LED电路的全面解析.doc

1.电路组成
　　在需要使用比较多的led产品时，如果将所有的LED串联，将需要LED驱动器输出较高的电压:如果将所有的LED并联，则需要LED驱动器输出较大的电流。将所有的LED串联或并联，不但限制着LED的严使用量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加，解决办法是采用混联方式。串、并联的LED数量平均分配，这样，分配在一个LED串联支路上的电压相同，同一个串联支路中每个LED上的电流缝合式圆形防护罩也基本相同，亮度一致，同时通过每个串联支路的电流也相近。
　　2.电路性能分析
　　当某一串联支路上有一只LED品质不良而短路时，不管采用稳压式驱动方式还是恒流式驱动方式，通过该串联电路的电流将增大，很容易损坏该串联支路中的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。断开一个LED串联支路后，如果采用稳压式驱动方式，驱动器的输出电流将减小，而不影响余下的所有LED正常工作。
　　如果采用恒流式LED驱动方式，由于驱动器的输出电流保持不变，分配在余下的LED中的电流将增大，容易损坏所有的LED。解决办法是尽量多并联LED，这样当断开某一只LED时，分配在余下的LED中的电流不大，不至于影响余下的LED正常工作。
　　这种先串联后并联的线路的优点是线路简单、亮度稳定、可靠性高，并且对器件的一致性要求较低，不需要特别挑选器件，即使个别LED单管失效，对整个发光组件的影响也较小。在工作环境因素变化较大的情况下，使用这种连接形式的发光组件效果较为理想。
　　混联方式还有另外一种接法，即是将LED平均分配后分组并联，再将每组串联在一起。当有一只LED品质不良而短路时，不管是采用稳压式驱动方式还是恒流式驱动方式，并联在这一支路中的LED将全部不亮。如果采用恒流式LED驱动方式，由于驱动器的输出电流保持不变，除了并联在短路LED上的这一并联支路外，其余的LED均正常工作。假设并联的LED数量较多，驱动器的驱动电流较大，通过这只短路的LED的电流将增大。大电流通过这只短路的LED后，很容易就变成断路。由于并联的LED较多，断开一只LED后，平均分配电流变化不大，其余的LED依然可以正常工作，那么在整个LED灯中仅有一只LED不亮。
　　先并后串混合连接构成的发光组件的问题主要是在单组并联LED中，由于器件和使用条件的差别，单组中个别LED芯片可能丧失PN结特性，出现短路。个别器件短路会使未失效的LED失去工作电流IF''导致整组LED熄灭，总电流环保锡线全部从短路器件中通过，而较长时间的短路电流又会使器件内部的键合金属丝或其他部分烧毁，出现开路。这时，未失效的LED重新获得电流，恢复正常发光，只是工作电流IF较原来大一点。这就是这种连接形式的发光组件出现先是一组中几只LED一起熄灭，一段时间后除其中一只LED不亮外，其他LED又恢复正常的原因。
　　3.驱动器的选择
　　通过以上分析可知，驱动器与负载LED串/并联方式的搭配选择是非常重要的，以恒流方式驱动功率型LED时，不适合采用并联负载:同样，稳压式LED驱动器不适合选用串联负载。
发展LED灯技术的五个着手点
　　LED灯是目前最节能的绿色环保电光源，自然成为照明节能减排的主要选项，随着led灯成本与价格的逐渐降低，其普及的速度也在加快。
　　降低LED灯的成本
　　LED芯片占据LED灯成本的主要部分，因而降低LED的成本的主要途径就是降低LED芯片的成本。
　　LED芯片技术发展的关键在于基底材料和外延生长技术。基底材料由传统的蓝宝石材料、硅和碳化硅，发展到氧化锌、氮化镓等新材料。在短短数年内，借助于包括芯片结构、表面粗化处理和多量子阱结构设计在内的一系列技术改进，LED在光效方面实现了巨大突破。
　　硅基底成本很低，技术在不断进步中，但防火栅栏门目前发光效率还不满意，如果保持这种发展速度，一旦达到较高水平，则硅基底成为最主要的技术方案成为必然的选择，企业也将获得巨大的经济回报。
　　提高LED灯的光效
　　提高光效还可以从提高有效光线的比例入手。薄膜芯片技术能够减少各侧面的光输出损耗，借助底部的反射面使97%以上的光线从正面输出，使得电能转换得到的光线绝大部分都是有效光线，不但显着提高LED的光效，还为透镜设计创造了优越的便利条件。薄膜芯片技术是目前超亮LED芯片生产中的核心技术。
　　提高LED灯的显色性
　　在高亮度白光LED中，一小部分蓝光发生斯托克斯位移后具有更长的波长。这是好事情，因为这使得LED灯厂商可以使用许多不同颜色的荧光粉层，从而扩展发射光谱，有效地提高LED的显色指数(CRI)。采用荧光粉的白光LED获得的高CRI是有代价的，因为斯托克斯位移会造成白光LED的效率低于单色LED的效率。不过对于大多数照明应用而言，宁愿选用高CRI而效率略低的LED灯。
　　提高LED灯电源的效率
　　不管是做限流型恒流控制的电源，还是运放控制的水泥岩棉复合板恒流电源，都要解决供电问题。即开关电源芯片工作的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的，芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。象FSD200，NCP1012，和HV9910，此种芯片是高压自馈电的，用起来是方便，但高压馈电，造成IC热量的上升，因为IC要承受约300V的直流电，只要稍有一点电流，就算一个MA,也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右，损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点。典型的象QX9910，用电阻下拉取电，这样，损耗就在电阻上，大约也得损失它零点几瓦吧。还有就是磁耦合，就是用变压器，在主功率线圈上加一个绕组，就象反激电源的辅助绕组一样，这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一，就是为了避免损失那零点几瓦的功率，将效率提几个点。
　　提高LED灯系统可靠性
　　LED的整体效率、使用寿命和可靠性必须通过系统优化才能得以提升。
　　光源：紧凑、高效，选择合适的颜色和输出功率。
　　控制和驱动：使用电子电路实现LED的恒流驱动和控制。
　　热管理：若要达到更长的使用寿命必须控制LED节点温度，散热模型计算与新材料新工艺的运用是LED灯技术热点。
　　光学元件：透镜、反射器或导光板材料是将光线聚焦在上海厂房降温通风设备目标区域或分散在四周，这要根据设计需求而定。
　　随着LED技术的快速发展以及LED光效的逐步提高，LED灯的应用将越来越广泛。特别是随着全球性能源短缺问题的日益严重，LED灯将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的必然选择。此外，在室内灯具设计方面，LED将趋向智能化、多样化和艺术化。