《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LED連接方式的優(yōu)缺點分析及對背光源技術(shù)的影響
摘要: 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,。
關(guān)鍵詞: 驅(qū)動電路 恒流 背光模組
Abstract:
Key words :

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,。

  側(cè)導(dǎo)光LED背光模組的設(shè)計要考慮在滿足光學(xué)指標(biāo)的基礎(chǔ)上盡量降低成本,,同時還要體現(xiàn)側(cè)導(dǎo)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(dāng)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(shè)計時必須注意的問題,。當(dāng)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(dǎo)致余下的所有LED損壞,。如采用恒流式LED驅(qū)動,當(dāng)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(dāng)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(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,,這種解決方案會增加額外的功耗和成本,因此在LED的大量應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(shù)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(dǎo)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(dāng)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(jìn)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(dǎo)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(dāng)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(jìn)行驅(qū)動。當(dāng)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(shè)計較復(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(dǎo)致驅(qū)動電路的設(shè)計復(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(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(dāng)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(dāng)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(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,?;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,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(shè)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(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(fù)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(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,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(shè)計要求等都至關(guān)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(shè)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(guān)鍵因素。

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