LED 正在寻找其扩充产品应用范围的途径。汽车照明、电视背光灯以及平板电脑只是几个需要多个 LED 的应用。使用恒流驱动大量 LED 即可通过长长的串行连接完成,也可通过并行驱动多个 LED 串完成。但是,将大量 LED 连成长串会导致高电压及单点故障问题。同样,以并联形式为多个串供电需要多个电流调节器,每串一个,这可导致更高的复杂度与成本。当前的趋势是让多个串并联工作,本文将探讨实施电路系统达到这一目标的方法和原理。
LED 与标准二极管类似,也是电流驱动型器件。它具有 I-V 曲线,其中电流与电压为非线性,而且正向电压的一个小小变化就会导致一个大的电流变化。由于 LED 电流差不多与 LED 光通量成正比,因此对于电视等应用来说精确控制电流至关重要。但并不是所有应用都必须要求 LED 亮度匹配的高精度。如果 LED 采用单串形式驱动,那么亮度肯定匹配,因为每个 LED 具有相同的电流强度。随着所用 LED 数量的增加,就必须使用并联串,并必须做出如何控制每串电流的选择。
典型白光 LED 具有 3.3V 的正向电压,在额定电流下变量高达 20%。如果串联使用 10 个 LED,那么在相同电流下可能第一串需要 33V 电压才能充分驱动,而第二串则需要 39.6V。如果将这两个串并联,较低电压串分流的电流明显比预期的要多,而第二串明显要少。单串中所有 LED 都位于其正向电压规范高端的可能性很小,而且所用的 LED 越多,这种可能性就越小。
事实上,这两串之间的平衡性要好得多,但可能仍有几伏的差异。为针对这种情形提供帮助,LED 制造商使用分档法对零部件进行分组,其可精确匹配 LED 正向电压 (Vf) 压降(以及通量与波长),实现更好的性能。