Un díode emissor de llum (LED) és un dispositiu semiconductor que inclou un semiconductor de tipus N i un semiconductor de tipus P, i emet llum mitjançant la recombinació de forats i electrons. Els LED són dispositius intrínsecament de corrent continu (DC) que només passen corrent en una polaritat i normalment són impulsats per fonts de tensió de CC que utilitzen resistències, reguladors de corrent i reguladors de tensió per limitar la tensió i el corrent subministrats al LED. A causa d'això, es requereix una font d'alimentació o "controlador" per tal de convertir l'alimentació CA de la xarxa en una tensió o corrent de CC adequats per conduir els LED. Un controlador de LED és una font d'alimentació autònoma que inclou sortides corresponents a les característiques elèctriques de la matriu de LED. La majoria dels controladors LED estan dissenyats per proporcionar corrents constants per fer funcionar la matriu de LED. En conseqüència, els LED que compten amb un circuit de conducció per funcionar contínuament a un nivell de corrent constant es coneixen com a LED DC.
Tanmateix, es pot utilitzar una font de corrent altern (CA) per impulsar el sistema d'il·luminació LED. Un LED de CA és un LED que funciona directament amb la tensió de línia de CA en lloc d'utilitzar un controlador per transformar la tensió de la línia a corrent continu (CC). Un xip LED AC té una pluralitat d'unitats LED formades en un xip i s'acobla en un bucle de circuit o un pont de Wheatstone per ser utilitzat directament en un camp de corrent altern. Un LED de CA també es coneix com a díode emissor de llum d'alta tensió (LED HV) ja que no té un component de conducció de conversió de corrent i es pot utilitzar directament a la xarxa elèctrica que és d'alta tensió (220 V a Europa o 110 V als EUA). ) i corrent altern (CA).
La lluminària LED típica inclou un circuit de conducció complex, que pot provocar un augment dels costos de fabricació, una pèrdua substancial de la vida útil, menys flexibilitat de disseny com a conseqüència de l'augment del volum amb circuits de conducció i atenuació addicionals, baixa eficiència energètica i estabilitat del sistema.
La introducció dels circuits de conducció en un sistema d'il·luminació LED DC comporta molts efectes adversos. En primer lloc, la vida útil del cuircuit electrònic és significativament menor que la del LED. A més, tenint en compte que les característiques de càrrega d'entrada d'un LED no es mantenen constants durant tota la vida útil del LED, sinó que canvien amb l'edat i les condicions ambientals, la compatibilitat entre un LED i el seu controlador pot deteriorar-se en última instància i, per tant, comportar un rendiment del LED inestable. El convertidor de potència redueix l'eficiència del dispositiu emissor de llum. Les pèrdues de potència inherents a aquest convertidor de potència redueixen l'eficiència global de la font de llum. Un circuit controlador pot incloure components com càrregues resistives, bobines inductives, condensadors, transistors de commutació, rellotges i similars per modular els paràmetres operatius. Durant el funcionament, les làmpades LED i els seus controladors LED es troben amb una sèrie de pèrdues paràsites que inclouen calor, vibracions, radiofreqüència o interferències electromagnètiques, pèrdues de commutació, etc. Amb el pas del temps, els factors ambientals i les pèrdues parasitàries poden provocar una caiguda del rendiment operatiu de les làmpades LED de manera que no compleixin els requisits operatius.
Per als LED de CA, no calen transformadors o rectificadors de tensió addicionals, i els LED de CA poden funcionar aplicant corrent altern directament. Per això, el cost d'una làmpada LED de CA es redueix en comparació amb el seu homòleg de CC i es minimitzen els problemes de qualitat relacionats amb el circuit. La interferència electromagnètica (EMI), en particular, ja no és una preocupació, ja que la font d'alimentació lineal no requereix operació de commutació d'alta freqüència. No és necessària la transformació de corrent continu de baixa tensió, reduint així el consum d'energia produït als transformadors de potència. El convertidor de potència redueix el factor de potència i augmenta la distorsió harmònica total del corrent. L'eficiència inherent d'un disseny de CA directa fa possible un factor de potència elevat per sobre de 0.9 sense necessitat de condicionament de potència ni circuits de correcció del factor de potència addicionals. Un altre avantatge de la configuració de LED AC és la seva regulació intrínseca de gamma completa, sense recórrer a un circuit d'atenuació. Una de les característiques bàsiques dels enfocaments AC LED és la compatibilitat amb els reguladors de tall de fase (triac). Sovint es desitja implementar làmpades LED amb una funcionalitat d'atenuació per oferir una sortida de llum variable.
Però, tanmateix, encara hi ha hagut un repte de millora en la fabricació del LED AC. La llum produïda pels LED AC alimentats des de la xarxa elèctrica de CA pot presentar un grau de parpelleig òptic inacceptablement elevat, com a conseqüència de l'alteració accelerada de la polaritat a la freqüència de la xarxa. Aquest parpelleig pot ser irritant, sobretot quan es tracta d'aplicacions d'il·luminació interior. El problema de parpelleig es pot solucionar utilitzant un rectificador i un condensador, que són components típics dels controladors LED de CC. A més, els llums LED amb un circuit de controlador es poden dissenyar per convertir la tensió de la xarxa de CA, en un ampli rang (per exemple, 100-277V), en la tensió de càrrega possiblement constant i el corrent de càrrega possiblement constant. Els LED de CA només poden acceptar un rang estret de voltatge d'entrada, per exemple 220-240V, que limita el seu funcionament en aplicacions amb fluctuacions radicals de voltatge.
Els LED alimentats per fonts d'alimentació de CA fan una càrrega no lineal. Atribuïble a la no linealitat, els LED alimentats per fonts d'alimentació de CA poden tenir un factor de potència més baix i poden tenir una distorsió harmònica total més alta. El factor de potència d'un sistema d'energia elèctrica de corrent altern (CA) es descriu com la relació entre la potència real i la potència aparent que flueix a una càrrega.
