LED電路連接方式對光源性能的影響,LED CONNECTION
關鍵字:LED電路連接方式對光源性能的影響
LED電路連接方式對光源性能的影響
LED背光源技術液晶電視從技術上講,目前主要有側(cè)入式和直下式兩種方式。雖然兩種技術各有千秋,但從成本等方面綜合考慮,側(cè)導光led背光模組正在成為一種主流趨勢。
側(cè)導光LED背光模組的設計要考慮在滿足光學指標的基礎上盡量降低成本,同時還要體現(xiàn)側(cè)導光LED背光源輕、薄的特點。所以,LED的發(fā)光效率和色域?qū)σ壕щ娨暠彻庠碙ED的選型有著重要的影響。LED的連接排列方式一般分為三種主要結(jié)構(gòu),即串聯(lián)、并聯(lián)以及串、并聯(lián)混合的方式,幾種方式各有利弊。
LED串聯(lián)
優(yōu)點:電流處處相等LED亮度基本一致
缺點:一個LED開路所有LED都不工作
LED串聯(lián)方式的優(yōu)點是,在整個串聯(lián)電路中LED電流處處相等,因為LED的生產(chǎn)過程存在著批次差異及個體差異的問題,當LED的一致性差別較大時,雖然加在不同的LED兩端電壓不同,但由于通過每顆LED的電流相同,LED的亮度還是基本一致的。但是,LED的串聯(lián)也存在顯著的缺點,如果其中一個LED開路,那么所有的LED都不會工作。采用LED串聯(lián)的形式要求LED驅(qū)動器輸出相對較高的電壓。通常,LED驅(qū)動器輸出電壓越接近串聯(lián)中總的前向電壓,LED驅(qū)動的效率越高,但串聯(lián)方式的LED要求驅(qū)動電路輸出的LED電壓必須大于串聯(lián)電路中總的LED前向電壓,這也對系統(tǒng)效率稍有影響。
值得注意的是,串聯(lián)情況下發(fā)生短路時,恒流控制不會出現(xiàn)問題,恒壓控制則會停止工作。串聯(lián)情況下發(fā)生斷路時,恒流控制和恒壓控制都會出現(xiàn)問題,這是驅(qū)動電路設計時必須注意的問題。當某一顆LED因品質(zhì)不良或其他原因?qū)е露搪窌r,若采用恒壓源的驅(qū)動方式,那么由于驅(qū)動器輸出電壓不變,分配在剩余的LED兩端電壓必然將升高,驅(qū)動器輸出電流將增大,這可能導致余下的所有LED損壞。如采用恒流式LED驅(qū)動,當某一顆LED品質(zhì)不良短路時,由于驅(qū)動器輸出電流保持不變,此串聯(lián)電路中余下的所有LED都將正常工作。當某一顆LED因品質(zhì)不良或其他故障原因出現(xiàn)開路狀態(tài)時,串聯(lián)在一起的LED會全部不亮。解決此問題的一個簡單的辦法是在每個LED兩端并聯(lián)一個齊納二極管。當然并聯(lián)的齊納二極管擊穿電壓需要比LED的導通電壓高,否則LED就不亮了,這種解決方案會增加額外的功耗和成本,因此在LED的大量應用時不宜采用。
LED并聯(lián)
優(yōu)點:一個LED出現(xiàn)開路狀態(tài)不會影響其他LED工作
缺點:要求LED驅(qū)動器輸出較大電流
當需要單獨調(diào)整每一個LED的電流時,會使用共陽極或共陰極并聯(lián)的連接方式。并聯(lián)方式的優(yōu)點是,當一個LED出現(xiàn)開路狀態(tài)時不會對其他LED的工作造成影響,其缺點是,要求LED驅(qū)動器輸出較大的電流。由于并聯(lián)方式分配在所有LED兩端電壓相同,所以當LED的一致性差別較大時,通過每顆LED的電流會出現(xiàn)不一致的情況,LED的亮度也會有明顯差異。而由于LED制造技術的限制,這種差異是不可避免的。因此LED工作時,由于并聯(lián)方式的固有缺點導致的每個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。
當某一個顆LED斷路時,如果采用恒壓源LED驅(qū)動,那么驅(qū)動電路輸出電流將減小,余下的所有LED仍然可以正常工作。如果是采用恒流源進行LED驅(qū)動,由于驅(qū)動電路輸出電流保持不變,分配給余下的LED的電流將會增大,這可能導致剩余的LED損壞。解決此問題的辦法是盡量多的并聯(lián)LED,當某一顆LED斷路時,其余LED的電流增量并不大,不會過多影響其余LED的正常工作。因此,LED以并聯(lián)方式連接時,不適合選用恒流源進行驅(qū)動。當某一顆LED短路時,所有剩余的LED都會不工作。但有一種特殊情況,如果并聯(lián)的LED數(shù)量較多,通過短路的LED電流很大,瞬間的發(fā)熱量會將短路的LED燒成斷路,則其余LED仍可以工作。
LED混聯(lián)
優(yōu)點:綜合體現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)各自優(yōu)點
缺點:設計較復雜
在需要大量使用LED的產(chǎn)品中,如果僅采用LED串聯(lián)的方式,將需要LED驅(qū)動電路輸出較高的電壓。如果僅采用LED并聯(lián)的方式,則需要LED驅(qū)動電路輸出較大的電流。將所有LED單純地串聯(lián)或并聯(lián),不僅限制了LED的用量,還將導致驅(qū)動電路的設計復雜程度提升,成本加大。通常情況下采用混聯(lián)方式解決這個問題?;炻?lián)的連接方式是在綜合了串聯(lián)形式和并聯(lián)形式的各自優(yōu)點的基礎上提出的,主要的形式有兩種,先串聯(lián)后并聯(lián)和先并聯(lián)后串聯(lián)。
串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配,分配在一串LED上的電壓相同,通過同一串每顆LED上的電流也基本相同,LED亮度一致。同時通過每串LED的電流也相近。當某一串聯(lián)LED上有一顆短路時,不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動,這串LED相當于少了一顆LED,通過這串LED的電流將大增,很容易就會損壞這串LED。大電流通過損壞的這串LED后,由于通過的電流較大,多表現(xiàn)為斷路。斷開一串LED后,如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動,驅(qū)動器輸出電流將減小,而不影響余下所有LED正常工作。
如果是采用恒流式LED驅(qū)動,由于驅(qū)動器輸出電流保持不變,分配在余下LED上的電流將增大,容易導致余下的所有LED損壞。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED,當斷開某一顆LED時,分配在余下LED上的電流不大,不至于影響余下的LED正常工作。混聯(lián)方式還有另一種接法,即是將LED平均分配后,分組并聯(lián),再將每組串聯(lián)一起,當有一顆LED短路時,不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動,并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮,如果是采用恒流式LED驅(qū)動,由于驅(qū)動器輸出電流保持不變,除了并聯(lián)在短路LED的這一并聯(lián)支路外,其余的LED正常工作。假設并聯(lián)的LED數(shù)量較多,驅(qū)動器的驅(qū)動電流較大,通過這顆短路的LED電流將增大,大電流通過這顆短路的LED后,很容易就變成斷路。由于并聯(lián)的LED較多,斷開一顆LED的這一并聯(lián)支路,平均分配電流不大,依然可以正常工作,那么所有LED燈僅有一顆不亮。如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動,LED短路瞬間,負載端相當于少了一路并聯(lián)LED,加在其余LED上的電壓增高,驅(qū)動器輸出電流將大大增加,很有可能立刻損壞所有LED,也有可能只將這顆短路的LED燒成斷路,驅(qū)動器輸出電流將恢復正常。由于并聯(lián)的LED較多,斷開一顆LED的這一并聯(lián)支路平均后的電流增量不大,依然可以正常工作,整個LED陣列也僅有一顆LED不亮。
驅(qū)動器與負載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的,恒流式驅(qū)動功率型LED不適合采用并聯(lián)負載而適合采用串聯(lián)負載。同樣的,恒壓式LED驅(qū)動器不適合選用串聯(lián)負載而適合采用并聯(lián)。不同的連接方式具有各自不同的特點,并且對驅(qū)動器的要求也有不同。特別是電路工作在單個LED發(fā)生故障時的情況下,整體發(fā)光的可靠性、整組LED能夠繼續(xù)工作以及減少損壞、降低LED失效率等就顯得十分重要。
采用不同的LED連接方式對于LED的使用和對驅(qū)動電路的設計要求等都至關重要。因此在實際背光源電路的組合中,正確選擇LED連接方式對于提高其發(fā)光效果、工作可靠性,簡化驅(qū)動電路設計和加工,以及提高整個電路的效率等都具有積極的意義。對于LED背光源液晶電視來說,保證其觀看壽命是很重要的,所以如何保證背光源的可靠性是關鍵因素。
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