LED連接方式分析及其對背光源技術的影響

LED背光源技術液晶電視從技術上講，目前主要有側入式和直下式兩種方式。雖然兩種技術各有千秋，但從成本等方面綜合考慮，側導光LED背光模組正在成為一種主流趨勢。

　　側導光LED背光模組的設計要考慮在滿足光學指標的基礎上盡量降低成本，同時還要體現(xiàn)側導光LED背光源輕、薄的特點。所以，LED的發(fā)光效率和色域對液晶電視背光源LED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構，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驅動器輸出相對較高的電壓。通常，LED驅動器輸出電壓越接近串聯(lián)中總的前向電壓，LED驅動的效率越高，但串聯(lián)方式的LED要求驅動電路輸出的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，這是驅動電路設計時必須注意的問題。當某一顆LED因品質不良或其他原因導致短路時，若采用恒壓源的驅動方式，那么由于驅動器輸出電壓不變，分配在剩余的LED兩端電壓必然將升高，驅動器輸出電流將增大，這可能導致余下的所有LED損壞。如采用恒流式LED驅動，當某一顆LED品質不良短路時，由于驅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。當某一顆LED因品質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。當然并聯(lián)的齊納二極管擊穿電壓需要比LED的導通電壓高，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驅動器輸出較大電流

　　當需要單獨調整每一個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。

　　當某一個顆LED斷路時，如果采用恒壓源LED驅動，那么驅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行LED驅動，由于驅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行驅動。當某一顆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：設計較復雜

　　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，還將導致驅動電路的設計復雜程度提升，成本加大。通常情況下采用混聯(lián)方式解決這個問題。混聯(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。當某一串聯(lián)LED上有一顆短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅動還是恒流式驅動，這串LED相當于少了一顆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)壓式驅動，驅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驅動，由于驅動器輸出電流保持不變，分配在余下LED上的電流將增大，容易導致余下的所有LED損壞。解決辦法是盡量多并聯(lián) LED，當斷開某一顆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，當有一顆LED短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅動還是恒流式驅動，并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮，如果是采用恒流式LED驅動，由于驅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。假設并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅動器的驅動電流較大，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)壓式驅動，LED短路瞬間，負載端相當于少了一路并聯(lián)LED，加在其余LED上的電壓增高，驅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，驅動器輸出電流將恢復正常。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。

　　驅動器與負載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的，恒流式驅動功率型LED不適合采用并聯(lián)負載而適合采用串聯(lián)負載。同樣的，恒壓式LED驅動器不適合選用串聯(lián)負載而適合采用并聯(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的使用和對驅動電路的設計要求等都至關重要。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，簡化驅動電路設計和加工，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鍵因素。