揭秘LED常用的几大连接方式以及相应故障排查
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LED在应用中的配置形式取决于多方面的因素，其中包括应用要求、LED参数与数量、输入电压、效率、散热管理、尺寸与布局限制及光学等。最简单的配置形式是单个LE，采用这种设计的应用例多，如汽车内顶灯(地图灯、阅读灯)等。 由于目前LED的功率和亮度还不是很高，而实际使用场合通常需要平面发光，因此需要将多个LED按照需要排列组合起来，以满足较大范围、较高亮度、动态显示、色彩变换等应用要求及LED与配套驱动器之间的匹配要求。 常见的连接形式 1、整体串联形式 (1)简单串联形式 一般简单的串联连接形式中的LED1~LEDn首尾相连，LED工作时流过的电流相等。对于同-规格和批次的LED来说，虽然单个LED上的电压可能有微小的差异，但是由于LED是电流型器件，因此可以保证各自的发光强度相一致，困此，简单的串联形式的LED就具有电路简单、连接方便等特点。然而，由于采用串联形式，当其中一个LED发生开路故障时，将造成整个LED灯串的熄灭，影响了使用的可靠性。 (2)带并联齐纳二极管的串联形式 每个LED都并联一个齐纳二极管的改进型串联连接形式。在这种连接方式中，每个齐纳二极管的击穿电压都高于LED的工作电压。在LED正常工作时，由于齐纳二极管VD1~VDn，不导通，电流主要流过LED1~LEDn,当LED串中有损坏的LED所造成灯串开路时，由于VD1~VDn导通，除了有故障的LED外，其他LED仍有电流通过而发光。这种连接方式与简单串联形式比较在可靠性方面得到很大提高。 整体并联形式 (1)简单并联形式 简单并联形式中的LED1~LEDn首尾并联，工作时每个LED承受的电压相等。由LED的特性可见，其属于电流型器件，加在LED上的电压的微小变化都将引起电流的较大变化。此外，由于受到LED制造技术的限制，即使是同一批次的LED,其性能上的差异也是固有的，因此LED1~LEDn工作时，谁过每个LED的电流是不相等的。由此可见，每个LED电流分配的不均可能使电流过大的LED寿命锐减，甚至烧坏。这种连接方式虽然较为简单。但是可靠性并不高，特别是对于LED数量较多情况下的应用就更容易造成使用的故障。 (2)独立匹配的并联形式 针对简单并联中存在的可靠性问题，独立匹配的并联形式是一种很好的方式。这种方式中的每个LED都具有电流独自可调性(驱动器V 输出端分别为 L1~Ln,)，保证流过每个LED的电流在其要求的范围内，具有驱动效果好、单个LED保护完整、故障时不影响其他的LED工作、可以匹配具有较大差异的LED等特点。存在的主要问题是：整个驱动电路的构成较为复杂，装置的造价高，占用的体积太，不适用于数量较多的LED电路。 混联形式 混联形式是综合了串联形式和并联形式的各自优点而提出的，主要的形式有以下两种。 (1)先串后并的混联形式 当应用的LED数量较多时，简单的串联或者并联都不现实，困为前者要求驱动器输出很高的电压(单个LED电压VF的n倍)，后者要摔驱动器输出很大的电流(单个LED电流 IF的n倍)。这给驱动器的设计和制造都带来困难，并且还牵涉到驱动电路的结构问题和总体的效率问题。串联的LED数量刀与单个LED的工作电压VF的乘积nVE决定了驱劝器的输出电压;并联的LED串的数量m与单个LED的工作电流IF的乘积mIF决定了驱动器输出电流，而mIF*nVF值就决定了驱动器的输出功率。 因此，采用混串后并的混联方式主要是既保证有一定的可靠性(每串中的LED故障最多只影响本串的正常发光)，又保证与驱动电路的匹配(驱动器输出合适的电压)，比单纯的串联形式提高了可靠性。整个电路具有结构较为简单、连接方便、效率较高等特点，适用于LED数量多的应用场合。 (2)先并后串的混联形式 若干个LED先并后串的混联形式。由于LED1-n~LEDm-n先并联连接，提高了每组LED故障下的可靠性，但是由此一来每组并联LED的均流问题就至关重要。 为此，可以通过配对挑选，将工作电压和电流尽量相同的LED作为并联的一组，或者给每个LED串接小的均流电阻来解决。这种混联形式具有的其他特点和存在的问题，与先串后并连接形式相类似。 (3)交叉阵列形式 交叉阵列形式主要是为了提高LED工作的可靠性，降低故障率。主要构成形式是：每串以3个LED为一组，分别接入驱动器输出的Va、Vb、Vc输出端。当一串中的3个LED都正常时，3个LED同时发光;一旦其中一个或两个LED失效开路时，可以保证至少有一个 LED正常工作。这样一来就能够大大地提高每组LED发光的可靠性，也就能够提高整个LED发光的总体可靠性。 2、不同连接形式的比较 不同的连接形式具有各自不同的特点，并且对驱动器的要求也不相同，特别是在单个LED发生故障时电路工作的情况、整体发光的可靠性、保证整体LED尽量能够继续工作的能力、减少总体LED的失效率等就显得尤为重要。 |
