assembly | ac-leds AC LED 照明製品の応用分野を ニッチな用途以外に拡大する ローラ・ピーターズ AC LED アセンブリは、DC LED アセンブリと同等の光出力レベルと効率を 実現できる場合が多く、また AC-DC 変換が不要である。しかし、ニッチな 用途以外にその応用分野を拡大することはできるのだろうか ? ならない。LEDとは、 （直流電流のよう び DC LED、アセンブリ、パッケージ である。DC LED が必要とする AC-DC に）電流が一方向に流れるダイオードで を製造するソウル半導体社の北米地区 コンバータなどの電子部品は不要で、 ある。しかし、いわゆるAC LED 構成で 担当バイスプレジデントを務めるブラ AC 電源と LED の間の電子回路は簡素 は、LED を主電源（一般的には 110V/ イアン・ウィルコックス氏（ Brian Wil- 化される。実際、AC LED を採用する 60Hz または 230V/50 Hz ）に直接接続 cox ）は、「これは実際に、高電圧アー 場合は、電源電圧または低電圧 AC ト して、一般的なドライバを使用すること キテクチャを採用した AC 実装である」 ランスからの直接動作が可能となり、 なく光を出力することができる。AC と説明した。 用途によっては、LED パッケージとバ の正弦波形の各半周期において、LED 一方、DC LEDの場合は、AC 電源イ ラスト抵抗器のみというシンプルな構 の半数は発光しており、残り半数は発 ンフラを調整して LED ライトエンジン 成にすることができる。その一方で、 光していない。次の半周期ではこの状 用の DC 低電圧安定化電源を提供する AC LED を採用するには、電力管理 （力 態が反転する。「 True AC 」または逆 ためにドライバが必要になる。7W の 率補正や全高調波歪み（ THD ））の最 並列手法と呼ばれることもあるこの構 MR16 ランプの場合で、このドライバ 適化が必要となる場合もある。これま 成において、直列に接続された多数の には、AC-DC コンバータ（通常は大容 で AC LED の応用分野は、 コーブ照明、 LED は、電源電圧から直接動作するこ 量の電解コンデンサ） と、最大で 20 個に 庭園照明、装飾照明といったニッチな とができる。 も及ぶその他の電子部品が含まれ、ド 用途に限られていたが、AC LEDアセン しかし、この手法によって構成され ライバボード上に集積される。高電圧 ブリメーカーは、将来的にはAC LEDを る LED「列」の効率は限られる。その の用途に対しては、部品数はさらに多 LEDレトロフィットランプ市場全体に適 ため、米リンクラブス社（ Lynk Labs ） 、 くなる。しかしウィルコックス氏は、 用できるようになると主張している。 韓国のソウル半導体社 （Seoul Semicon- 電子回路構成はよりシンプルであるも 本稿では、AC LED パッケージ、アセ ductor ） 、台湾のエピスター社 （ Epistar） のの、AC LED の問題は、 「全高調波 ンブリ、ライトエンジンの市場提供状況 などのAC LEDメーカーは数年前、簡単 歪みなどの問題を除去し、力率補正を を紹介し、DC LEDよりもさらにシーム な制御回路によって低電圧から高電圧 改善し、ゾーン調光機能を実現しなけ レスに AC 配電網システムと統合する までの AC 電圧から直接動作する LED ればならない点にある。この 3 つはい ように設計された AC LED 採用手法の の製造を開始した。これには、低電圧 ずれも容易ではない。3 つすべてを同 背景にある理論について説明する。ま のダイレクトAC LED から高電圧の整 時に実現しようとするとさらに難しい」 た、MR16ランプ、Aランプ、ダウンライ 流 LEDまでが含まれる。今日の LEDは と述べた。 トといった交換ランプ市場における AC 通常、12V から 240V までの電圧に対 実際、これらの制約とDC の場合より LED の可能性についても掘り下げる。 応する。例えば、ある一般的な設計手 も効率が低い点が、これまで AC LED AC LEDは、概念的には美しいもの AC LED とは 法では、直列に接続されたLEDを使用 の普及を阻んできた要因であると言え して、110Vの電源電圧に対し、立ち上 る。しかし、最近の AC LEDと高電圧 まず、AC LED が実際には誤った名 がりエッジと降下エッジにおいて 55V 製品によって、これらの問題点はほぼ 称であることを指摘しておかなければ のピーク電圧を実現している。AC およ 解決されている。また、新しい設計で 16 2012.9 LEDs Magazine Japan 現在の主要なターゲット市場は、 はフリッカー（ちらつき） の問題 交換ランプ市場である。これ にも対処している。AC LED パッケージ、アセンブリ、お には、G4、G8、GU10、およ よびドライバを製造する び MR16 ランプとい っ た リンクラブス社の最高経 小型ランプに加えて、シャ 営責任者（CEO） を務める ンデリア用の B10 交換ラ マイク・ミスキン氏 （ Mike ンプなどが含まれる。A ラ ンプ、BRランプ、蛍光灯用 Miskin ）は、 「 AC LED に の線形の交換モジュール向け はフリッカーが生じると言う の製品も、企業によって設計され 人が多い。しかし実際にはフリ ている。 ッカーは、AC LED の空間的間隔に起 因するものであり、LED の間隔が大き すぎる場合に生じる。50Hz または 60 Hz における整流成分を目は認識する 図1 220Vにおいて、ソウル半導体社の16 W のダウンライト・アセンブリは、3000K の CCT と 120° の視野角で 1250lm を実現 する。 ダウンライトは、AC 設計の主要なタ ーゲット市場である。ダウンライト照 明には、電子部品を追加するための余 分なスペースがほとんど存在しない場 ことができる」と述べた。同社の最新 製品には、高周波設計が採用されてい AC では、電圧曲線におけるピーク時に 合が多いためである。また、スペース るものもあり、電子トランスなどの手法 電流が高くなりすぎて、LED に損傷を が残っているならば、それを通常はヒ によって電圧を降下させ、 （ 1000Hz ま 与えることのないように、何らかの電 ートシンク用に空けておく必要がある。 たはそれ以上の）高周波信号を生成す 流制御回路が組み込まれる。 例えば、ソウル半導体社の 16W のダウ ることによって、フリッカーが問題に 電源電圧レベルに合わせて複数の ンライト・アセンブリである「Acrich2」 ならないようにしている。 AC LED を直列に接続して動作させる （図 1 ）は、3000K の CCT と 120 ° の視 このような工夫の結果として登場し ことができるため、AC LED 技術はス 野角で 1250lm のルーメン出力を実現 た最新の AC LED ライトエンジンは、 ケーラブルであると言うことができる。 する。 既存インフラとの互換性に優れ、部品 この方法で、12V 〜 277V の ACを必要 図 2 は、DC LED を採用する製品 （と 数が少ないために照明器具の信頼性が とする照明応用に対応できる。実際、 その電子回路） と、AC LEDを採用する 高く、また、市場投入までの期間も短 AC LED を共振周波数で駆動して最大 2 種類の製品を比較したものである。 縮できる可能性がある。 限の効率を得ることも可能である。DC 直径わずか 2 インチ（約 5cm ） 、長さ 2 ではこれは不可能である。リンクラブ インチ未満の MR16 または GU10 ラン ス社は、1 つのランプが除去されたり プは、AC モジュールの主要な候補で ミスキン氏によると、市場に提供さ 故障したりしても残りのランプが有効 ある。GU10 ランプは電源電圧に直接 れているAC LEDは基本的に、低電圧 に動作するように、AC LEDを共振周波 接続する。 AC、高電圧ダイレクトAC、高電圧整流 数近くで駆動するための新しい手法を 最終的には、コストと信頼性が、よ AC の 3 種類に分類されるという。低 考案したとミスキン氏は説明した。 「将 り確立された DC LED に代わって AC 電圧 AC は、磁気トランスまたは電子 来的には、実際の AC LED チップまた LED を選択させるための促進要素とな トランスを持つ 12V または 24V の AC はパッケージの RLC 部品に合わせて高 る。ウィルコックス氏は、 「COB（Chip on 電源で動作する。低電圧 AC は通常、 周波数が使用できるようになるとわれ Board） や表面実装部品 （Surface Mount AC から DC へと自己整流を行う。屋 われは考えている。これによって AC Device ） によって、LEDのコストの 40% 外庭園照明やコーブ照明、および線形 LED システムの効率を最大で 98% にで を占めるパッケージコストは既に十分 の小売照明に利用されている。高電圧 きる可能性がある」と同氏は述べた。 に削減した」と述べた。しかし、消費 AC LED の種類 AC（ 15 〜 55V ）は、LED が半周期ごと にパルス DC モードで駆動されるブリ 交換ランプの設計 ッジ整流構成を採用する。高電圧整流 低電圧 AC 設計と高電圧 AC 設計の 者が選択するかどうかの基準とされる ことの多い、10 米ドルで 60W 相当の 電球を提供するという目標は、LED ラ LEDs Magazine Japan 2012.9 17 assembly | ac-leds ンプと照明器具の高い部品コストを削 力率はさらに大きな問題となる可能性 減しなければ達成することができない がある。 と同氏は主張している。 「コストを段 THDは、AC 主電源の電圧正弦波形 階的に引き下げるための最良の方法 と比較した場合の電流波形の歪みを数 は、ドライバを持たない AC 実装を採 値で表したものである。高調波とは、 用することである」と同氏は述べ、大 電力損失を引き起こす、基本電源周波 規模小売店に最初に並ぶ製品は、調光 数（ 50Hz または 60Hz ）の倍数におけ を必要としない交換ランプになると付 け加えた。その一部は A19 や BR30 の 図 2A DC LED を採用する MR16 ランプ を分解した様子。 る不要な電流のことである。本稿の範 囲からは外れるが、ACライトエンジン ようなサイズが大きめのランプになる におけるTHDを低減するために、さま という。 ざまな種類の調整回路（抵抗器やスイッ 「 60W 交換電球が、2012 年前半には チモード電源など） が用いられている。 15 米ドル、 2012 年末までに 10 米ドルで、 ウィルコックス氏によると、ソウル 著名な複数の企業から販売されるよう 半導体社の「 Acrich2 」製品ラインでは、 になると私は確信している。その一部 電力効率が 90%、THDが 25 % 未満と はドライバを持たない製品になるだろ なるように電力管理が最適化されてい う。これには、レトロフィット電球やダ るという。 ウンライト用交換ランプが含まれる。 これらはまさに、その対象として適し 図 2B リンクラブス社の 12V の AC LED 採用 COB パッケージ。 調光 ているからだ」とウィルコックス氏は AC LED を採用する場合の主要な利 述べた。 点の 1 つは、位相カット（トライアック） アンビエント照明やアクセント照明 調光器との互換性である。 「 2% にまで （図 3 ） も、AC LED の主要な応用分野 調光することが可能で、これはかなり である。図に示されているのは、LED の利点である」とミスキン氏は述べた。 モジュールと抵抗器である。 加えてリンクラブス社は、AC LED と 既に述べたとおり、これらの製品が 電流制御部品を使用して、4000K から 市場に普及するには、DC LED ライト 2000K への調光時に光の色を暖色系に エンジンと同等またはそれ以上の光出 力、効率、力率補正、THD を実現し なければならない。光出力と効率は、 図 2C ソウル半導体社の120V の AC LED アセンブリは、4W の消費電力で 35W 相当 の MR16 を実現する。 する技術を導入している。 結論 用途ごとに個別に比較する必要がある AC LED ライトエンジンは、特にレ が、以下では AC LED の電力管理の トロフィットランプに対して魅力的な 問題について説明する。 プラットフォームである。ランプおよ び照明器具メーカーがこれを採用する 電力管理 かどうかは、これらのソリューション 上述のように、力率補正や THD と の性能とコストが、より確立された いう形での電力管理が不十分であるこ DC LED アセンブリやライトエンジン とが、AC LED の早期採用の妨げとな と比較してどの程度であるかに依存す っていた。力率とは、皮相電力に対す る。60W の白熱ランプと等価な 10 米 る、ランプや照明器具が実際に消費す る電力の割合である。AC LED を採用 する場合、負荷は非線形になるため、 18 2012.9 LEDs Magazine Japan 図 3 リンクラブス社のアンビエント照明用 の 120V AC 降圧モジュール「 SnapBrite 」 は、2W の消費電力で 120 lm を実現する。 ドルの LED を製造するという目標に到 達するのは、AC LED か DC LED、ま たはその両方かもしれない。 LEDJ
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