大功率白光LED虽然光效很高,但单个白光LED所发出的光通量还不够大,因此用于照明时往往需要将若干LED连接在一起使用。多个LED的基本连接方式一般有串联、并联和串并混联三种,采用单路驱动电源供电时需其提供不同的工作电压、电流。
1.串联方式
串联方式要求LED驱动器输出较高的电压,如图2-1所示。设VT1~VTn为n个串联LED,每个LED的正向电压为UF,正向电流为IF,Rbp是镇流电阻,则驱动电源输出电压UO、输出电流IO需分别为
这种方式的优点是通过每个LED的电流相同,LED的亮度一致。当某个LED品质不良短路时,如果采用恒压驱动,由于驱动器输出电压不变,那么分配在剩余LED两端电压将升高,驱动器输出电流将增大,容易损坏其余所有LED;如采用恒流驱动,由于驱动器输出电流保持不变,不影响余下所有LED正常工作。当某个LED品质不良断开后,串联在一起的LED将全部不亮。
图2-1 LED串联方式
2.并联方式
并联方式要求驱动器输出较大电流,输出电压则较低,如图2-2所示。则驱动电源输出电压UO、输出电流IO需分别为
这种方法分配在所有LED两端的电压相同,当LED的一致性差别较大时,通过每个LED的电流不一致,LED的亮度也不同。当某个LED品质不良断开时,如果采用恒压驱动,驱动器输出电流将减小,而不影响其余各支路LED正常工作;如果采用恒流驱动,由于驱动器输出电流保持不变,分配在其余各支路LED的电流将增大,容易导致所有LED损坏。当某一个LED品质不良短路时,那么所有的LED将不亮,但如果并联LED数量较多,通过短路的LED电流较大,足以将短路LED烧成断路。
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图2-2 LED并联方式
3.混联方式
当LED数量较多时,如果将所有LED串联,则需要驱动器输出较高的电压;如果将所有LED并联,则需要输出较大的电流。两种方式均会增加驱动电源的复杂度,因此一般采用图2-3所示的先串后并或图2-4所示的先并后串混联方式,这样可将驱动电压和电流保持在适当水平。此时驱动电源输出电压UO、输出电流IO需分别为
图2-3 LED先串后并混联方式
图2-4 LED先并后串混联方式
图2-3所示的先串后并混联方式中,当采用恒流驱动方式时,如果某LED断路,则该LED所在的整串灯都不亮,总恒定电流分摊到其他LED灯串上,影响与并联方式在恒流驱动时发生断路的情况相同;如果某LED短路,则该LED所在串联支路在少了一个LED的情况下与其他支路并联,该支路的每个LED的端电压增加、支路电流增加。当采用恒压驱动方式时,如果某串联支路上某个LED发生断路,该串不亮,除该串LED以外,对其他LED没有影响;如果某串联支路上的某个LED发生短路,则同样该串LED的每个LED的端电压增加、该串LED会因电流增加而造成损坏。
图2-4所示的先并后串混联方式中,当采用恒流驱动方式时,如果某个LED断路,则在该LED所在并联分组上电路总电流分摊到其他LED上,若并联LED较多则影响不大;如果某个LED短路,电流全部从该LED流过,若并联LED较多则电流较大而最后将此处熔断,最终影响与该LED断路时相同。当恒压驱动方式时,如果某LED断路,那么该并联LED灯组与其他并联LED灯组的LED数目不同,电路总输出电流减小,分配到每个LED上的电流也减小,且流过发生故障LED灯组内各LED的电流与其他LED灯组内LED的电流不同,会造成亮度不同;如果某LED短路,相当于少串联了一行LED,加到其他LED并联串上的电压升高,电流因此也升高,会对其他LED造成损坏[1]。
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