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破解AC-LED的迷思

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發表於 2009-3-12 18:30:19 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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)。
 樓主| 發表於 2009-3-12 18:31:42 | 顯示全部樓層
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?

遊客,如果您要查看本帖隱藏內容請回復
發表於 2009-3-13 07:39:58 | 顯示全部樓層
想暸解一下AC-LED的發展
發表於 2009-3-13 09:04:47 | 顯示全部樓層
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
發表於 2009-3-13 09:06:57 | 顯示全部樓層
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...

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chip123 + 3 你的經驗就是知識的來源!

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發表於 2009-3-13 09:07:12 | 顯示全部樓層

這種文章很值得參考

正在被ac led迷惑中,進來看一下!
發表於 2009-3-13 09:34:43 | 顯示全部樓層
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 ]
發表於 2009-3-13 10:55:37 | 顯示全部樓層
学习学习,关注led,这个网站很有意思
發表於 2009-3-13 11:28:28 | 顯示全部樓層

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!
發表於 2009-3-13 11:44:50 | 顯示全部樓層
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
發表於 2009-3-13 13:47:14 | 顯示全部樓層
好文章..提供另一種觀點..趕快看全文
發表於 2009-3-14 01:03:48 | 顯示全部樓層
科技技術是需要大家集思廣益的啦!...
發表於 2009-3-16 15:24:17 | 顯示全部樓層
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
發表於 2009-3-16 15:53:19 | 顯示全部樓層

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
發表於 2009-3-27 18:11:09 | 顯示全部樓層
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!
發表於 2009-3-27 19:11:46 | 顯示全部樓層
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

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參與人數 1Chipcoin +2 收起 理由
chip123 + 2 要更有看頭 就要有更多討論!?

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發表於 2009-3-31 19:54:36 | 顯示全部樓層
好文章,关注。学习!  
發表於 2009-4-2 22:08:13 | 顯示全部樓層

Thanks for your sharing

Interesting article
Thanks for your information.
發表於 2009-5-20 21:56:40 | 顯示全部樓層
AC LED need any driver for transformation?

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參與人數 1Chipcoin +2 收起 理由
chip123 + 2 要學得更多就要問得更多喔!

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發表於 2009-6-10 13:38:46 | 顯示全部樓層
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)....

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