揭秘LED常用的幾大連接方式及故障排查

LED在應(yīng)用中的配置形式取決于多方面的因素，其中包括應(yīng)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(xué)等。最簡(jiǎn)單的配置形式是單個(gè)LED,采用這種設(shè)計(jì)的應(yīng)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(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)，以滿足較大范圍、較高亮度、動(dòng)態(tài)顯示、色彩變換等應(yīng)用要求及LED與配套驅(qū)動(dòng)器之間的匹配要求。

　　一、常見的連接形式

　　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)流過的電流相等。對(duì)于同-規(guī)格和批次的LED來(lái)說，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(qiáng)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(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(dǎo)通，電流主要流過LED1~LEDn,當(dāng)LED串中有損壞的LED所造成燈串開路時(shí)，由于VD1~VDn,導(dǎo)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(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，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(jiǎn)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。

　?。?）獨(dú)立匹配的并聯(lián)形式

　　針對(duì)簡(jiǎn)單并聯(lián)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L(zhǎng)1~Ln,），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，占用的體積太，不適用于數(shù)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)形式的各自優(yōu)點(diǎn)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

　　當(dāng)應(yīng)用的LED數(shù)量較多時(shí)，簡(jiǎn)單的串聯(lián)或者并聯(lián)都不現(xiàn)實(shí)，困為前者要求驅(qū)動(dòng)器輸出很高的電壓（單個(gè)LED電壓VF的n倍），后者要摔驅(qū)動(dòng)器輸出很大的電流（單個(gè)LED電流IF的n倍）。這給驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和制造都帶來(lái)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)量刀與單個(gè)LED的工作電壓VF的乘積nVE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(gè)LED的工作電流IF的乘積mIF決定了驅(qū)動(dòng)器輸出電流，而mIF*nVF值就決定了驅(qū)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(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(jiǎn)單、連接方便、效率較高等特點(diǎn)，適用于LED數(shù)量多的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　（2）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的均流問題就至關(guān)重要。

為此，可以通過配對(duì)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)和存在的問題，與先串后并連接形式相類似。

（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(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(duì)驅(qū)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(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(shí)的相關(guān)情況的比較。

　　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連接形式對(duì)于大范圍LED的便用和驅(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連接方式，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(xiàn)象:所有的LED閃爍; 問 題:接觸不良; 解決方法:松動(dòng)處重新固定或接插;

二、現(xiàn) 象:LED昏暗; 問 題:1、LED極性接反了; 2、LED太長(zhǎng); 3、開關(guān)電源和LED電壓標(biāo)號(hào)不一致; 解決方法: 1、確保正、負(fù)極接線正確; 2、減少LED的連接; 3、確保開關(guān)電源與LED電壓標(biāo)號(hào)一致性;

三、現(xiàn) 象:部分線路的LED燈不亮; 問 題:1、接插方向是否正確; 2、電源輸出接線是否正確;3、電源線插反、接反; 解決方法:1、拆出,重新正確方向接插; 2、確保紅色線接正極,黑色線接負(fù)極; 3、查出部分插反的線路,重新連接;

四、現(xiàn) 象:所有LED都不亮; 問 題:1、開關(guān)電源無(wú)電壓輸出; 2、開關(guān)電源輸出接線是否正確;解決方法: 1、試電接入開關(guān)電源輸入端; 2、電源接線正、負(fù)極是否正確;