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(shù)與數(shù)量、輸入電壓、效率、散熱管理、尺寸與布局限制及光學等。最簡單的配置形式是單個LED，采用這種設計的應用例多，如汽車內(nèi)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(qū)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。
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1 簡單串聯(lián)連接形式
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。
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(qū)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(qū)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(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電路。
圖3 簡單并聯(lián)形式
圖4獨立匹配的并聯(lián)形式
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(qū)動器輸出很高的電壓(單個LED電壓VF的n倍)，后者要摔驅(qū)動器輸出很大的電流(單個LED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數(shù)量刀與單個LED的工作電壓VF的乘積n VE決定了驅(qū)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(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 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(qū)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(qū)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1 ED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(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。
下載文檔
