Dioda elektroluminescencyjna (LED) to urządzenie półprzewodnikowe, które zawiera półprzewodnik typu N i półprzewodnik typu P i emituje światło w drodze rekombinacji dziur i elektronów. Diody LED są samoistnymi urządzeniami prądu stałego (DC), które przepuszczają prąd tylko w jednej polaryzacji i są zwykle napędzane przez źródła napięcia stałego za pomocą rezystorów, regulatorów prądu i regulatorów napięcia w celu ograniczenia napięcia i prądu dostarczanego do diody LED. Z tego powodu wymagany jest zasilacz lub „sterownik” w celu przekształcenia prądu przemiennego z sieci na napięcie lub prąd stały odpowiedni do zasilania diod LED. Sterownik LED to samodzielny zasilacz, który posiada wyjścia odpowiadające charakterystyce elektrycznej matrycy LED. Większość sterowników LED zaprojektowano tak, aby zapewniały stały prąd do obsługi szeregu diod LED. W związku z tym diody LED, które liczą, że obwód sterujący będzie działał w sposób ciągły przy stałym poziomie prądu, są znane jako diody LED prądu stałego.
Jednakże do zasilania systemu oświetlenia LED można zastosować źródło prądu przemiennego (AC). AC LED to dioda LED, która działa bezpośrednio z napięcia sieciowego AC zamiast wykorzystywać sterownik do przekształcania napięcia sieciowego na prąd stały (DC). Chip AC LED ma wiele jednostek LED utworzonych na jednym chipie i jest zmontowany w pętlę obwodu lub mostek Wheatstone'a do bezpośredniego użycia w polu prądu przemiennego. Dioda LED prądu przemiennego jest również nazywana wysokonapięciową diodą elektroluminescencyjną (HV LED), ponieważ nie zawiera elementu sterującego konwersją prądu i może być bezpośrednio stosowana w sieci elektrycznej o wysokim napięciu (220 V w Europie lub 110 V w USA) ) i prąd przemienny (AC).
Typowa oprawa LED zawiera złożony obwód sterujący, co może skutkować wzrostem kosztów produkcji, znaczną utratą żywotności, mniejszą elastycznością projektowania w wyniku zwiększonej objętości z dodatkowymi obwodami sterującymi i ściemniającymi, niską wydajnością energetyczną i stabilnością systemu.
Wprowadzenie obwodów sterujących w systemie oświetlenia LED prądu stałego niesie ze sobą wiele niekorzystnych skutków. Przede wszystkim żywotność obwodu elektronicznego jest znacznie krótsza niż diody LED. Co więcej, biorąc pod uwagę, że charakterystyka obciążenia wejściowego diody LED nie pozostaje stała przez cały okres eksploatacji diody LED, ale raczej zmienia się wraz z wiekiem i warunkami środowiskowymi, kompatybilność między diodą LED a jej sterownikiem może ostatecznie ulec pogorszeniu, co prowadzi do niestabilnej wydajności diody LED. Przetwornica mocy zmniejsza wydajność urządzenia emitującego światło. Straty mocy charakterystyczne dla takiego konwertera mocy zmniejszają ogólną wydajność źródła światła. Obwód sterownika może zawierać elementy, takie jak obciążenia rezystancyjne, cewki indukcyjne, kondensatory, tranzystory przełączające, zegary i tym podobne w celu modulowania parametrów operacyjnych. W trakcie eksploatacji lampy LED i ich sterowniki LED napotykają szereg strat pasożytniczych, takich jak ciepło, wibracje, zakłócenia częstotliwości radiowej lub elektromagnetycznej, straty przełączania i tak dalej. W miarę upływu czasu czynniki środowiskowe i straty pasożytnicze mogą doprowadzić do spadku wydajności operacyjnej lamp LED, tak że mogą one nie spełniać wymagań eksploatacyjnych.
W przypadku diod LED prądu przemiennego nie są wymagane dodatkowe transformatory napięcia ani prostowniki, a diody LED prądu przemiennego mogą działać poprzez bezpośrednie przyłożenie prądu przemiennego. Z tego powodu koszt lampy LED na prąd zmienny jest niższy w porównaniu z jej odpowiednikiem na prąd stały, a problemy z jakością związane z obwodami są zminimalizowane. W szczególności zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) nie stanowią już problemu, ponieważ zasilacz liniowy nie wymaga operacji przełączania wysokiej częstotliwości. Transformacja na prąd stały o niższym napięciu nie jest potrzebna, dzięki czemu zmniejsza się energochłonność transformatorów mocy. Przetwornica mocy zmniejsza współczynnik mocy i zwiększa całkowite zniekształcenie harmoniczne prądu. Wrodzona wydajność konstrukcji AC-direct umożliwia uzyskanie wysokiego współczynnika mocy powyżej 0},9 bez konieczności stosowania dodatkowego kondycjonowania mocy lub obwodów korekcji współczynnika mocy. Kolejną zaletą konfiguracji AC LED jest możliwość ściemniania w pełnym zakresie, bez uciekania się do obwodu ściemniania. Jedną z podstawowych cech rozwiązań AC LED jest kompatybilność ze ściemniaczami z odcięciem fazy (triak). Często pożądane jest wdrożenie lamp LED z funkcją ściemniania, aby zapewnić zmienny strumień świetlny.
Niemniej jednak nadal istnieje wyzwanie ulepszenia w produkcji AC LED. Światło wytwarzane przez AC-LED zasilane z sieci AC może wykazywać niedopuszczalnie wysoki stopień migotania optycznego w wyniku przyspieszonej zmiany polaryzacji przy częstotliwości sieci. To migotanie może być irytujące, szczególnie jeśli chodzi o oświetlenie wewnętrzne. Problem migotania można rozwiązać, stosując prostownik i kondensator, które są typowymi elementami sterowników LED prądu stałego. Ponadto, diody LED z układem sterującym mogą być zaprojektowane do przekształcania napięcia sieciowego AC w szerokim zakresie (np. 100-277V) na możliwie stałe napięcie obciążenia i możliwie stały prąd obciążenia. Diody LED prądu przemiennego są w stanie przyjąć tylko wąski zakres napięcia wejściowego, na przykład 220-240V, co ogranicza ich działanie w aplikacjach z radykalnymi wahaniami napięcia.
Diody LED zasilane ze źródeł prądu przemiennego tworzą obciążenie nieliniowe. Ze względu na nieliniowość diody LED zasilane ze źródeł prądu przemiennego mogą prawdopodobnie mieć niższy współczynnik mocy i wyższe całkowite zniekształcenie harmoniczne. Współczynnik mocy systemu elektroenergetycznego prądu przemiennego (AC) jest opisywany jako stosunek mocy rzeczywistej do mocy pozornej płynącej do obciążenia.
