LED串并方式及恒压源恒流源的选择分析.doc
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1、LED串并方式及恒压源、恒流源的选择分析第一局部:根底分析篇考虑选用什么样的LED驱动器,以及LED作为负载采用的串并联方式,合理的配合设计,才能保证LED正常工作。例如,驱动28盏LED时,可以设想的连接方法有六种。一种是先串联14个LEDLED串然后并联两条这样串联而成的LED串14串联2并联。除此之外,还有7串联4并联、4串联7并联、2串联14并联、28串联1并联、1串联28并联等连接方式。终究哪种连接方法最正确呢?【附:通常情况下,很多的朋友拿到LED电源,不知道怎么样区分恒压源和恒流源。拿到一个LED电源,查看铭牌,找到输出电压这个关键参数:如果它的电压标称是一个恒定值,则是恒压源。
2、如果是一个围值,则是恒流源。例如:有一个电源它的输出电压是12V,我们则确定这个是恒压源,如果它标称的是30-70V呢,则这个电源一定是够恒流源。】1、LED采用全部串联方式要求LED驱动器输出较高的电压如图1。当LED的一致性差异较大时,分配在不同的LED两端电压不同,通过每颗LED的电流一样,LED的亮度一致。图1图2当*一颗LED品质不良短路时,如果采用稳压式驱动如常用的阻容降压方式,由于驱动器输出电压不变,则分配在剩余的LED两端电压将升高,驱动器输出电流将增大,导致容易损坏余下的所有LED。如采用恒流式LED驱动,当*一颗LED品质不良短路时,由于驱动器输出电流保持不变,不影响余下所
3、有LED正常工作。当*一颗LED品质不良断开后,串联在一起的LED将全部不亮。解决的方法是在每个LED两端并联一个稳压管,当然稳压管的导通电压需要比LED的导通电压高,否则LED就不亮了。2、LED采用全部并联方式要求LED驱动器输出较大的电流,负载电压较低如图3。分配在所有LED两端电压一样,当LED的一致性差异较大时,而通过每颗LED的电流不一致,LED的亮度也不同。可挑选一致性较好的LED,适合用于电源电压较低的产品如太阳能或电池供电。图3当*一个颗LED品质不良断开时,如果采用稳压式LED驱动例如稳压式开关电源,驱动器输出电流将减小,而不影响余下所有LED正常工作。如果是采用恒流式LE
4、D驱动,由于驱动器输出电流保持不变,分配在余下LED电流将增大,导致容易损坏所有LED。解决方法是尽量多并联LED,当断开*一颗LED 时,分配在余下LED电流不大,不至于影响余下LED正常工作。所以功率型LED做并联负载时,不宜选用恒流式驱动器。当*一颗LED品质不良短路时,则所有的LED将不亮,但如果并联LED数量较多,通过短路的LED电流较大,足以将短路的LED烧成断路。3、LED采用混联方式在使用比拟多LED的产品中,如果将所有LED串联,将需要LED驱动器输出较高的电压。如果将所有LED并联,则需要LED驱动器输出较大的电流。将所有LED串联或并联,不但限制着LED的使用量,而且并联
5、LED负载电流较大,驱动器的本钱也会大增。解决方法是采用混联方式。图4如图4所示,串并联的LED数量平均分配,分配在一串LED上的电压一样,通过同一串每颗LED上的电流也根本一样,LED亮度一致。同时通过每串LED的电流也相近。当*一串联LED上有一颗品质不良短路时,不管采用稳压式驱动还是恒流式驱动,这串LED相当于少了一颗LED,通过这串LED的电流将大增,很容易就会损坏这串LED。大电流通过损坏的这串LED后,由于通过的电流较大,多表现为断路。断开一串LED后,如果采用稳压式驱动,驱动器输出电流将减小,而不影响余下所有LED正常工作。如果是采用恒流式LED驱动,由于驱动器输出电流保持不变,
6、分配在余下LED电流将增大,导致容易损坏所有LED。解决方法是尽量多并联LED,当断开*一颗LED时,分配在余下LED电流不大,不至于影响余下LED正常工作。第二局部:拓展提高篇现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法,有人说:在LED的伏安特性上,电压定了,电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电,而LED串联时就应该采用恒流电源供电;有人说,因为LED是恒流器件,所以要用恒流源供电;有人说,采用市电供电时就应该采用恒压电源供电,采用蓄电池供电时,就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求,似乎谁也说不明白。则,到底是应该采用恒压电源,还是恒
7、流电源供电呢?首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比,而且一些LED的构造决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流,例如5为20mA,1W的为350mA等,但这并不等于LED只能工作于这些额定电流,更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号,电流从350mA加大到700mA,功率就从1W加大成3W,所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。1. LED的伏安特性LED的中文名字就是发光二极管,所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管
8、伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图5所示。图5 小功率LED的伏安特性假设用干电池或蓄电池供电,则因为LED伏安特性的非线性,很小的电压变化就会引起很大的电流变化,上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED,如果用3节干电池供电,新的电池电压超过1.5V,3节就是4.5V,LED的电流就会超过100mA,很快就会烧坏。对于1W的大功率LED也是如此,图6是*公司1W的LED伏安特性,而一个12V蓄电池的电压,在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上可以看出,电源电压的10%的变化3.4V-3.1
9、V,就会引起正向电流的3.5倍的变化从350mA变到100mA。图6 1W大功率LED的伏安特性2. 伏安特性的温度系数到现在为止,还有很多人以为LED电压定了,电流也就定了,所以采用恒压和恒流是一样的。实际上,LED的伏安特性并不是固定的,而是随温度而变化的,所以电压定了,电流并不一定,而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管,它的伏安特性具有负温度系数的特点。图7 伏安特性的温度特性温度系数通常是-2mV/度-1.52.5mV/C,也就是随着温度的升高,其伏安特性左移,假设所加的电压为恒定,则显然电流会增加。而LED本身的效率很低,温升很高,加电以后,假设散热不好,其温度很容易上升到
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