Els LEDs de corrent alterna, poden reduir el cost de la il·luminació.

Els díodes i leds de nitrur de gal·li integrats significa que la il·luminació no necessitara convertidors de potència.

Enginyers de la Pennsylvania State University, han demostrat una forma pràctica d’integrar els LED de nitrur de gal·li i els seus circuits d’alimentació en el mateix xip mitjançant processos de fabricació estàndard  per a la seva industrialització. El resultat és un xip d’il·luminació que és alimentat directament a 230 Vca, sense necessitat del pas intermedi per convertir l’electricitat a més baixa tensió i en corrent continua en xips de silici separats i altres components.

font: ShtterStocks

Segons el professor d’enginyeria Penn State,  Jian Xu , que va dirigir la investigació, la integració del sistema de control del LED al   xip de nitrur de gal·li podria reduir el cost de la fabricació de la il·luminació LED i també el cost de mantenir. el 60% del cost d'una bombeta LED prové de l'electrònica la qual són generalment menys robustes que el nitrur de gal·li, es a dir, solen fallar abans que ho faci el propi LED.

Els circuits existents en una làmpada LED compleixen tres funcions principals: Converteixen la corrent alterna en corrent continu (rectificació), suavitzen les ondulacions del corrent continu i redueixen el voltatge a un nivell més adeqüiat pels LED.

El nou sistema xip de control  construit pel grup de Xu només realitza la primera funció (rectificació) alhora que elimina la necessitat de reduir la tensió.

Font: Microxip Technology

Consta de quatre díodes de barrera Schottky (SBDs) disposats en un   circuit pont rectificador. Els SBD són diodes formats per la unió entre un metall i un semiconductor. Són habituals en l'  electrònica de potència, perquè tenen una baixa caiguda de tensió. El nitrur de gal·li és un material especialment bo amb el qual fabricar-los, ja que adment un voltatge alt, que impedeix que el flux de corrent vagi en sentit invers.

Per obtenir el voltatge adequat al LED, es  crea com una matriu i estan en cascada en una cadena de 22 a 40 píxels per rectificador. D’aquesta manera, s'aconseguix reduir la tensió de la xara en BT en que cada píxel només se li apliquen uns pocs  volts.

Foto: IEEE Xplore

Una làmpada LED blanca amb el  prototip xip integrat produïa 89 lúmens per watt. Tanmateix, com que el pont SBD emet una versió rectificada de l’entrada de Vca en lloc d’una tensió aproximadament constant, el LED té un parpelleig de 120 hertz, cosa que el faria més adequat per a aplicacions d’il·luminació exterior com llums per a aparcaments i carreteres, on un cost de manteniment baix és crític, però la qualitat de la llum és menys important.

La integració dels circuits de control d’una llum LED pot semblar una idea òbvia, però fins fa poc ha estat fora d’abast. El nitrur de gal·li és un material bastant nou. La tecnologia ha esdevingut madura recentment, és per això que la integració en un sol xip és una idea molt nova. Els intents anteriors han requerit d'utilitzar estructures especials de LED o processos de fabricació massa complexos per ampliar la eficiència.

Font: Pennsylvania State University.