多颗LED串联并联布局设计完整指南

多颗LED怎么接才靠谱？串联、并联与混联的工程实战全解析

你有没有遇到过这样的情况：明明用了一模一样的LED，焊好一通电，却发现有的亮得刺眼，有的却昏昏欲睡？更糟的是，用不了几天，最亮的那颗突然“啪”一声熄了——然后整条灯带都黑了。

这不是运气差，而是连接方式没选对。在实际照明系统设计中，如何把多颗LED合理地串起来、并起来，甚至混合搭配，直接决定了系统的亮度一致性、寿命长短和整体可靠性。

今天我们就抛开教科书式的罗列，从工程师真实项目经验出发，深入拆解串联、并联与串并混联的设计逻辑、坑点与优化策略，帮你构建真正稳定高效的LED系统。

LED不是电阻，别当它是个普通元件来用

先说一个很多人踩过的坑：直接把LED接到5V电源上，加个电阻完事。听起来简单，但在多灯场景下，这种做法往往埋下隐患。

为什么？

因为LED是典型的非线性半导体器件。它的伏安特性曲线非常陡——电压稍微高一点，电流就可能翻倍；低一点点，又完全不导通。这意味着：

电压控制极不可靠：哪怕所有LED标称Vf都是3.3V，实际可能是3.1V到3.5V之间波动。
必须恒流驱动：亮度由电流决定（If），只有稳定电流才能保证一致发光。
热效应会雪上加霜：温度升高 → Vf下降 → 电流增大 → 更热 → 更亮 → 最终烧毁（热失控）。

所以记住一句话：

✅LED要靠“电流”吃饭，不是“电压”。

这也引出了我们选择连接方式的核心考量：如何让每颗LED吃得一样多、不偏食、还不闹肚子？

一、串联：电流天生一致，但代价是什么？

工作原理一句话讲清楚

多个LED首尾相接，像一队士兵列队前进，每个人走的速度（电流）都一样，但整个队伍需要的推力（电压）是所有人加起来的总和。

比如10颗白光LED串联，每颗压降约3.3V，那你至少得提供33V以上的驱动电压。

优点很诱人：

所有LED通过同一电流 → 亮度天然均匀
驱动简单 → 一个恒流源搞定
线路损耗小 → 低压大电流布线难题少

可缺点也很致命：

高压风险：33V已经接近安全电压上限（SELV为60V DC），再往上就得考虑绝缘、爬电距离等问题。
一损俱损：任何一颗LED开路，整串全灭——这在路灯或背光里可是灾难性故障。
启动困难：如果某颗LED Vf偏高，可能导致整串无法正常点亮，尤其在低温环境下更明显。

实战建议：什么时候该用串联？

✔️ 输入电压较高时（如48V系统）
✔️ 对亮度一致性要求极高（如医疗照明、摄影灯）
✔️ 使用升压/升降压恒流驱动IC（如LM3410、LT3756）

🔧调试小贴士：务必开启“开路保护”功能！检测到输出电压异常飙升（说明某颗LED断了），立即关闭输出，避免驱动器损坏。

// 典型恒流驱动配置（基于Buck-Boost架构） void configure_LED_driver(void) { set_current_regulation(350); // 设定350mA恒流输出 enable_soft_start(500); // 软启动500ms，防浪涌 set_pwm_frequency(20000); // PWM调光20kHz，避开人耳听觉范围 enable_open_circuit_protection(); // 开路即断电 driver_enable(); }

这个配置常见于汽车DRL（日间行车灯）、户外投光灯等应用，能有效应对车载电压波动和恶劣环境。

二、并联：低压好做，但小心“抢饭吃”

你以为的并联 vs 实际上的并联

理想情况：5颗LED并联，共用3.3V电压，每颗分走1/5总电流 → 完美均流。

现实情况：A灯Vf=3.2V，B灯Vf=3.4V → 在相同电压下，A灯电流远大于B灯 → A灯更亮 → 更热 → Vf进一步降低 → 电流更大 → 恶性循环 → 烧毁！

这就是著名的“电流抢夺现象”。

并联的优势在哪？

工作电压等于单颗LED压降 → 可直接用5V/12V供电
单颗损坏不影响其他 → 系统容错性强
易扩展亮度 → 想更亮？再多并几颗就行

但它带来的问题更棘手：

电流分配严重不均 → 必须采取均流措施
总电流大 → PCB走线要宽，否则发热严重
散热集中 → 局部热点容易引发早期失效

怎么解决均流问题？两个实用方案

方案一：每路加限流电阻（低成本首选）

给每个并联支路串联一个小电阻，利用欧姆定律“吸收”Vf差异。

计算公式：
$$
R = \frac{V_{supply} - V_f}{I_f}
$$

举例：供电5V，Vf≈3.3V，目标电流350mA →
$ R = (5 - 3.3)/0.35 ≈ 4.86\Omega $，选标准值5.1Ω/1W

✅ 好处：成本低、实现简单
❌ 缺点：电阻本身耗能（P = I²R ≈ 0.63W），效率损失近15%

📌 适用场景：小功率指示灯、消费类灯具，对效率要求不高时可用。

方案二：多通道恒流驱动IC（高端之选）

用专用芯片（如TI TPS92661、ONSEMI CAT4106）为每一路提供独立恒流输出。

// 控制CAT4106实现五路独立恒流 void set_parallel_LED_current(uint8_t channel, float current_mA) { uint8_t reg_val = (uint8_t)(current_mA / 5.0); // 每步5mA i2c_write(CAT4106_ADDR, channel, reg_val); } // 设置五路均为350mA for (int i = 0; i < 5; i++) { set_parallel_LED_current(i, 350); } enable_global_output();

✅ 完全消除Vf影响，亮度一致性极佳
✅ 支持单独调光、故障诊断
❌ 成本高、需要MCU控制、PCB面积大

📌 适用场景：高端商业照明、舞台灯、医疗设备背光等对一致性要求严苛的场合。

三、串并混联：平衡的艺术，大多数项目的最优解

纯串太高压，纯并太难控——怎么办？折中一下：先串后并。

典型结构：3串 × 5并
→ 每串5颗LED串联（约16.5V）
→ 三组并联接入24V电源
→ 每串由独立恒流模块或共用驱动控制

为什么这是主流选择？

电压适中：16~24V属于常用工业母线，安全且易获取
电流可控：每串电流固定，避免并联抢流
容错提升：一串开路，其余仍亮 → 不至于完全失效
模块化强：可将每串视为“灯条单元”，便于生产和维护

关键设计要点

项目	推荐做法
Vf匹配	同一批次中筛选Vf相近的LED用于同一并联支路（bin分级）
短路防护	每串串联PTC自恢复保险丝或使用带过流保护的驱动IC
驱动方式	使用多路恒流控制器（如LT3965），支持逐串检测与调节
PCB布局	走线尽量对称，避免寄生阻抗导致电流偏差