AC LED是一種固態光源，可直接由AC線電壓工作。典型的布置是兩串多個LED，其以相反的極性布置，具有偏置電阻器以限制輸入電流。然而，雖然簡單且便宜，但該技術存在若干缺點，其中一個缺點是LED占據的空間。

一項改進是將LED芯片細分為多個部分，并使用引線鍵合將它們串聯連接。這縮小了封裝尺寸并改善了光密度，但是制造這種器件是昂貴的，并且引線鍵合對可靠性產生不利影響。

新一代LED通過使用單個芯片進一步采用這種方法，但具有多個結。這些LED與集成驅動器IC相結合，使設計人員能夠制造緊湊的固態照明，可直接連接到主電源AC電源。主要優點是改善了光密度和小型照明燈具內部構件。本文介紹了這些新設備，并向尋找交流供電LED的工程師解釋了它們的優勢。

從交流電源為LED供電

由于設計人員必須在正向電流（If）和正向電壓（Vf）要求與結溫，功效和發光度之間取得平衡，因此LED難以通電。照明通常需要在350 mA至5 A范圍內的If和2.5至12 V的Vf。在較低的電流和電壓下運行可提高效率，降低結溫并延長使用壽命，同時更高的電流和電壓可提高亮度（參見TechZone文章“高電流，高亮度LED簡化電源解決方案”）。

例如，Cree的XLamp XM-L2 LED要求典型的Vf為2.9 V，可承受最大3A的電流.Vf為2.9 V，如果為700 mA，則亮度為310 lm，效率為153流明/瓦。圖1顯示了該芯片的正向電流與正向電壓特性。

圖1：Cree XLamp XM-L2的正向電流與正向電壓。

由于LED需要相對較低的正向電壓才能工作，因此首選穩壓，穩定的直流電源。這是一種痛苦，因為傳統的白熾燈泡可以直接從主電源供電。照明工程師希望用可以做同樣事情的LED替換這些效率低下的設備。

一個答案是在AC主電源和LED之間提供AC-DC轉換器。一些制造商已開發出LED燈泡，通過將轉換器電路添加到燈具本身，可將其直接擰入或推入標準插座。然而，這是昂貴且低效的，因為轉換器的輸入和輸出之間的電壓差很大。此外，效率低下會產生熱量，而熱量則是LED的殺手。

另一種方法是配置LED，顧名思義，它是一種二極管，進入全橋電路，將AC轉換為DC。這是一種新穎的方法，但仍然只是AC-DC轉換的另一種形式，并且與直接AC驅動的LED設計相比，在給定的發光度下需要更多的功率。

傳統形式的直接交流驅動LED系統使用兩串LED，一串由AC正弦波的負極供電，另一串由正極供電。 LED串能夠處理高電壓，因為所有器件的組合電壓降等于電源電壓。偏置電阻限制輸入電流，串在交流主電源的50或60 Hz頻率下交替通電和斷電。

另一種方法是串聯一串LED，并在全波二極管電橋的輸出端連接一個偏置電阻（圖2）。

圖2：由交流電源通過全波二極管橋供電的單串LED。

雖然這些系統運行良好，但主要缺點是LED占用的空間。還有其他挑戰，如閃爍（參見TechZone文章“表征和最小化照明應用中的LED閃爍”）和高總諧波失真（THD）。

縮小AC LED

理論上，單個非常大的LED需要高電流以確保在典型的Vf為3 V時具有足夠的發光度。但是，如果將該裸片細分為‘n’個較小的自包含段串聯連接后，驅動電壓將增加“n”倍，驅動電流減小“n”倍。這樣的布置將提高提供驅動電流的電源效率并減少芯片中的電阻損耗。1幾家制造商已經將這一理論付諸實踐，試圖減少LED供電串占用的空間。來自交流電源。將大型芯片切割成單獨的段，這些段使用板上芯片（CoB）布置中的引線鍵合串聯連接。這是一種可行的解決方案，但是存在一些缺點，包括成本和由于引線鍵合的數量而導致的可靠性降低。

首爾半導體通過在晶圓級細分LED芯片，改進了CoB技術。芯片本身并沒有物理上分成許多部分，而是在同一塊硅片上結合了幾個結（或“單元”）。該公司稱采用多結技術（MJT）技術并解釋說，通過改變單個芯片上的結點數量，它可以制造具有不同電壓降和流明輸出的LED，作為串聯LED串聯的替代方案。

該技術已在該公司的Acrich MJT系列中實現商業化。圖3顯示了Acrich MJT管芯結構，其中使用金屬化層來形成管芯結之間的互連。

圖3：Seoul Semiconductor Acrich MJT模具結構。

雖然首爾半導體的Acrich2 MJT LED能夠處理相對較高的電壓，但單個設備本身無法承受110/120 V或220/240 V交流電源。該公司生產的模塊包括由單個“直接驅動架構”芯片控制的多個MJT LED。模塊尺寸遠小于由LED串和AC-DC轉換器組成的等效AC LED。

該公司表示，直驅式架構芯片集成了LED電源所需的所有外圍組件，包括橋式二極管和無源器件。所有設計工程師必須做的是連接主電源。

圖4a，b和c說明了該系統如何用于Acrich2多LED 8 W，100/120 V模塊。該模塊可直接使用120 V AC電源供電，產生650 lm。還提供4，12和16 W模塊，可直接使用110/120或220/240 V交流電源供電。

圖4a：Acrich驅動IC按照下面圖4b和4c所示的順序激活MJT LED。

圖4b

區域1 2 3 Acrich 1，3，5，7 ON ON ON Acrich 2，4，6，8 OFF OFF

圖4c

Acrich驅動器IC根據AC正弦波的位置以預定順序激活LED。該公司聲稱這種方法可逐步增加Vf，允許更早的開啟時間，以及更好地匹配電流波形，從而提高系統的功率因數和THD。