Valoa emittoiva diodi (LED) on puolijohdelaite, joka sisältää N-tyypin puolijohteen ja P-tyypin puolijohteen ja joka lähettää valoa reikien ja elektronien rekombinaatiolla. LEDit ovat luonnostaan tasavirtalaitteita, jotka kuljettavat virtaa vain yhdellä napaisuudesta ja joita tyypillisesti ohjaavat tasajännitelähteet, jotka käyttävät vastuksia, virransäätimiä ja jännitesäätimiä rajoittamaan LEDiin toimitettua jännitettä ja virtaa. Tästä johtuen tarvitaan virtalähde tai "ohjain" verkkovirran vaihtovirran muuttamiseksi tasajännitteeksi tai -virraksi, joka soveltuu LEDien ohjaamiseen. LED-ohjain on itsenäinen virtalähde, jonka lähdöt vastaavat LED-ryhmän sähköisiä ominaisuuksia. Useimmat LED-ajurit on suunniteltu tarjoamaan jatkuvaa virtaa LED-ryhmän käyttämiseksi. Tästä syystä LEDit, jotka luottavat ohjauspiirin jatkuvaan toimintaan vakiovirtatasolla, tunnetaan DC-LED:inä.
Kuitenkin vaihtovirtalähdettä (AC) voidaan käyttää LED-valaistusjärjestelmän ohjaamiseen. AC-LED on LED-valo, joka toimii suoraan AC-verkkojännitteestä sen sijaan, että se muuttaisi verkkojännitteen tasavirraksi (DC). AC LED-sirussa on useita LED-yksiköitä, jotka on muodostettu yhdelle sirulle ja se on koottu piirisilmukaksi tai Wheatstone-sillaksi käytettäväksi suoraan vaihtovirtakentässä. AC-LED:tä kutsutaan myös korkeajännitteiseksi valodiodiksi (HV LED), koska siinä ei ole virranmuunnoskomponenttia ja sitä voidaan käyttää suoraan verkkosähkössä, joka on korkeajännite (220 V Euroopassa tai 110 V USA:ssa). ) ja vaihtovirta (AC).
Tyypillinen LED-valaisin sisältää monimutkaisen ohjauspiirin, joka voi johtaa valmistuskustannusten nousuun, käyttöiän huomattavaan menettämiseen, suunnittelun joustavuuden vähenemiseen lisäkäyttö- ja himmennyspiireillä lisääntyneen äänenvoimakkuuden seurauksena, alhaiseen tehon hyötysuhteeseen ja järjestelmän vakauteen.
Ohjauspiirien käyttöönotto DC LED-valaistusjärjestelmässä tuo mukanaan monia haitallisia vaikutuksia. Ensinnäkin elektronisen piirin käyttöikä on huomattavasti lyhyempi kuin LEDin. Lisäksi, kun otetaan huomioon, että LEDin tulokuormitusominaisuudet eivät pysy vakiona koko LEDin käyttöiän ajan, vaan pikemminkin muuttuvat iän ja ympäristöolosuhteiden mukaan, LEDin ja sen ohjaimen yhteensopivuus voi lopulta heikentyä, mikä johtaa LEDin epävakaaseen suorituskykyyn. Tehonmuunnin vähentää valoa lähettävän laitteen tehokkuutta. Tällaiselle tehonmuuntimelle ominaiset tehohäviöt vähentävät valonlähteen kokonaistehokkuutta. Ohjainpiiri voi sisältää komponentteja, kuten resistiivisiä kuormia, induktiivisia keloja, kondensaattoreita, kytkentätransistoreita, kelloja ja vastaavia toimintaparametrien moduloimiseksi. LED-lamput ja niiden LED-ohjaimet kohtaavat käytön aikana lukuisia loishäviöitä, kuten lämpöä, tärinää, radiotaajuutta tai sähkömagneettista häiriötä, kytkentähäviöitä ja niin edelleen. Ajan myötä ympäristötekijät ja loishäviöt voivat johtaa LED-lamppujen toimintakyvyn heikkenemiseen siten, että ne eivät välttämättä täytä käyttövaatimuksia.
AC-LED-valoissa ei tarvita ylimääräisiä jännitemuuntajia tai tasasuuntaajia, ja AC-LEDit voivat toimia syöttämällä vaihtovirtaa suoraan. Tästä johtuen AC-LED-lampun kustannukset ovat alhaisemmat verrattuna sen DC-vastineeseen ja piiriin liittyvät laatuongelmat ovat minimoituja. Etenkään sähkömagneettiset häiriöt (EMI) eivät ole enää ongelma, koska lineaarinen teholähde ei vaadi suurtaajuista kytkentätoimintoa. Muunnos alemman jännitteen tasavirtaan ei ole tarpeen, mikä vähentää tehomuuntajien energiankulutusta. Tehonmuunnin vähentää tehokerrointa ja lisää virran harmonista kokonaissäröä. AC-suoran rakenteen luontainen hyötysuhde mahdollistaa korkean tehokertoimen yli 0,9 ilman ylimääräisiä tehonsäätö- tai tehokertoimen korjauspiirejä. AC LED -kokoonpanon lisäetu on sen luontainen täyden alueen himmennettävyys ilman himmennyspiiriä. Yksi AC LED -lähestymistapojen ydinominaisuuksista on yhteensopivuus vaihekatkaisten (triac) himmentimien kanssa. Usein halutaan toteuttaa LED-lamppuja, joissa on himmennystoiminto vaihtelevan valon tuottamiseksi.
Mutta siitä huolimatta AC-LED:n valmistuksessa on edelleen haastetta parantaa. Vaihtovirtalähteestä ohjattujen AC-LED-valojen tuottama valo voi aiheuttaa liian paljon optista välkkymistä, mikä johtuu verkkotaajuuden nopeutuneesta napaisuuden muutoksesta. Tämä välkyntä voi olla ärsyttävää, etenkin kun on kyse sisävalaistuksista. Välkyntäongelma voidaan korjata käyttämällä tasasuuntaajaa ja kondensaattoria, jotka ovat tyypillisiä DC-LED-ajureiden komponentteja. Lisäksi LED-valot, joissa on ohjainpiiri, voidaan suunnitella muuntamaan vaihtovirtaverkkojännite laajalla alueella (esim. 100-277V) mahdollisesti vakiokuormitusjännitteeksi ja mahdollisesti vakiokuormitusvirraksi. AC-LEDit pystyvät hyväksymään vain kapea-alaisen tulojännitteen, esimerkiksi 220-240V, mikä rajoitti niiden toimintaa sovelluksissa, joissa on radikaaleja jännitevaihteluita.
Vaihtovirtalähteistä saatavat LEDit kuormittavat epälineaarista. Epälineaarisuudesta johtuen AC-virtalähteillä toimivilla LEDeillä voi todennäköisesti olla pienempi tehokerroin ja suurempi harmoninen kokonaissärö. Vaihtovirtasähköjärjestelmän (AC) tehokerroin kuvataan todellisen tehon suhteeksi kuormaan virtaavaan näennäistehoon.
