LED 是基于電致發(fā)光原理的固體半導(dǎo)體光源，具有色彩豐富、體積小巧、高亮度、壽命長、工作電壓低、使用安全、響應(yīng)速度快、0~100%可調(diào)光輸出、耐沖擊防震動(dòng)、無紫外線和紅外線輻射等許多優(yōu)點(diǎn)。因此應(yīng)用范圍在逐漸的擴(kuò)大，具有良好的應(yīng)用前景。
單顆封裝的大功率高亮度 LED 的造價(jià)高，并且主要是點(diǎn)光源，因此距離大范圍實(shí)用化尚有時(shí)日。目前進(jìn)人實(shí)用化的單只高亮度 LED 的功率很小，而在實(shí)際使用的場合大部分需要平面發(fā)光，因此必須是將多個(gè) LED 按照要求排列組合起來，一方面能夠滿足較大范圍、較高亮度、動(dòng)態(tài)顯示、色彩變幻等應(yīng)用的要求，另一方面能夠滿足與 LED 相配套的驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)匹配要求。
1 常見的連接形式
在應(yīng)用中，由多個(gè) LED 按照一定規(guī)律排列組合常見的連接形式主要有四種。
1.1 整體串聯(lián)形式
1.1.1 簡單的串聯(lián)形式
一般簡單的串聯(lián)連結(jié)方式中的 LED1-n、首尾相連，LED 工作時(shí)流過的電流相等。對(duì)于同一規(guī)格和批次的 LED 來說，雖然單個(gè)的 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(qiáng)度相一致。因此簡單的串聯(lián)形式的 LED 就具有電路簡單、連結(jié)方便等特點(diǎn)。然而，由于 LED1-n 二采用的為串聯(lián)形式，當(dāng)其中一個(gè) LED 發(fā)生開路故障時(shí)，將造成整個(gè) LED 燈串的熄滅，影響了使用的可靠性。
帶旁路的串聯(lián)連結(jié)方式為 1.1.1 的改進(jìn)方式。這種方式中的每個(gè) LED 并聯(lián)有擊穿電壓稍高于 LED 工作電壓的齊納二極管 D1-n。LED 正常工作時(shí)，由于 D1-n 不導(dǎo)通，電流主要流過的 LED1-n 串，且相等，LED1-n 串正常發(fā)光;當(dāng) LED1-n 串中有損壞而造成燈串開路時(shí)，由于 D1-n 的導(dǎo)通，保證了電流流過整個(gè) LED 串，因此只有故障的 LED 失效，而整個(gè)燈串不熄滅。相對(duì)于上一種連接方式，大大地提高了使用的可靠性。
1.2 整體并聯(lián)形式
1.2.1 簡單的并聯(lián)形式
簡單并聯(lián)方式中的 LED1-n 首尾并聯(lián)，工作時(shí)每個(gè) LED 上承受的電壓相等。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 有存在的，因此 LED1-n 工作時(shí)，流過每個(gè) LED 的電流是不相等的。由此可見，每個(gè) 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(duì)于 LED 數(shù)量較多情況下的應(yīng)用就更容易造成使用的故 障。
1.2.2 獨(dú)立匹配的并聯(lián)形式
針對(duì) 1.2.1 中存在的可靠性問題，獨(dú)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(dú)自可調(diào)性（驅(qū)動(dòng)器 V+輸出端分別為 L1-n），保證流過每個(gè) LED 的電流在其要求的范圍內(nèi)。具有驅(qū)動(dòng)效果好、單個(gè) LED 保護(hù)完整，故障時(shí)不影響其它的 LED 工作、可以匹配具有較大差異的 LED 等特點(diǎn)。存在的主要問題是：整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成較為復(fù)雜、裝置的造價(jià)高、占用的體積大，不適用于數(shù)量較多的 LED 電路。
1.3 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(diǎn)而提出的，主要的形式有兩種。
1.3.1 先串后并的混聯(lián)方式
當(dāng)應(yīng)用的 LED1-n 數(shù)量較多時(shí)，簡單的串聯(lián)或者是簡單并聯(lián)都不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)榍罢咭?驅(qū)動(dòng)器輸出很高的電壓（單個(gè) LED 電壓 VF 的 n 倍），后者要求驅(qū)動(dòng)器輸出很大電流（單個(gè) LED 電流 IF 的 n 倍）。這對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和制造都帶來困難，并且還牽涉到驅(qū)動(dòng)電路的 結(jié)構(gòu)問題和總體的效率問題。串聯(lián)的 LED 數(shù)量 n 與單個(gè) LED 的工作電壓 VF 的乘積 nVF 決定 驅(qū)動(dòng)器輸出電壓;并聯(lián)的 LED 串的數(shù)量 m 與單個(gè) LED 的工作電流 IF 的乘積 mIF 決定驅(qū)動(dòng)器 輸出電流，而 mIF×nVF 的值就決定驅(qū)動(dòng)器的輸出功率。因此采用先串后并的混聯(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(dòng)電路的匹配（驅(qū)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(jié)構(gòu)較為簡單、連結(jié)方便、效率較高等特點(diǎn)，適用于 LED 數(shù)量多的應(yīng)用場合。
1.3.2 先并后串的混聯(lián)方式
先并后串的 LED 連結(jié)方式是另一種有別于 1.3.1 的混聯(lián)方式。由于采用的是 LED1- n~LED1-n 先并聯(lián)連結(jié)，提高了每組 LED 故障時(shí)的工作可靠性，但是由此一來每一組并 聯(lián)的 LED 的均流問題就至關(guān)重要，可以采用配對(duì)挑選的方式，選擇工作電壓電流盡量相 同的 LED 作為并聯(lián)的一組，或者給每個(gè) LED 串連小的均流電阻來解決。
1.3 交叉陣列形式
的可靠性，降低故障率提出來的。主要構(gòu)成形式是： 每串以 3 個(gè) LED 為一組，分別接入驅(qū)動(dòng)器輸出的 Va，Vb，Vc 輸出端。當(dāng)一串中的 3 個(gè) LED 都正常時(shí)，3 個(gè) LED 同時(shí)發(fā)光;一旦其中有一個(gè)或兩個(gè) LED 失效開路時(shí)，可以保證至少有一個(gè) LED 的正常工作。這樣一來就能夠大大地提高了每組 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 不同形式連接的比較
不同的連結(jié)方式具有各自不同的特點(diǎn)，并且對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求也有不同。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(xù)工作能力、減少總體 LED 的失效率等就顯得尤為重要。表 1 給出了采用不同連結(jié)方式下的相關(guān)情祝的比較，可以有一個(gè)直觀的了解。
3 結(jié)束語
總而言之，LED 的群體應(yīng)用是 LED 實(shí)際應(yīng)用的重要方式。不同的 LED 連結(jié)方式對(duì)于大范圍 LED 的使用和對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)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(yīng)的 LED 連緒方式對(duì)于提高其發(fā)光的效果、工作的可靠性、驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)制造的難易程度，以及整個(gè)電路的效率等都具有積極的意義。
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