Um diodo emissor de luz (LED) é um dispositivo semicondutor que inclui um semicondutor do tipo N e um semicondutor do tipo P, e emite luz por meio da recombinação de lacunas e elétrons. Os LEDs são dispositivos intrinsecamente de corrente contínua (CC) que passam corrente apenas em uma polaridade e normalmente são acionados por fontes de tensão CC usando resistores, reguladores de corrente e reguladores de tensão para limitar a tensão e a corrente entregues ao LED. Por causa disso, uma fonte de alimentação ou "driver" é necessária com a finalidade de converter a alimentação CA da rede elétrica em uma tensão ou corrente contínua adequada para acionar os LEDs. Um driver de LED é uma fonte de alimentação independente que apresenta saídas correspondentes às características elétricas da matriz de LEDs. A maioria dos drivers de LED é projetada para fornecer correntes constantes para operar a matriz de LEDs. Consequentemente, os LEDs que contam com um circuito de acionamento para operar continuamente em um nível de corrente constante são conhecidos como LEDs DC.
No entanto, uma fonte de corrente alternada (CA) pode ser empregada para acionar o sistema de iluminação LED. Um LED CA é um LED que opera diretamente com a tensão da linha CA, em vez de utilizar um driver para transformar a tensão da linha em energia de corrente contínua (CC). Um chip de LED AC tem uma pluralidade de unidades de LED formadas em um chip e é montada em um loop de circuito ou uma ponte de Wheatstone para ser usado diretamente em um campo de corrente alternada. Um LED AC também é referido como um diodo emissor de luz de alta tensão (HV LED), uma vez que é livre de um componente de condução de conversão de corrente e pode ser empregado diretamente na rede elétrica de alta tensão (220 V na Europa ou 110 V nos EUA). ) e corrente alternada (CA).
A luminária LED típica inclui um circuito de acionamento complexo, que pode resultar em aumento nos custos de fabricação, perda substancial da vida operacional, menor flexibilidade de projeto como consequência do aumento de volume com circuitos de acionamento e dimerização adicionais, baixa eficiência energética e estabilidade do sistema.
A introdução dos circuitos de condução em um sistema de iluminação LED DC traz muitos efeitos adversos. Em primeiro lugar, a vida útil do circuito eletrônico é significativamente menor que a do LED. Além disso, considerando que as características de carga de entrada de um LED não permanecem constantes durante toda a vida útil do LED, mas mudam com a idade e as condições ambientais, a compatibilidade entre um LED e seu driver pode se deteriorar, levando a um desempenho instável do LED. O conversor de energia reduz a eficiência do dispositivo emissor de luz. As perdas de energia inerentes a esse conversor de energia reduzem a eficiência geral da fonte de luz. Um circuito de acionamento pode incluir componentes como cargas resistivas, bobinas indutivas, capacitores, transistores de comutação, relógios e similares para modular os parâmetros operacionais. No decorrer da operação, as lâmpadas LED e seus drivers de LED encontram uma série de perdas parasitas que incluem calor, vibração, radiofrequência ou interferência eletromagnética, perdas de comutação e assim por diante. Com o passar do tempo, os fatores ambientais e as perdas parasitárias podem levar à queda do desempenho operacional das lâmpadas LED, de modo que não atendam aos requisitos operacionais.
Para LEDs CA, não são necessários transformadores de tensão ou retificadores adicionais, e os LEDs CA podem operar aplicando corrente alternada diretamente. Por causa disso, o custo de uma lâmpada LED AC é reduzido quando comparado com sua contraparte DC, e os problemas de qualidade relacionados ao circuito são minimizados. A interferência eletromagnética (EMI), em particular, não é mais uma preocupação, pois a fonte de alimentação linear não requer operação de comutação de alta frequência. A transformação para corrente contínua de menor tensão não é necessária, reduzindo assim o consumo de energia ocorrido nos transformadores de potência. O conversor de potência reduz o fator de potência e aumenta a distorção harmônica total da corrente. A eficiência inerente de um projeto CA direto possibilita um alto fator de potência acima de 0,9 sem a necessidade de condicionamento de energia adicional ou circuitos de correção de fator de potência. Um benefício adicional da configuração AC LED é sua capacidade de escurecimento intrínseca de faixa total, sem recorrer a um circuito de escurecimento. Um dos principais recursos das abordagens de LED AC é a compatibilidade com dimmers de corte de fase (triac). Muitas vezes, é desejado implementar lâmpadas LED com uma funcionalidade de escurecimento para fornecer saída de luz variável.
Mesmo assim, ainda há um desafio de melhoria na fabricação do AC LED. A luz produzida pelos LEDs AC acionados pela rede elétrica AC pode apresentar um grau de oscilação ótica inaceitavelmente alto, como consequência da alteração acelerada da polaridade na frequência da rede. Essa cintilação pode ser irritante, principalmente quando se trata de aplicações de iluminação interna. O problema de cintilação pode ser corrigido empregando um retificador e um capacitor, que são componentes típicos em drivers de LED DC. Além disso, as luzes LED com um circuito de driver podem ser projetadas para converter a tensão de rede CA, em uma ampla faixa (por exemplo, 100-277V), na tensão de carga possivelmente constante e na corrente de carga possivelmente constante. Os LEDs CA são capazes de aceitar apenas uma faixa estreita de tensão de entrada, digamos, por exemplo, 220-240V, o que limita sua operação em aplicações com flutuações radicais de tensão.
Os LEDs alimentados por fontes de alimentação CA geram uma carga não linear. Atribuível à não linearidade, os LEDs alimentados por fontes de alimentação AC podem provavelmente ter um fator de potência mais baixo e podem ter uma distorção harmônica total mais alta. O fator de potência de um sistema de energia elétrica de corrente alternada (CA) é descrito como a razão entre a potência real e a potência aparente que flui para uma carga.
