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由于實際應用場合通常需要平面發(fā)光,因此需要將多個LED燈珠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燈珠與配套驅(qū)動器之間的匹配要求。
常見的連接形式
一、整體串聯(lián)形式
1、簡單串聯(lián)形式
一般簡單的串聯(lián)連接形式中的LED1~LEDn首尾相連,LED燈珠工作時流過的電流相等。對于同規(guī)格和批次的LED燈珠來說,雖然單個LED燈珠上的電壓可能有微小的差異,但是由于LED燈珠是電流型器件,因此可以保證各自的發(fā)光強度一致。因此,簡單的串聯(lián)形式的LED燈珠就具有電路簡單、連接方便等特點。
缺點:由于采用串聯(lián)形式,當其中一個LED燈珠發(fā)生開路故障時,將造成整個LED燈珠燈串的熄滅,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燈珠都并聯(lián)一個齊納二極管的改進型串聯(lián)連接形式。在這種連接方式中,每個齊納二極管的擊穿電壓都高于LED燈珠的工作電壓。在LE燈珠D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燈珠串中有損壞的LED燈珠所造成燈串開路時,由于VD1~VDn導通,除了有故障的LED燈珠外,其他LED燈珠仍有電流通過而發(fā)光。這種連接方式與簡單串聯(lián)形式比較在可靠性方面得到很大提高。
二、整體并聯(lián)形式
(1)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燈珠承受的電壓相等。由LED燈珠的特性可見,其屬于電流型器件,加在LED燈珠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燈珠制造技術的限制,即使是同一批次的LED燈珠,其性能上的差異也是有的,因此LED1~LEDn工作時,流過每個LED燈珠的電流是不相等的。由此可見,每個LED燈珠電流分配的不均可能使電流過大的LED燈珠壽命銳減,甚至燒壞。
缺點: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燈珠數(shù)量較多的情況下的應用就更容易造成使用故障。
(2)獨立匹配的并聯(lián)形式
針對簡單并聯(lián)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。這種方式中的每個LED燈珠都具有電流獨自可調(diào)性(驅(qū)動器V+輸出端分別為L1~Ln),保證流過每個LED燈珠的電流在其要求的范圍內(nèi),具有驅(qū)動效果好、單個LED燈珠保護完整、故障時不影響其他的LED燈珠工作、可以匹配具有較大差異的LED等特點。
缺點:整個驅(qū)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燈珠電路。三、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
當應用的LED燈珠數(shù)量較多時,簡單的串聯(lián)或者并聯(lián)都不現(xiàn)實,因為前者要求驅(qū)動器輸出很高的電壓(單個LED燈珠電壓VF的n倍),后者要求驅(qū)動器輸出很大的電流(單個LED燈珠電流IF的n倍)。這給驅(qū)動器的設計和制造都帶來困難,并且還牽涉到驅(qū)動電路的結構問題和總體的效率問題。串聯(lián)的LED燈珠數(shù)量與單個LED燈珠的工作電壓VF的乘積nVE決定了驅(qū)勸器的輸出電壓;并聯(lián)的LED燈珠串的數(shù)量m與單個LED燈珠的工作電流IF的乘積mIF決定了驅(qū)動器輸出電流,而mIF*nVF值就決定了驅(qū)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燈珠故障最多只影響本串的正常發(fā)光),又保證與驅(qū)動電路的匹配(驅(qū)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燈珠數(shù)量多的應用場合。
(2)先并后串的混聯(lián)形式
若干個LED燈珠先并后串的混聯(lián)形式。由于LED1-n~LEDm-n先并聯(lián)連接,提高了每組LED燈珠故障下的可靠性,但是由此一來每組并聯(lián)LED燈珠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燈珠作為并聯(lián)的一組,或者給每個LED燈珠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。
四、交叉陣列形式
交叉陣列形式主要是為了提高LED燈珠工作的可靠性,降低故障率。主要構成形式是:每串以3個LED燈珠為一組,分別接入驅(qū)動器輸出的Va、Vb、Vc輸出端。當一串中的3個LED燈珠都正常時,3個LED燈珠同時發(fā)光;一旦其中一個或兩個LED燈珠效開路時,可以保證至少有一個LED燈珠正常工作。這樣一來就能夠大大地提高每組LED燈珠發(fā)光的可靠性,也就能夠提高整個LED燈珠發(fā)光的總體可靠性。
不同的連接形式具有各自不同的特點,并且對驅(qū)動器的要求也不相同,特別是在單個LED燈珠發(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燈珠盡量能夠繼續(xù)工作的能力、減少總體LED燈珠的失效率等就顯得尤為重要。
總而言之,LED燈珠的群體應用是LED燈珠實際應用的重要方式。不同的LED燈珠連接形式對于大范圍LED燈珠的便用和驅(qū)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燈珠連接方式,對于提高其發(fā)光的效果、工作的可靠性、驅(qū)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。