A fénykibocsátó dióda (LED) egy félvezető eszköz, amely egy N-típusú félvezetőt és egy P-típusú félvezetőt tartalmaz, és lyukak és elektronok rekombinációjával bocsát ki fényt. A LED-ek belső egyenáramú (DC) eszközök, amelyek csak egy polaritásban adják át az áramot, és jellemzően egyenáramú feszültségforrások hajtják őket, amelyek ellenállások, áramszabályozók és feszültségszabályozók segítségével korlátozzák a LED-be jutó feszültséget és áramot. Emiatt tápegységre vagy „meghajtóra” van szükség ahhoz, hogy a hálózati váltakozó áramot a LED-ek meghajtására alkalmas DC feszültséggé vagy árammá alakítsák. A LED-meghajtó egy önálló tápegység, amely a LED-sorozat elektromos jellemzőinek megfelelő kimenetekkel rendelkezik. A legtöbb LED-meghajtót úgy tervezték, hogy állandó áramot biztosítson a LED-ek tömbjének működtetéséhez. Következésképpen azokat a LED-eket, amelyek arra számítanak, hogy egy meghajtó áramkör folyamatosan, állandó áramszinten működik, DC LED-eknek nevezik.
Mindazonáltal váltakozó áramú (AC) forrás alkalmazható a LED-es világítási rendszer meghajtására. Az AC LED olyan LED, amely közvetlenül a váltakozó áramú hálózati feszültségről működik, ahelyett, hogy meghajtót használna a hálózati feszültség egyenárammá (DC) történő átalakítására. Az AC LED chip több LED-egységet tartalmaz, amelyek egy chipen vannak kialakítva, és egy áramköri hurokba vagy Wheatstone-hídba vannak összeszerelve, hogy közvetlenül váltakozó áramú mezőben használhassák. Az AC LED-et nagyfeszültségű fénykibocsátó diódának (HV LED) is nevezik, mivel nem tartalmaz áramátalakító komponenst, és közvetlenül felhasználható a nagyfeszültségű (220 V Európában vagy 110 V az USA-ban) hálózati elektromos áramhoz. ) és váltakozó árammal (AC).
A tipikus LED-es lámpatestek összetett meghajtó áramkört tartalmaznak, ami a gyártási költségek növekedését, az élettartam jelentős csökkenését, a tervezési rugalmasság csökkenését eredményezheti a további meghajtó- és fényerőszabályzó áramkörökkel megnövelt térfogat, alacsony energiahatékonyság és rendszerstabilitás következtében.
A meghajtó áramkörök bevezetése egy egyenáramú LED-es világítási rendszerben számos káros hatással jár. Először is, az elektronikus áramkör élettartama lényegesen rövidebb, mint a LED-é. Ezen túlmenően, figyelembe véve, hogy a LED bemeneti terhelési jellemzői nem maradnak állandóak a LED élettartama alatt, hanem az életkor és a környezeti feltételek függvényében változnak, a LED és a meghajtó kompatibilitása végső soron romolhat, ami instabil LED teljesítményhez vezethet. A teljesítmény-átalakító csökkenti a fénykibocsátó eszköz hatékonyságát. Az ilyen teljesítmény-átalakítók teljesítményveszteségei csökkentik a fényforrás általános hatékonyságát. A meghajtó áramkör olyan alkatrészeket tartalmazhat, mint az ellenállásos terhelések, induktív tekercsek, kondenzátorok, kapcsolótranzisztorok, órajelek és hasonlók a működési paraméterek modulálására. A LED-lámpák és LED-meghajtóik működése során számos parazita veszteséggel találkoznak, beleértve a hőt, rezgést, rádiófrekvenciás vagy elektromágneses interferenciát, kapcsolási veszteségeket stb. Az idő előrehaladtával a környezeti tényezők és a parazita veszteségek a LED-lámpák működési teljesítményének csökkenéséhez vezethetnek, így előfordulhat, hogy nem felelnek meg az üzemeltetési követelményeknek.
Az AC LED-ekhez nincs szükség további feszültségtranszformátorokra vagy egyenirányítókra, az AC LED-ek pedig közvetlenül váltakozó árammal is működhetnek. Emiatt az AC LED lámpák költsége csökken a DC megfelelőjéhez képest, és minimálisra csökken az áramkörrel kapcsolatos minőségi problémák. Az elektromágneses interferencia (EMI) már nem aggodalomra ad okot, mivel a lineáris tápegység nem igényel nagyfrekvenciás kapcsolási műveletet. Alacsony feszültségű egyenáramra való átalakításra nincs szükség, ezzel csökkentve a teljesítménytranszformátorokban előforduló energiafogyasztást. A teljesítményátalakító csökkenti a teljesítménytényezőt és növeli az áram összharmonikus torzítását. Az AC-direct kialakítás eredendő hatékonysága lehetővé teszi a 0,9 feletti nagy teljesítménytényezőt anélkül, hogy további teljesítménykondicionálásra vagy teljesítménytényező-korrekciós áramkörre lenne szükség. Az AC LED-konfiguráció további előnye, hogy teljes tartományban szabályozható, fényerőszabályzó áramkör igénybevétele nélkül. Az AC LED-megközelítések egyik alapvető jellemzője a fázis-levágott (triac) dimmerekkel való kompatibilitás. Gyakran kívánatos LED-lámpákat tompító funkcióval megvalósítani, hogy változó fénykibocsátást biztosítsanak.
Ennek ellenére továbbra is kihívást jelent az AC LED gyártása. A váltóáramú hálózatról vezérelt AC-LED-ek által kibocsátott fény elfogadhatatlanul nagy fokú optikai villogást mutathat a hálózati frekvencia felgyorsult polaritásváltozása következtében. Ez a villogás irritáló lehet, különösen, ha beltéri világításról van szó. A villogás probléma megoldható egy egyenirányító és egy kondenzátor alkalmazásával, amelyek az egyenáramú LED-meghajtók tipikus összetevői. Továbbá a meghajtó áramkörrel ellátott LED lámpák úgy is kialakíthatók, hogy a váltakozó áramú hálózati feszültséget széles tartományban (pl. 100-277V) alakítsák át esetleg állandó terhelési feszültséggé és esetleg állandó terhelési árammá. Az AC LED-ek csak egy szűk bemeneti feszültséget képesek fogadni, például 220-240V-t, ami korlátozta működésüket radikális feszültségingadozásokkal járó alkalmazásokban.
A váltakozó áramú áramforrásról táplált LED-ek nemlineáris terhelést adnak. A nemlinearitásnak tulajdonítható, hogy a váltakozó áramú áramforrásról táplált LED-ek teljesítménytényezője alacsonyabb lehet, és nagyobb lehet a teljes harmonikus torzulásuk. A váltakozó áramú (AC) villamosenergia-rendszer teljesítménytényezője a valós teljesítmény és a terhelésre áramló látszólagos teljesítmény aránya.
