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揭秘LED常用的幾大連接方式及故障排查
發(fā)布時(shí)間:2024-04-02 10:39      閱讀次數:0

LED在應用中的配置形式取決于多方面的因素,其中包括應用要求、LED參數與數量、輸入電壓、效率、散熱管理、尺寸與布局限制及光學(xué)等。最簡(jiǎn)單的配置形式是單個(gè)LED,采用這種設計的應用例多,如汽車(chē)內頂燈(地圖燈、閱讀燈)等。

  由于目前LED的功率和亮度還不是很高,而實(shí)際使用場(chǎng)合通常需要平面發(fā)光,因此需要將多個(gè)LED按照需要排列組合起來(lái),以滿(mǎn)足較大范圍、較高亮度、動(dòng)態(tài)顯示、色彩變換等應用要求及LED與配套驅動(dòng)器之間的匹配要求。

  一、常見(jiàn)的連接形式

  1、整體串聯(lián)形式

 ?。?)簡(jiǎn)單串聯(lián)形式

  一般簡(jiǎn)單的串聯(lián)連接形式中的LED1~LEDn首尾相連,LED工作時(shí)流過(guò)的電流相等。對于同-規格和批次的LED來(lái)說(shuō),雖然單個(gè)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(jiǎn)單的串聯(lián)形式的LED就具有電路簡(jiǎn)單、連接方便等特點(diǎn)。然而,由于采用串聯(lián)形式,當其中一個(gè)LED發(fā)生開(kāi)路故障時(shí),將造成整個(gè)LED燈串的熄滅,影響了使用的可靠性。

 ?。?)帶并聯(lián)齊納二極管的串聯(lián)形式

  每個(gè)LED都并聯(lián)一個(gè)齊納二極管的改進(jìn)型串聯(lián)連接形式如圖2所示。在這種連接方式中,每個(gè)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(shí),由于齊納二極管VD1~VDn,不導通,電流主要流過(guò)LED1~LEDn,當LED串中有損壞的LED所造成燈串開(kāi)路時(shí),由于VD1~VDn,導通,除了有故障的LED外,其他LED仍有電流通過(guò)而發(fā)光。這種連接方式與圖1所示的簡(jiǎn)單串聯(lián)形式比較9在可靠性方面得到很大提高。

   2、整體并聯(lián)形式


 ?。?)簡(jiǎn)單并聯(lián)形式

  簡(jiǎn)單并聯(lián)形式中的LED1~LEDn首尾并聯(lián),工作時(shí)每個(gè)LED承受的電壓相等。由LED的特性可見(jiàn),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(shù)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(shí),誰(shuí)過(guò)每個(gè)LED的電流是不相等的。由此可見(jiàn),每個(gè)LED電流分配的不均可能使電流過(guò)大的LED壽命銳減,甚至燒壞。這種連接方式雖然較為簡(jiǎn)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。


 ?。?)獨立匹配的并聯(lián)形式


  針對簡(jiǎn)單并聯(lián)中存在的可靠性問(wèn)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(gè)LED都具有電流獨自可調性(驅動(dòng)器V+輸出端分別為L(cháng)1~Ln,),保證流過(guò)每個(gè)LED的電流在其要求的范圍內,具有驅動(dòng)效果好、單個(gè)LED保護完整、故障時(shí)不影響其他的LED工作、可以匹配具有較大差異的LED等特點(diǎn)。存在的主要問(wèn)題是:整個(gè)驅動(dòng)電路的構成較為復雜,裝置的造價(jià)高,占用的體積太,不適用于數量較多的LED電路。

   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?xún)?yōu)點(diǎn)而提出的,主要的形式有以下兩種。

 ?。?)先串后并的混聯(lián)形式

    當應用的LED數量較多時(shí),簡(jiǎn)單的串聯(lián)或者并聯(lián)都不現實(shí),困為前者要求驅動(dòng)器輸出很高的電壓(單個(gè)LED電壓VF的n倍),后者要摔驅動(dòng)器輸出很大的電流(單個(gè)LED電流IF的n倍)。這給驅動(dòng)器的設計和制造都帶來(lái)困難,并且還牽涉到驅動(dòng)電路的結構問(wèn)題和總體的效率問(wèn)題。串聯(lián)的LED數量刀與單個(gè)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串的數量m與單個(gè)LED的工作電流IF的乘積mIF決定了驅動(dòng)器輸出電流,而mIF*nVF值就決定了驅動(dòng)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(dòng)電路的匹配(驅動(dòng)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(gè)電路具有結構較為簡(jiǎn)單、連接方便、效率較高等特點(diǎn),適用于LED數量多的應用場(chǎng)合。

 ?。?)先并后串的混聯(lián)形式

  若干個(gè)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(lái)每組并聯(lián)LED的均流問(wèn)題就至關(guān)重要。

        為此,可以通過(guò)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(gè)LED串接小的均流電阻來(lái)解決。這種混聯(lián)形式具有的其他特點(diǎn)和存在的問(wèn)題,與先串后并連接形式相類(lèi)似。

        (3)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(gè)LED為一組,分別接入驅動(dòng)器輸出的Va、Vb、Vc輸出端。當一串中的3個(gè)LED都正常時(shí),3個(gè)LED同時(shí)發(fā)光;一旦其中一個(gè)或兩個(gè)LED失效開(kāi)路時(shí),可以保證至少有一個(gè)LED正常工作。這樣一來(lái)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(gè)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(diǎn),并且對驅動(dòng)器的要求也不相同,特別是在單個(gè)LED發(fā)生故障時(shí)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(shí)的相關(guān)情況的比較。
  總而言之,LED的群體應用是LED實(shí)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(dòng)電路的設計要求等都至關(guān)重要。因此,在實(shí)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(dòng)器設計制造的方便程度以及整個(gè)電路的效率等都具有積極的意義。
        LED發(fā)光模塊故障及解決
       一、現象:所有的LED閃爍;
問(wèn) 題:接觸不良;
解決方法:松動(dòng)處重新固定或接插;
       二、現 象:LED昏暗;
問(wèn) 題:1、LED極性接反了;
2、LED太長(cháng);
3、開(kāi)關(guān)電源和LED電壓標號不一致;
解決方法: 1、確保正、負極接線(xiàn)正確;
2、減少LED的連接;
3、確保開(kāi)關(guān)電源與LED電壓標號一致性;
         三、現 象:部分線(xiàn)路的LED燈不亮;
問(wèn) 題:1、接插方向是否正確;
2、電源輸出接線(xiàn)是否正確;
3、電源線(xiàn)插反、接反;
解決方法:1、拆出,重新正確方向接插;
2、確保紅色線(xiàn)接正極,黑色線(xiàn)接負極;
3、查出部分插反的線(xiàn)路,重新連接;
        四、現 象:所有LED都不亮;
問(wèn) 題:1、開(kāi)關(guān)電源無(wú)電壓輸出;
2、開(kāi)關(guān)電源輸出接線(xiàn)是否正確;
解決方法: 1、試電接入開(kāi)關(guān)電源輸入端;
2、電源接線(xiàn)正、負極是否正確;



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