: 2010-8-2 01:55 PM
回復 25# jiming

謝謝大大

作者: goodspeed.yang 時間: 2010-9-9 05:08 AM
感謝分享,
AC-LED的市場的確直得多關注

作者: moda710915 時間: 2010-9-12 06:49 AM
原PO是高手，相當認同，LED BACKLIGHT須調光、定功率等技術，並非簡簡單單加個限流電阻就好

作者: lcchi 時間: 2011-4-11 10:00 AM
工研院的AC LED應是將LED排成橋是整流器的架構,中間一串always發光, 但其餘則僅在一半時間導通發光,不是嗎??

作者: show123467 時間: 2011-4-14 09:42 AM
我認為發展HV LED 才是正道
配上其他元件亦可達到高PF 的效果
且成本低

作者: glennking 時間: 2011-5-12 11:27 AM
AC-LED大約超過4W就會發現有熱所造成的閃爍的問題!!
除非找出非linear的控制方式~
不然熱消耗所造成LED的熱累積~
長期下來不是LED燒毀就是Driver電路毀損~
AC-LED驅動方式目前聽到不外乎就

1.串聯電阻驅動
2.CRD驅動
3.Linear分段驅動電路 (EX. AIC6600)
不過以上的方法好像都無法避免效率差~熱累積的問題!!
如果各位大大有其他的驅動方式~看有無機會討論看看~
若能解決熱的問題~AC-LED才有希望大功率方向前進...........

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