الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو جهاز أشباه الموصلات يتضمن أشباه الموصلات من النوع N وأشباه الموصلات من النوع P ، وينبعث الضوء عن طريق إعادة اتحاد الثقوب والإلكترونات. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار المباشر (DC) في جوهرها والتي تمرر التيار فقط في قطبية واحدة وعادة ما يتم تشغيلها بواسطة مصادر جهد التيار المستمر باستخدام المقاومات والمنظمين الحاليين ومنظمات الجهد للحد من الجهد والتيار المسلم إلى LED. لهذا السبب ، يلزم وجود مصدر طاقة أو "مشغل" لغرض تحويل طاقة التيار المتردد الرئيسية إلى جهد تيار مستمر أو تيار مناسب لقيادة مصابيح LED. محرك LED هو مصدر طاقة مستقل يتميز بمخرجات تتوافق مع الخصائص الكهربائية لمجموعة مصابيح LED. تم تصميم معظم برامج تشغيل LED لتوفير تيارات ثابتة لتشغيل مجموعة مصابيح LED. وبالتالي ، تُعرف مصابيح LED التي تعتمد على دائرة القيادة للعمل باستمرار عند مستوى تيار ثابت باسم مصابيح LED DC.
ومع ذلك ، يمكن استخدام مصدر تيار متناوب (AC) لقيادة نظام إضاءة LED. AC LED هو مصباح LED يعمل مباشرة من جهد خط التيار المتردد بدلاً من استخدام محرك لتحويل جهد الخط إلى طاقة تيار مباشر (DC). تحتوي شريحة AC LED على عدد كبير من وحدات LED المكونة على شريحة واحدة ويتم تجميعها في حلقة دائرة أو جسر Wheatstone لاستخدامها مباشرة في مجال تيار متناوب. يُشار أيضًا إلى LED AC على أنه الصمام الثنائي الباعث للضوء عالي الجهد (HV LED) لأنه خالٍ من مكون قيادة التحويل الحالي ويمكن استخدامه مباشرة في الكهرباء الرئيسية ذات الجهد العالي (220 فولت في أوروبا أو 110 فولت في الولايات المتحدة الأمريكية ) والتيار المتردد (AC).
يشتمل مصباح LED النموذجي على دائرة قيادة معقدة ، والتي قد تؤدي إلى زيادة تكاليف التصنيع ، وخسارة كبيرة في العمر التشغيلي ، ومرونة تصميم أقل نتيجة لزيادة الحجم مع دوائر إضافية للقيادة والتعتيم ، وانخفاض كفاءة الطاقة واستقرار النظام.
يؤدي إدخال دوائر القيادة في نظام الإضاءة DC LED إلى العديد من الآثار السلبية. بادئ ذي بدء ، عمر الخدمة للدائرة الإلكترونية أقل بكثير من عمر خدمة LED. علاوة على ذلك ، بالنظر إلى أن خصائص حمل الإدخال لمصباح LED لا تبقى ثابتة طوال عمر LED ، بل تتغير مع تقدم العمر والظروف البيئية ، قد يتدهور التوافق بين LED ومحركه في النهاية ، مما يؤدي إلى أداء LED غير مستقر. يقلل محول الطاقة من كفاءة جهاز انبعاث الضوء. يقلل فقد الطاقة الملازم لمحول الطاقة هذا من الكفاءة الكلية لمصدر الضوء. قد تتضمن دارة المحرك مكونات مثل الأحمال المقاومة ، والملفات الحثية ، والمكثفات ، وترانزستورات التبديل ، والساعات ، وما شابه ذلك لتعديل المعلمات التشغيلية. أثناء التشغيل ، تواجه مصابيح LED ومحركات LED الخاصة بها عددًا من الخسائر الطفيلية التي تشمل الحرارة ، والاهتزاز ، وتردد الراديو أو التداخل الكهرومغناطيسي ، وفقد التبديل ، وما إلى ذلك. مع مرور الوقت ، قد تؤدي العوامل البيئية والخسائر الطفيلية إلى انخفاض الأداء التشغيلي لمصابيح LED بحيث لا تفي بالمتطلبات التشغيلية.
بالنسبة لمصابيح التيار المتردد AC ، لا يلزم وجود محولات أو مقومات جهد إضافية ، ويمكن أن تعمل مصابيح LED للتيار المتردد عن طريق تطبيق التيار المتردد مباشرة. وبسبب هذا ، يتم تقليل تكلفة مصباح AC LED عند مقارنته بنظيره DC ، وتقليل مشكلات الجودة المتعلقة بالدائرة. لم يعد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ، على وجه الخصوص ، مصدر قلق لأن مصدر الطاقة الخطي لا يتطلب عملية تبديل عالية التردد. ليس هناك حاجة إلى تحويل التيار المباشر للجهد المنخفض ، وبالتالي خفض استهلاك الطاقة الذي حدث في محولات الطاقة. يقلل محول الطاقة من عامل الطاقة ويزيد من التشويه التوافقي الكلي للتيار. تتيح الكفاءة الكامنة في تصميم AC-Direct إمكانية الحصول على عامل طاقة مرتفع يزيد عن 0 .9 بدون الحاجة إلى تكييف إضافي للطاقة أو دوائر تصحيح عامل القدرة. من المزايا الأخرى لتكوين AC LED هو قابلية التعتيم الجوهرية كاملة النطاق ، دون اللجوء إلى دائرة التعتيم. إحدى الميزات الأساسية لمناهج AC LED هي التوافق مع مخفتات القطع الطوري (التيرستورات). غالبًا ما يكون من المرغوب فيه تنفيذ مصابيح LED بوظيفة التعتيم لتقديم خرج ضوئي متفاوت.
ولكن مع ذلك ، لا يزال هناك تحدٍ يتمثل في تحسين تصنيع مصابيح LED للتيار المتردد. يمكن للضوء الناتج عن مصابيح AC-LED المدفوعة من مصدر التيار المتردد أن يقدم درجة عالية غير مقبولة من الوميض البصري ، نتيجة للتغيير المتسارع في القطبية عند تردد التيار الكهربائي. يمكن أن يكون هذا الوميض مزعجًا ، خاصة عندما يتعلق الأمر بتطبيقات الإضاءة الداخلية. يمكن إصلاح مشكلة الوميض عن طريق استخدام مقوم ومكثف ، وهما مكونان نموذجيان في محركات DC LED. علاوة على ذلك ، يمكن تصميم مصابيح LED مع دائرة تشغيل لتحويل جهد التيار المتردد الرئيسي ، في نطاق واسع (على سبيل المثال 100-277 V) ، إلى جهد تحميل ثابت محتمل وربما تيار حمل ثابت. لا تستطيع مصابيح LED للتيار المتردد قبول سوى نطاق ضيق من جهد الدخل ، على سبيل المثال 220-240 V ، مما حد من تشغيلها في التطبيقات ذات التقلبات الجذرية في الجهد.
تعمل مصابيح LED التي يتم تشغيلها بواسطة مصادر طاقة التيار المتردد على حمل غير خطي. تُعزى إلى عدم الخطية ، من المحتمل أن يكون لمصابيح LED التي يتم تشغيلها بواسطة مصادر طاقة التيار المتردد عامل طاقة أقل ، وقد يكون لها تشوه متناسق إجمالي أعلى. يوصف عامل القدرة لنظام الطاقة الكهربائية للتيار المتردد (AC) على أنه نسبة الطاقة الحقيقية إلى القدرة الظاهرة المتدفقة إلى الحمل.
