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一文帶你走進LED燈世界,了解LED是如何進行連接的

2019-09-30 09:50 來源:電子發燒友 編輯:Emma

LED已經是無處不在的存在,它是基于電致發光原理的固體半導體光源,應用范圍在逐漸的擴大,具有良好的應用前景。

單顆封裝的大功率高亮度LED的造價高,并且主要是點光源,因此距離大范圍實用化尚有時日。目前進人實用化的單只高亮度LED的功率很小,而在實際使用的場合大部分需要平面發光,因此必須是將多個LED按照要求排列組合起來,一方面能夠滿足較大范圍、較高亮度、動態顯示、色彩變幻等應用的要求,另一方面能夠滿足與LED相配套的驅動器的驅動匹配要求。

1常見的連接形式

在應用中,由多個LED按照一定規律排列組合常見的連接形式主要有四種。

一文帶你走進LED燈世界,了解LED是如何進行連接的

1.1整體串聯形式

1.1.1簡單的串聯形式

一般簡單的串聯連結方式中的LED1-n、首尾相連,LED工作時流過的電流相等。對于同一規格和批次的LED來說,雖然單個的LED上的電壓可能有微小的差異,但是由于LED是電流型器件,因此可以保證各自的發光強度相一致。因此簡單的串聯形式的LED就具有電路簡單、連結方便等特點。然而,由于LED1-n二采用的為串聯形式,當其中一個LED發生開路故障時,將造成整個LED燈串的熄滅,影響了使用的可靠性。

帶旁路的串聯連結方式為1.1.1的改進方式。這種方式中的每個LED并聯有擊穿電壓稍高于LED工作電壓的齊納二極管D1-n。LED正常工作時,由于D1-n不導通,電流主要流過的LED1-n串,且相等,LED1-n串正常發光;當LED1-n串中有損壞而造成燈串開路時,由于D1-n的導通,保證了電流流過整個LED串,因此只有故障的LED失效,而整個燈串不熄滅。相對于上一種連接方式,大大地提高了使用的可靠性。

一文帶你走進LED燈世界,了解LED是如何進行連接的

1.2整體并聯形式

1.2.1簡單的并聯形式

簡單并聯方式中的LED1-n首尾并聯,工作時每個LED上承受的電壓相等。由LED的特性可見,其屬于電流型器件,加在LED上電壓的微小變化,都將引起電流的較大變化。此外由于受到LED制造技術的限制,即使是同一批次的LED,其性能上的差異也是固有存在的,因此LED1-n工作時,流過每個LED的電流是不相等的。由此可見,每個LED電流分配的不均可能使電流過大的LED壽命銳減,甚至燒壞。這種連接方式雖然較為簡單,但是可靠性并不高,特別是對于LED數量較多情況下的應用就更容易造成使用的故障。

1.2.2獨立匹配的并聯形式

針對1.2.1中存在的可靠性問題,獨立匹配的并聯形式是一種很好的方式。這種方式中的每個LED都具有電流獨自可調性(驅動器V+輸出端分別為L1-n),保證流過每個LED的電流在其要求的范圍內。具有驅動效果好、單個LED保護完整,故障時不影響其它的LED工作、可以匹配具有較大差異的LED等特點。存在的主要問題是:整個驅動電路的構成較為復雜、裝置的造價高、占用的體積大,不適用于數量較多的LED電路。

1.3混聯形式

混聯形式是綜合了串聯形式和并聯形式的各自優點而提出的,主要的形式有兩種。

1.3.1先串后并的混聯方式

當應用的LED1-n數量較多時,簡單的串聯或者是簡單并聯都不現實,因為前者要求驅動器輸出很高的電壓(單個LED電壓VF的n倍),后者要求驅動器輸出很大電流(單個LED電流IF的n倍)。這對于驅動器的設計和制造都帶來困難,并且還牽涉到驅動電路的結構問題和總體的效率問題。串聯的LED數量n與單個LED的工作電壓VF的乘積nVF決定驅動器輸出電壓;并聯的LED串的數量m與單個LED的工作電流IF的乘積mIF決定驅動器輸出電流,而mIF×nVF的值就決定驅動器的輸出功率。因此采用先串后并的混聯方式主要是既保證有一定的可靠性(每串中的LED故障最多只影響本串的正常發光),又保證與驅動電路的匹配(驅動器輸出合適的電壓),比單純的串聯形式提高了可靠性。整個電路具有結構較為簡單、連結方便、效率較高等特點,適用于LED數量多的應用場合。

1.3.2先并后串的混聯方式

先并后串的LED連結方式是另一種有別于1.3.1的混聯方式。由于采用的是LED1-n~LED1-n先并聯連結,提高了每組LED故障時的工作可靠性,但是由此一來每一組并聯的LED的均流問題就至關重要,可以采用配對挑選的方式,選擇工作電壓電流盡量相同的LED作為并聯的一組,或者給每個LED串連小的均流電阻來解決。

1.3交叉陣列形式

的可靠性,降低故障率提出來的。主要構成形式是:每串以3個LED為一組,分別接入驅動器輸出的Va,Vb,Vc輸出端。當一串中的3個LED都正常時,3個LED同時發光;一旦其中有一個或兩個LED失效開路時,可以保證至少有一個LED的正常工作。這樣一來就能夠大大地提高了每組LED發光的可靠性,也就能夠提高整個LED發光的總體可靠性。

2不同形式連接的比較

不同的連結方式具有各自不同的特點,并且對驅動器的要求也有不同。特別是在單個LED發生故障時電路工作的情況、整體發光的可靠性、保證整體LED盡量能夠繼續工作能力、減少總體LED的失效率等就顯得尤為重要。表1給出了采用不同連結方式下的相關情祝的比較,可以有一個直觀的了解。

結束語

總而言之,LED的群體應用是LED實際應用的重要方式。不同的LED連結方式對于大范圍LED的使用和對驅動電路的設計要求等都至關重要。因此在實際電路的組合中,正確選擇相適應的LED連緒方式對于提高其發光的效果、工作的可靠性、驅動器設計制造的難易程度,以及整個電路的效率等都具有積極的意義。

標簽: LED燈 點光源

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