LED照明与线性恒流驱动 （连载三）
LED照明与线性恒流驱动 （连载三）
金逸通微电子有限公司 王汉忠误区剖析1.1关于并联与串联LED 灯是小功率的器件，一般情况下，用于照明灯具上，所需要的功率较大，所以，必须用多颗LED灯来组合成为一个光源，这就涉及到并联与串联的问题。由于一般常用的LED灯珠，由于其单颗功率较小，特别是贴片型的LED，其单颗功率一般在0.1~1w范围内，单颗芯片的特性电压VF 通常有3.2-3.6v、6v，也有9~50v等多种规格。为了达到一定的照明功率，通常，一个LED灯具，需要若干颗LED灯进行组合，所以，就必须将LED灯珠进行串联或并联，然后通过恒流驱动器，提供稳定的电流供应给LED。那么，LED的组合，到底要选用并联，还是串联，还是串并结合？如何串，如何并？还得根据具体情况而定。但是，这里面却蕴含着诸多的误区。严格来说，每一个LED灯串，必须要有一个独立的恒流驱动装置，才能够保证其性能的稳定和较高的可靠性。如图1
你可以多组灯串进行并联，这样，当某个LED灯串出现故障（或者是局部故障）时，它不会影响到其他的灯串，甚至，当某个灯串中出现一个或若干个灯珠短路损坏时，该灯串由于具有独立的恒流驱动器，除了损坏的LED不亮以外，其他的LED还是照样正常工作。这是最理想的驱动方案，但是，这样会使产品的造价升高。实际上，除了一些要求比较高的LED产品（如某些路灯产品）有使用这种驱动方式，目前市场上一般产品很少采用这种驱动方案。目前市场上普遍使用的都是通过并、串以后再进行组合，最终使用同一个驱动器的方案，而并、串的组合方法有多种。市场上常用的方法有下面几种，如图1b、c、d、f
图1b 是多个LED灯串并联在一起以后共用一个驱动器图1c 是所有灯珠全部串联，然后共用一个驱动器。图1d 、图1f 是2个以上LED为一组并联以后再进行串联。目前，市场上的应用，大部分采用图1f的连接方式。其实，这样的连接方法是错误的，LED最好的组合办法是串联，不要直接并联，因为，每个LED的正向电压（VF）的一致性存在着一定程度的偏差，如果两个（或以上）的LED直接并联，就会造成其电流（IF）的不平衡，VF高的电流就偏小，反之电流就偏大，电流较大的，相应的工作温度也会升高，这就导致了另外一个问题，LED的工作温度会直接影响VF的电压特性，温度升高导致VF下降，这样就产生了一个恶性循环的结果，最终，会导致部分LED提前损坏或光衰。因此，最好，也是最合理的组合方案是全部串联，如果，所用的灯珠数量，已经超出了驱动器的电压供给范围，那么，有两种解决办法：1.分为 分为多组灯串，并独立使用恒流驱动。2.选用单颗功率较大的LED灯珠，以减少灯珠的数量。或许，有些人对此不太理解，但事实上就是这样，你要做好它，就必须了解它，并按照它的规则去做。很多人在这个问题上走进了误区，一些灯具生产厂家会认为：LED必须并联，这样，当一个LED损坏以后，其他的灯才会保持继续工作，如果是全部串联，一颗灯珠坏掉，整个灯就不亮了。其实，这种理解，并不正确。下面就并、串联的电路原理，来分析一下，各种并、串联电路，在发生个别灯珠损坏的时候，各自所造成的后果。图2a、b、c画出了目前市场最常见的一款灯板组合电路，分别表示了其中，一颗LED灯珠短路损坏、开路损坏，的情况。
图2 a，表示两路并联、串联的LED ，在正常情况下，假设，单颗LED的工作电流是120ma，则，恒流驱动器选用输出总电流为240ma，正常情况下，D1、D2及各自相应的灯串电流为120ma，如果，某种情况下，假设D1开路损坏，如图2b所示（在x处断开），那么，D1就没有电流通过，这时候，所有电流（240ma）就会全部通过D2流到下一个连接点，再分担为两路。那么，请想想，一个原本120ma电流的LED，让它在240ma的环境下工作，这颗灯珠，还能够支撑多久？LED损坏的另外一种特征是短路，图2c，假设，D1短路损坏，那么，由于DI、D2处于并联的状态，其中，一个短路，与其并联的其他灯珠也跟着不亮了。图2d是一个全串的电路，假设，LED的工作电流是120ma，如果，其中有一个，或者是若干个LED灯珠短路损坏，则其他没有损坏的灯珠还是正常工作，由于恒流驱动器的存在，其电流还是保持120ma不变，而且，哪个灯珠损坏哪个不亮，并不影响其他的灯珠。另外一种损坏情况是开路，如果是开路损坏，那么，就会造成整串灯珠全部不亮。但是，正常情况下，LED的损坏情况，90%以上是属于短路，所以，排除人为问题和工艺问题以外，开路损坏导致整个LED灯具不亮的几率相对较小。所以，选择全串的组合方式，要优于并联的组合方式。关于并、串联的另外一个误区，有人用过 图2d，和图2 a，两种组合方案做比较，结果发现，使用同样一种驱动器（非隔离驱动），图2d 的方案反而故障率比图2a明显升高了，而且，大部分故障都是灯珠内部的打线烧坏而开路，从而就认定串联方案有问题，必须并联才可以减少故障率。其实，他已经陷入了另外一个误区。真正的故障元凶是驱动器！目前市场上很多廉价的非隔离驱动器，不管是线性的、或开关型的，在启动的瞬间，会有一个浪涌脉冲，这个脉冲幅度接近工作电流10倍，如图3，虽然时间很短，也会对LED造成一定程度的伤害，一般来说，一个标准的LED灯珠，其内部都必须有一个齐纳二极管，如图4，工作中，电源所产生的浪涌脉冲，都会被齐纳二极管吸收，从而保护了LED芯片的安全。 
但是，由于目前市场价格的激烈竞争，为了降低造价，市场绝大部分的LED灯珠内部都没有齐纳二极管，所以，浪涌电流就会直接通过LED灯珠而造成瞬间冲击。另外，现在市场上的LED灯珠，都是小芯片走大电流，以0.5w的5630（或5730）为例，韩国三星的产品，芯片面积是24x48mil，其他厂家的同类产品，芯片的面积大部分是24x40mil，而现在市场上国产廉价的5630或5730，其芯片面积是14x28mil，甚至更小。而且，人家规格书上规定的正向电流IF 150ma,是最大电流（max），也就是极限电流，而实际使用的电流要比这个电流小很多。而目前市场上的LED灯具，很多都是采用比较廉价的LED灯珠，而工作电流却往往设置的较高，把极限电流当作正常的工作电流使用。在这种情况下，LED容易烧坏的几率是比较大的。那么，为什么采用并联的方式，就会减少烧坏灯珠的几率呢？因为浪涌电流的存在，并联会把冲击电流摊分，同样的电流，由多个灯珠分担了，所以，启动时烧坏灯珠的几率也就相对小了，但，这并不能彻底解决问题，由于并联而产生的其他问题，更加不容忽视！。我们需要解决的，是怎么样消除驱动器的浪涌问题。关于如何消除浪涌，在往后的章节中会做描述。未完待续。。。。。。。。。。。。。。。。
金逸通微电子有限公司 王汉忠误区剖析1.1关于并联与串联LED 灯是小功率的器件，一般情况下，用于照明灯具上，所需要的功率较大，所以，必须用多颗LED灯来组合成为一个光源，这就涉及到并联与串联的问题。由于一般常用的LED灯珠，由于其单颗功率较小，特别是贴片型的LED，其单颗功率一般在0.1~1w范围内，单颗芯片的特性电压VF 通常有3.2-3.6v、6v，也有9~50v等多种规格。为了达到一定的照明功率，通常，一个LED灯具，需要若干颗LED灯进行组合，所以，就必须将LED灯珠进行串联或并联，然后通过恒流驱动器，提供稳定的电流供应给LED。那么，LED的组合，到底要选用并联，还是串联，还是串并结合？如何串，如何并？还得根据具体情况而定。但是，这里面却蕴含着诸多的误区。严格来说，每一个LED灯串，必须要有一个独立的恒流驱动装置，才能够保证其性能的稳定和较高的可靠性。如图1
你可以多组灯串进行并联，这样，当某个LED灯串出现故障（或者是局部故障）时，它不会影响到其他的灯串，甚至，当某个灯串中出现一个或若干个灯珠短路损坏时，该灯串由于具有独立的恒流驱动器，除了损坏的LED不亮以外，其他的LED还是照样正常工作。这是最理想的驱动方案，但是，这样会使产品的造价升高。实际上，除了一些要求比较高的LED产品（如某些路灯产品）有使用这种驱动方式，目前市场上一般产品很少采用这种驱动方案。目前市场上普遍使用的都是通过并、串以后再进行组合，最终使用同一个驱动器的方案，而并、串的组合方法有多种。市场上常用的方法有下面几种，如图1b、c、d、f
图1b 是多个LED灯串并联在一起以后共用一个驱动器图1c 是所有灯珠全部串联，然后共用一个驱动器。图1d 、图1f 是2个以上LED为一组并联以后再进行串联。目前，市场上的应用，大部分采用图1f的连接方式。其实，这样的连接方法是错误的，LED最好的组合办法是串联，不要直接并联，因为，每个LED的正向电压（VF）的一致性存在着一定程度的偏差，如果两个（或以上）的LED直接并联，就会造成其电流（IF）的不平衡，VF高的电流就偏小，反之电流就偏大，电流较大的，相应的工作温度也会升高，这就导致了另外一个问题，LED的工作温度会直接影响VF的电压特性，温度升高导致VF下降，这样就产生了一个恶性循环的结果，最终，会导致部分LED提前损坏或光衰。因此，最好，也是最合理的组合方案是全部串联，如果，所用的灯珠数量，已经超出了驱动器的电压供给范围，那么，有两种解决办法：1.分为 分为多组灯串，并独立使用恒流驱动。2.选用单颗功率较大的LED灯珠，以减少灯珠的数量。或许，有些人对此不太理解，但事实上就是这样，你要做好它，就必须了解它，并按照它的规则去做。很多人在这个问题上走进了误区，一些灯具生产厂家会认为：LED必须并联，这样，当一个LED损坏以后，其他的灯才会保持继续工作，如果是全部串联，一颗灯珠坏掉，整个灯就不亮了。其实，这种理解，并不正确。下面就并、串联的电路原理，来分析一下，各种并、串联电路，在发生个别灯珠损坏的时候，各自所造成的后果。图2a、b、c画出了目前市场最常见的一款灯板组合电路，分别表示了其中，一颗LED灯珠短路损坏、开路损坏，的情况。
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