LED電路連接方式對(duì)光源性能的影響,LED CONNECTION
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LED電路連接方式對(duì)光源性能的影響
LED背光源技術(shù)液晶電視從技術(shù)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(shù)各有千秋,但從成本等方面綜合考慮,側(cè)導(dǎo)光led背光模組正在成為一種主流趨勢(shì)。
側(cè)導(dǎo)光LED背光模組的設(shè)計(jì)要考慮在滿(mǎn)足光學(xué)指標(biāo)的基礎(chǔ)上盡量降低成本,同時(shí)還要體現(xiàn)側(cè)導(dǎo)光LED背光源輕、薄的特點(diǎn)。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(diǎn):電流處處相等LED亮度基本一致
缺點(diǎn):一個(gè)LED開(kāi)路所有LED都不工作
LED串聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是,在整個(gè)串聯(lián)電路中LED電流處處相等,因?yàn)長(zhǎng)ED的生產(chǎn)過(guò)程存在著批次差異及個(gè)體差異的問(wèn)題,當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí),雖然加在不同的LED兩端電壓不同,但由于通過(guò)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(diǎn),如果其中一個(gè)LED開(kāi)路,那么所有的LED都不會(huì)工作。采用LED串聯(lián)的形式要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出相對(duì)較高的電壓。通常,LED驅(qū)動(dòng)器輸出電壓越接近串聯(lián)中總的前向電壓,LED驅(qū)動(dòng)的效率越高,但串聯(lián)方式的LED要求驅(qū)動(dòng)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(duì)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(shí),恒流控制不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,恒壓控制則會(huì)停止工作。串聯(lián)情況下發(fā)生斷路時(shí),恒流控制和恒壓控制都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,這是驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的問(wèn)題。當(dāng)某一顆LED因品質(zhì)不良或其他原因?qū)е露搪窌r(shí),若采用恒壓源的驅(qū)動(dòng)方式,那么由于驅(qū)動(dòng)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(dòng)器輸出電流將增大,這可能導(dǎo)致余下的所有LED損壞。如采用恒流式LED驅(qū)動(dòng),當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí),由于驅(qū)動(dòng)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(dāng)某一顆LED因品質(zhì)不良或其他故障原因出現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)時(shí),串聯(lián)在一起的LED會(huì)全部不亮。解決此問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是在每個(gè)LED兩端并聯(lián)一個(gè)齊納二極管。當(dāng)然并聯(lián)的齊納二極管擊穿電壓需要比LED的導(dǎo)通電壓高,否則LED就不亮了,這種解決方案會(huì)增加額外的功耗和成本,因此在LED的大量應(yīng)用時(shí)不宜采用。
LED并聯(lián)
優(yōu)點(diǎn):一個(gè)LED出現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)不會(huì)影響其他LED工作
缺點(diǎn):要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大電流
當(dāng)需要單獨(dú)調(diào)整每一個(gè)LED的電流時(shí),會(huì)使用共陽(yáng)極或共陰極并聯(lián)的連接方式。并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)一個(gè)LED出現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)時(shí)不會(huì)對(duì)其他LED的工作造成影響,其缺點(diǎn)是,要求LED驅(qū)動(dòng)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(dāng)LED的一致性差別較大時(shí),通過(guò)每顆LED的電流會(huì)出現(xiàn)不一致的情況,LED的亮度也會(huì)有明顯差異。而由于LED制造技術(shù)的限制,這種差異是不可避免的。因此LED工作時(shí),由于并聯(lián)方式的固有缺點(diǎn)導(dǎo)致的每個(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。
當(dāng)某一個(gè)顆LED斷路時(shí),如果采用恒壓源LED驅(qū)動(dòng),那么驅(qū)動(dòng)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(jìn)行LED驅(qū)動(dòng),由于驅(qū)動(dòng)電路輸出電流保持不變,分配給余下的LED的電流將會(huì)增大,這可能導(dǎo)致剩余的LED損壞。解決此問(wèn)題的辦法是盡量多的并聯(lián)LED,當(dāng)某一顆LED斷路時(shí),其余LED的電流增量并不大,不會(huì)過(guò)多影響其余LED的正常工作。因此,LED以并聯(lián)方式連接時(shí),不適合選用恒流源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)某一顆LED短路時(shí),所有剩余的LED都會(huì)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(guò)短路的LED電流很大,瞬間的發(fā)熱量會(huì)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(diǎn):綜合體現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)各自?xún)?yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn):設(shè)計(jì)較復(fù)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(dòng)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(dòng)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(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)復(fù)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(gè)問(wèn)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?xún)?yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)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(guò)同一串每顆LED上的電流也基本相同,LED亮度一致。同時(shí)通過(guò)每串LED的電流也相近。當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆短路時(shí),不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng),這串LED相當(dāng)于少了一顆LED,通過(guò)這串LED的電流將大增,很容易就會(huì)損壞這串LED。大電流通過(guò)損壞的這串LED后,由于通過(guò)的電流較大,多表現(xiàn)為斷路。斷開(kāi)一串LED后,如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)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(dòng),由于驅(qū)動(dòng)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(dǎo)致余下的所有LED損壞。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED,當(dāng)斷開(kāi)某一顆LED時(shí),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?;炻?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(dāng)有一顆LED短路時(shí),不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng),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(dòng),由于驅(qū)動(dòng)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(shè)并聯(lián)的LED數(shù)量較多,驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流較大,通過(guò)這顆短路的LED電流將增大,大電流通過(guò)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(kāi)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(dòng),LED短路瞬間,負(fù)載端相當(dāng)于少了一路并聯(lián)LED,加在其余LED上的電壓增高,驅(qū)動(dòng)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(dòng)器輸出電流將恢復(fù)正常。由于并聯(lián)的LED較多,斷開(kāi)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(gè)LED陣列也僅有一顆LED不亮。
驅(qū)動(dòng)器與負(fù)載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的,恒流式驅(qū)動(dòng)功率型LED不適合采用并聯(lián)負(fù)載而適合采用串聯(lián)負(fù)載。同樣的,恒壓式LED驅(qū)動(dòng)器不適合選用串聯(lián)負(fù)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(diǎn),并且對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求也有不同。特別是電路工作在單個(gè)LED發(fā)生故障時(shí)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(duì)于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)際背光源電路的組合中,正確選擇LED連接方式對(duì)于提高其發(fā)光效果、工作可靠性,簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和加工,以及提高整個(gè)電路的效率等都具有積極的意義。對(duì)于LED背光源液晶電視來(lái)說(shuō),保證其觀(guān)看壽命是很重要的,所以如何保證背光源的可靠性是關(guān)鍵因素。
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