LED燈珠的連接方式及故障排查

                                                                           LED燈珠的連接方式及故障排查

       LED在應用中的配置形式取決于多方面的因素,其中包括應用要求、LED參數與數量、輸入電壓、效率、散熱管理、尺寸與布局限制及光學等。最簡單的配置形式是單個LE,采用這種設計的應用例多,如汽車內頂燈(地圖燈、閱讀燈)等。
由于目前LED的功率和亮度還不是很高,而實際使用場合通常需要平面發光,因此需要將多個LED按照需要排列組合起來,以滿足較大范圍、較高亮度、動態顯示、色彩變換等應用要求及LED與配套驅動器之間的匹配要求。

一、常見的連接形式

1、整體串聯形式

(1)簡單串聯形式

一般簡單的串聯連接形式中的LED1~LEDn首尾相連,LED工作時流過的電流相等。對于同-規格和批次的LED來說,雖然單個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光強度相一致,困此,簡單的串聯形式的LED就具有電路簡單、連接方便等特點。然而,由于采用串聯形式,當其中一個LED發生開路故障時,將造成整個LED燈串的熄滅,影響了使用的可靠性。

2)帶并聯齊納二極管的串聯形式

每個LED都并聯一個齊納二極管的改進型串聯連接形式。在這種連接方式中,每個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,由于齊納二極管VD1~VDn,不導通,電流主要流過LED1~LEDn,當LED串中有損壞的LED所造成燈串開路時,由于VD1~VDn導通,除了有故障的LED外,其他LED仍有電流通過而發光。這種連接方式與簡單串聯形式比較在可靠性方面得到很大提高。

2、整體并聯形式

(1)簡單并聯形式

簡單并聯形式中的LED1~LEDn首尾并聯,工作時每個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,誰過每個LED的電流是不相等的。由此可見,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。這種連接方式雖然較為簡單。但是可靠性并不高,特別是對于LED數量較多情況下的應用就更容易造成使用的故障。

(2)獨立匹配的并聯形式

針對簡單并聯中存在的可靠性問題,獨立匹配的并聯形式是一種很好的方式。這種方式中的每個LED都具有電流獨自可調性(驅動器V+輸出端分別為 L1~Ln,),保證流過每個LED的電流在其要求的范圍內,具有驅動效果好、單個LED保護完整、故障時不影響其他的LED工作、可以匹配具有較大差異的LED等特點。存在的主要問題是:整個驅動電路的構成較為復雜,裝置的造價高,占用的體積太,不適用于數量較多的LED電路。

3、混聯形式

混聯形式是綜合了串聯形式和并聯形式的各自優點而提出的,主要的形式有以下兩種。

(1)先串后并的混聯形式

當應用的LED數量較多時,簡單的串聯或者并聯都不現實,困為前者要求驅動器輸出很高的電壓(單個LED電壓VF的n倍),后者要摔驅動器輸出很大的電流(單個LED電流 IF的n倍)。這給驅動器的設計和制造都帶來困難,并且還牽涉到驅動電路的結構問題和總體的效率問題。串聯的LED數量刀與單個LED的工作電壓VF的乘積nVE決定了驅勸器的輸出電壓;并聯的LED串的數量m與單個LED的工作電流IF的乘積mIF決定了驅動器輸出電流,而mIF*nVF值就決定了驅動器的輸出功率。

因此,采用混串后并的混聯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光),又保證與驅動電路的匹配(驅動器輸出合適的電壓),比單純的串聯形式提高了可靠性。整個電路具有結構較為簡單、連接方便、效率較高等特點,適用于LED數量多的應用場合。

(2)先并后串的混聯形式

若干個LED先并后串的混聯形式。由于LED1-n~LEDm-n先并聯連接,提高了每組LED故障下的可靠性,但是由此一來每組并聯LED的均流問題就至關重要。

為此,可以通過配對挑選,將工作電壓和電流盡量相同的LED作為并聯的一組,或者給每個LED串接小的均流電阻來解決。這種混聯形式具有的其他特點和存在的問題,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。主要構成形式是:每串以3個LED為一組,分別接入驅動器輸出的Va、Vb、Vc輸出端。當一串中的3個LED都正常時,3個LED同時發光;一旦其中一個或兩個LED失效開路時,可以保證至少有一個 LED正常工作。這樣一來就能夠大大地提高每組LED發光的可靠性,也就能夠提高整個LED發光的總體可靠性。

二、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,并且對驅動器的要求也不相同,特別是在單個LED發生故障時電路工作的情況、整體發光的可靠性、保證整體LED盡量能夠繼續工作的能力、減少總體LED的失效率等就顯得尤為重要。

總而言之,LED的群體應用是LED實際應用的重要方式。不同的LED連接形式對于大范圍LED的便用和驅動電路的設計要求等都至關重要。因此,在實際電路的組合中,正確選擇相適應的LED連接方式,對于提高其發光的效果、工作的可靠性、驅動器設計制造的方便程度以及整個電路的效率等都具有積極的意義。

三、LED發光模塊故障及解決

現 象:所有的LED閃爍;

問 題:接觸不良;

解決方法:松動處重新固定或接插;

現 象:LED昏暗;

問 題:1、LED極性接反了;2、LED太長;3、開關電源和LED電壓標號不一致;

解決方法:1、確保正、負極接線正確;2、減少LED的連接;3、確保開關電源與LED電壓標號一致性;

現 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,黑色線接負極;3、查出部分插反的線路;重新連接;

現 象:所有LED都不亮;

問 題:1、開關電源無電壓輸出;2、開關電源輸出接線是否正確;

解決方法: 1、試電接入開關電源輸入端;2、電源接線正、負極是否正確;

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