- LED常見的連接形式
- LED不同連接形式的比較
- 帶并聯(lián)齊納二極管的串聯(lián)形式
- 獨立匹配的并聯(lián)形式
由于目前LED的功率和亮度還不是很高，而實際使用場合通常需要平面發(fā)光，因此需要將多個LED按照需要排列組合起來，以滿足較大范圍、較高亮度、動態(tài)顯示、色彩變換等應用要求及LED與配套驅動器之間的匹配要求。
一、常見的連接形式
1.整體串聯(lián)形式
(1)簡單串聯(lián)形式
LED的簡單串聯(lián)連接形式如圖1所示。
圖1簡單串聯(lián)連接形式
一般簡單的串聯(lián)連接形式中的LED1～LEDn首尾相連，LED工作時流過的電流相等。對于同-規(guī)格和批次的LED來說，雖然單個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(fā)光強度相一致，困此，簡單的串聯(lián)形式的LED就具有電路簡單、連接方便等特點。然而，由于采用串聯(lián)形式，當其中一個LED發(fā)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。
(2)帶并聯(lián)齊納二極管的串聯(lián)形式
每個LED都并聯(lián)一個齊納二極管的改進型串聯(lián)連接形式如圖2所示。在這種連接方式中，每個齊納二極管的擊穿電壓都高于LED的工作電壓。在LED正常工作時，由于齊納二極管VD1～VDn，不導通，電流主要流過LED1～LEDn，當LED串中有損壞的LED所造成燈串開路時，由于VD1～VDn，導通，除了有故障的LED外，其他LED仍有電流通過而發(fā)光。這種連接方式與圖1所示的簡單串聯(lián)形式比較9在可靠性方面得到很大提高。
圖2帶并聯(lián)齊納二極管串聯(lián)連接形式
2.整體并聯(lián)形式
(1)簡單并聯(lián)形式
圖3所示為LED的簡單并聯(lián)形式。
圖3簡單并聯(lián)形式
簡單并聯(lián)形式中的LED1～LEDn首尾并聯(lián)，工作時每個LED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上的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的，因此LED1～LEDn工作時，誰過每個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(shù)量較多情況下的應用就更容易造成使用的故障。
(2)獨立匹配的并聯(lián)形式
針對圖3中存在的可靠性問題，獨立匹配的并聯(lián)形式是一種很好的方式(見圖4)。這種方式中的每個LED都具有電流獨自可調(diào)性(驅動器V+輸出端分別為L1～Ln，)，保證流過每個LED的電流在其要求的范圍內(nèi)，具有驅動效果好、單個LED保護完整、故障時不影響其他的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，占用的體積太，不適用于數(shù)量較多的LED電路。
圖4獨立匹配的并聯(lián)形式
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3.混聯(lián)形式
混聯(lián)形式是綜合了串聯(lián)形式和并聯(lián)形式的各自優(yōu)點而提出的，主要的形式有以下兩種。
(1)先串后并的混聯(lián)形式(見圖5)
當應用的LED數(shù)量較多時，簡單的串聯(lián)或者并聯(lián)都不現(xiàn)實，困為前者要求驅動器輸出很高的電壓(單個LED電壓VF的n倍)，后者要摔驅動器輸出很大的電流(單個LED電流IF的n倍)。這給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(lián)的LED數(shù)量刀與單個LED的工作電壓VF的乘積nVE決定了驅勸器的輸出電壓;并聯(lián)的LED串的數(shù)量m與單個LED的工作電流IF的乘積mIF決定了驅動器輸出電流，而mIF*nVF值就決定了驅動器的輸出功率。因此，采用混串后并的混聯(lián)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(fā)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(lián)形式提高了可靠性。整個電路具有結構較為簡單、連接方便、效率較高等特點，適用于LED數(shù)量多的應用場合。
(2)先并后串的混聯(lián)形式
若干個LED先并后串的混聯(lián)形式如圖6所示。由于LED1-n～LEDm-n先并聯(lián)連接，提高了每組LED故障下的可靠性，但是由此一來每組并聯(lián)LED的均流問題就至關重要。為此，可以通過配對挑選，將工作電壓和電流盡量相同的LED作為并聯(lián)的一組，或者給每個LED串接小的均流電阻來解決。這種混聯(lián)形式具有的其他特點和存在的問題，與先串后并連接形式相類似。
圖5先串后并的混聯(lián)方式
圖6先并后串的混聯(lián)方式
(3)交叉陣列形式
圖7所示為LED交叉陣列形式
交叉陣列形式主要是為了提高LED工作的可靠性，降低故障率。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(fā)光;一旦其中一個或兩個LED失效開路時，可以保證至少有一個LED正常工作。這樣一來就能夠大大地提高每組LED發(fā)光的可靠性，也就能夠提高整個LED發(fā)光的總體可靠性。
2.不同連接形式的比較
不同的連接形式具有各自不同的特點，并且對驅動器的要求也不相同，特別是在單個LED發(fā)生故障時電路工作的情況、整體發(fā)光的可靠性、保證整體LED盡量能夠繼續(xù)工作的能力、減少總體LED的失效率等就顯得尤為重要。表1給出了采用不同連接形式時的相關情況的比較。
表1ED不同連接形式之比較
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連接形式對于大范圍LED的便用和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連接方式，對于提高其發(fā)光的效果、工作的可靠性、驅動器設計制造的方便程度以及整個電路的效率等都具有積極的意義。
