2008年9月，臺灣工研院以「芯片式交換電發光二極管照明技巧(On Chip AC LED Lighting Technology)」獲得美國R&D 100 Awards確定。2008年10月更與廠商合作成立「AC LED 利用研發同盟」，透過產業垂直整合發展，積極在全球布局AC LED相干專利。以AC LED可直接在交換電下運作的特征，配合特有插拔式散熱封裝，將對傳統LED在照明及相干利用帶來沖擊，同時也為臺灣LED廠商發展另創新的商機。
一. AC LED利用交換電直接驅動，顛覆傳統利用
不論是家庭、工貿易或公共享電，大多以交換電(Alternating Current，AC)的方法供給，重要是為了避免遠間隔的電力傳送會有過剩損耗，才采用交換電的方法輸送到應用端，故電器必需設計成交換電驅動應用，否則會因電壓不符而產生短路標題。
傳統LED皆須以直流電(Direct Current，DC)做為驅動，因此在應用一般交換電作為電源供應的同時，必需附帶整流變壓器將AC/DC轉換，才干確保LED的正常運作。而利用上一直夸張LED省電的特征，但在AC/DC轉換的過程中，實在有高達15～30％的電力耗費，應用上依舊不具效率；因此，研發可直接用AC驅動的LED就成了一個新構想。
臺灣工研院成功研發出可在交換電110V下直接應用的AC LED，搭配特有的立體導熱和可插拔式封裝技巧，于2008年榮獲美國R&D 100國際大獎確定。AC LED除了增加利用上的方便性外，更將為LED產業的發展掀起一波新革命時代。
(一) 在照明燈源演進上AC LED占盡上風
傳統白熾燈因電光效率轉換差，且有環保上的標題，在節能減碳風潮帶動下，2010年起全球將紛紛禁用，宣布LED照明普及時代已不遠，唯目前仍需精進白光LED發光效率和散熱設計。
LED在電流通過發光時會產生熱能，而DC LED在AC/DC轉換過程中產生更多熱能，因此散熱設計將是影響LED應用壽命的關鍵。一般設計是直接將LED和散熱基板焊在一起，當LED燈源損壞時，必需全部基座汰換。而工研院研發的AC LED采用可插拔式立體導熱封裝技巧，除增加導熱面積外，當燈源損耗時可直接以插拔方法汰換，較DC LED方便，也因此特別的插拔式技巧獲得美國R&D 100國際大獎確定。



AC LED透過特別電路設計可直接應用交換電驅動，不需配合整流變壓器也能正常運作，所以在照明燈具設計上，體積及重量都能較一般DC LED燈具更有上風。但目前因發光效率仍比DC LED差，價格也較貴，在利用推廣上仍需一段時間。



(二) AC LED搭配可插拔式封裝，應用更為方便
工研院在此次得獎的AC LED研發上有兩大重要技巧，分辨為「高效橋式AC LED芯片技巧」和「低熱阻立體導熱插拔LED封裝技巧」。
橋式AC LED芯片技巧重要是利用橋式整流電路的設計，將AC電流導進后經過轉換，會輸出DC電流；此外，工研院亦突破微晶粒制程技巧，在單顆1mm2的面積內排列出約百顆微晶粒，更有效晉升整片AC LED芯片的發光效率。


當電壓為順向偏壓時，電流會順著某一方向流出，通過發光二極管使其發光；當電壓為逆向偏壓時，電流往反方向運動，使另一邊的發光二極管發光。本來輸進的交換電，透過橋式電路整流后會轉變其波型；而橋式整流過程中會有漏電情況產生，輸出的電壓情勢較接近直流電。


低熱阻立體導熱插拔LED封裝，則是此次工研院電光所獲得美國R&D 100大獎確定的技巧核心。國際上接口熱阻封裝安規尺度不能大于3℃/W，電光所利用立體式導熱封裝的概念，將導熱的接觸面積增加為底本的10倍，散熱的體積也增加，使接口熱阻僅0.3℃/W，大幅改良LED最為人詬病的散熱標題。因將電路和散熱整合在封裝內部，亦搭配插拔式的外型，可直接在一般交換電的插槽調換應用，增加方便性。


由于目前臺灣廠商生產的LED發光效率仍較差，在能量不滅的定理下，產生的熱能也較多，因此如何解決散熱標題就更為重要。相對于發光效率較好的歐美日大廠LED產生的熱能較少，是否由于臺廠有更好的散熱系統而將其市場腐化，仍需持保留的態度。但不可否定的是，工研院將LED封裝型式設計為插拔式調換，不需將LED和散熱基板焊接在一起，大大晉升了LED應用上的方便性。
二. AC LED相干利用與未來發展方向
在產學研積極合作發展AC LED產業之下，配合節能概念，目前已有相干利用商品的出生，而在技巧發展的同時應早日在全球進行專利布局，才干取得競爭上風。
(一) AC LED照明產品已可量產，背光源尚處于樣品示范階段
由于AC LED可直接用交換電導通，應用上可不需另置整流變壓器，在利用方便性的發展趨勢上更是不容疏忽。目前臺灣市面上已有AC LED商品嶄露頭角，重要是由液光固態照明公司(LIQUIDLEDS)生產，交由艾爾莎(ELSA)代理銷售。產品的規格以2W和4W為主，選用韓國首爾半導體的白光AC LED芯片，搭配特別液態盡緣油散熱，光源經過液體的光折射后更為均勻射出，在外觀上則選用玻璃封裝更可耐酸堿。



而臺灣工研院所設計的AC LED規格是以5W為主，目前正在開發8W和10W。于公然舉辦的展覽會中已有相干的LED照明臺燈登場，由燈具設計更可見較傳統臺燈輕盈。工研院日前亦將AC LED用于42寸LCD TV背光模塊，已成功完成樣品機的示范，尚未進進量產階段，重要在于技巧和散熱標題仍需克服。但AC LED體積小與重量輕的特征，在大尺寸面板背光源設計上將成為不容疏忽的發展趨勢。


(二) AC LED的專利布局
1996年日廠Nichia成功以藍光為基礎，搭配黃色螢光粉，開發出白光LED取得相干專利，其它廠商為避免糾紛，也僅能以專利授權的方法生產，使Nichia在全球白光LED市場成為龍頭大廠。
目前全球LED市場競爭的如火如荼，舊有LED廠商積極朝高低游垂直整合發展，而各大集團也將其事業版圖拓展至LED產業，將LED產業發展推向新的戰國時代。反觀AC LED的發展，除了臺灣以外，僅有韓國首爾半導體動作最為積極，美國的研發僅停留在實驗室階段，日本大廠則尚無任何相干布局。因此臺灣AC LED在專利上的布局應更加快腳步，才干有機會在未來的數年內成為AC LED產業的領頭羊。


三. 以利用研發同盟方法催生AC LED產業
傳統的LED產業，根據不同的磊晶材料制程會產生不同的光色，經過尺度型式封裝，產生一般常見的LED，如炮彈型LED和SMD型LED等。再根據利用端所需的特征挑選合適的LED，像手機背光需要體積較小的LED，因此大多采用SMD型白光LED為主。目前的產業發展是由上而下垂直分工，因市場競爭激烈，商品并無差別性而造成快速跌價，影響廠商營運，因此近期皆可見國內外廠商采用垂直整合的方法布局。
目前的AC LED多是以利用真個需求出發，根據不同的需求特征做出特有的封裝型式，商品更具差別化。因此當廠商取得特有利用封裝技巧的專利，更輕易在利用市場上取得競爭上風，此種觀念打破傳統LED尺度封裝型式，也可免往廠商殺價競爭而壓縮毛利的局面。


不過，AC LED利用的普及并不會完整代替傳統DC LED利用市場，由于可攜式產品仍然需要依附電池供電，而電池為直流電輸出，因此在應用LED的時候，DC LED依舊是最合適的選擇。就目前市場發展而言，全球背光源產值仍為最大批，特別在手機市場及2009年積極成長的LED NB和Netbook利用，都明顯可知DC LED有其不可被代替的地位。
因此AC LED未來發展的趨勢，應專注于以交換電驅動的產品為主，象是照明燈具、電視背光源、出進口唆使燈及建筑景觀照明美化等利用。廠商更需積極開辟相干利用市場，才干以其差別化的封裝技巧與產品，取得在市場上的生存機會。


由于AC LED產業必需積極拓展利用端需求，工研院與業界共同合作，在2008年10月成立「AC LED利用研發同盟」，目前在中上游端僅晶電和鼎元獲得工研院專利授權，封裝方面則由福華最先試產，隨后參加光寶和高基共同為封裝技巧精進。目前在利用端僅有照明和背光源產品，未來仍有相當大的發展空間。
四. TRI 觀點
AC LED并非是創新的技巧，但工研院全球開創熱插拔式AC LED，在照明產品利用上，不僅比傳統DC LED和一般燈泡更為節能外，類似于一般燈泡拆卸的調換方法，比DC LED應用上更為方便。而其立體式散熱封裝的構想，也有效解決LED散熱的標題，晉升應用壽命。
因微晶粒的制程過程，晉升AC LED的發光效率，加上不需要搭配整流變壓器的應用，可大幅縮減燈源大小，使燈具設計標題與造型更為輕易。而其用于42寸LCD TV的AC LED背光源也僅于實驗室做出樣品，并未能達到量產尺度。但AC LED用于大尺寸背光模塊的成功例子，更鼓勵廠商樂觀看待此市場發展。
擁有此項熱插拔式LED技巧的工研院，藉由專利授權與技巧移轉，垂直整合AC LED產業的發展，臺灣AC LED在全球專利布局居于領先地位，國外僅韓國首爾半導體發展最為積極。藉由AC LED利用研發同盟發展，未來將利用AC LED技巧取得全球LED產業最佳的競爭上風。