În domeniul iluminatului, căutăm în permanență cele mai eficiente soluții. LED-urile sunt extrem de reușite. Luminozitatea lor este într-adevăr foarte satisfăcătoare și prețurile nu vor mai speria pe nimeni. Cu toate acestea, trebuie să știm cum să le configurăm pentru a reflecta cel mai bine așteptările noastre.
Iluminatul stradal, farurile auto, iluminarea din spate a panoului LED sau iluminarea obiectelor arhitecturale sunt doar câteva dintre posibilitățile de utilizare a LED-urilor cu luminozitate ridicată. Criteriul cheie este longevitatea lor. Nu există nicio îndoială că creșterea capacității și luminozității LED-urilor și scăderea prețurilor acestora se reflectă în aplicațiile din ce în ce mai frecvente pentru consumatori și industriale.
Controlul luminozității și culorii
O sursă de curent continuu este cea mai des utilizată pentru a controla cu precizie luminozitatea și culoarea iluminării cu LED-uri. Reglează curentul furnizat LED-urilor, indiferent de factorii externi, cum ar fi diferențele de tensiune în direcția înainte (Uf) ale diodelor individuale, fluctuațiile de tensiune de alimentare etc. LED-urile sunt furnizate cu curent cu valoarea selectată, indiferent de condițiile de funcționare.
Cum funcționează o sursă unidirecțională?
O sursă unidirecțională oferă sursă de alimentare versatilă pentru o gamă de produse de iluminat care utilizează LED-uri. Feedback-ul integrat monitorizează fluxul de curent într-o anumită diodă sau ramură diodă și reglează curentul de ieșire pentru a asigura nivelul dorit. Ieșirea servește diode individuale sau secvențe de module LED conectate în paralel sau în serie, furnizând curentul necesar fiecărei ramuri.
Folosind aceeași sursă de curent continuu, tensiunea directă poate fi setată la 3 până la 3,5 V pentru LED-urile super luminoase. Intrarea curentă va fi menținută indiferent de tensiunea directă.
Aplicațiile cu lumină LED utilizează de obicei multe LED-uri, de la 1 W la 3 W, care funcționează împreună. Există trei opțiuni de alimentare, principalele avantaje și dezavantaje pe care le vom prezenta împreună cu descrierea din partea următoare a acestui articol.
Indiferent de schema utilizată, cel mai adesea, atunci când apare o defecțiune a luminii, apare un scurtcircuit între anod și catod. O „întrerupere” poate apărea și atunci când se formează un circuit deschis între anod și catod. Cu toate acestea, aceste probleme sunt gestionabile.
Opțiuni de configurare
Există două modalități principale de conectare a mai multor LED-uri - în serie sau în paralel. Ambele arhitecturi au avantajele lor în ceea ce privește funcționalitatea, adaptarea luminanței și toleranța la erori. A treia opțiune este o soluție hibridă, care se numește și combinată, deoarece combină conexiunile seriale și paralele.
Cum arată o conexiune serială?
Când LED-urile sunt conectate în serie, catodul primului este conectat la anodul celui de-al doilea etc. această diagramă este prezentată în FIG. 1.
FIG. 1. Conexiune serial
Principalul avantaj al conexiunii în serie este reglarea maximă a luminozității, ceea ce înseamnă că diferențele de luminozitate ale LED-urilor individuale nu sunt vizibile. Reglarea luminozității rezultă din aceeași valoare a curentului care trece prin fiecare diodă și este independentă de fluctuațiile de tensiune ale diodelor individuale în direcția înainte. Tensiunea totală într-o ramură este o funcție a numărului de diode într-o ramură dată și a tensiunii nominale a fiecărui LED (Uf) în direcția înainte.
De exemplu: dacă o ramură dată conține 20 de diode LED cu o tensiune directă de Uf = .3,5 V DC, atunci tensiunea totală a ramurii este de 70 V DC. O sursă de alimentare CC separată alimentează fiecare LED. În această configurație, toate diodele primesc un curent de aceeași valoare.
Avantajele conexiunii seriale
- configurație simplă care include un singur circuit;
- fără disproporție de curent - toate LED-urile dintr-o anumită ramură primesc curent cu aceeași valoare;
- sistem fiabil - nu este nevoie să folosiți rezistențe de limitare a curentului;
- funcționarea normală a altor diode într-o situație în care o diodă este deteriorată din cauza unui scurtcircuit și tensiunea din celelalte scade cu Uf a unei diode LED nefuncționale, reducând consumul de curent. Luminozitatea totală a lămpii este redusă cu un singur LED.
Dezavantaje ale conexiunii seriale
- posibilă tensiune de ieșire foarte mare, care pune în pericol siguranța în cazul unui număr mare de LED-uri;
- întreaga ramură se stinge dacă dioda este deteriorată din cauza unui circuit deschis. În acest caz, un circuit de punte simplu poate fi conectat în paralel, care ocolește această diodă deteriorată în cazul unei defecțiuni și minimizează consecințele unei întreruperi a circuitului.
Cum se calculează parametrii necesari pentru o sursă LED?
Pentru a calcula numărul maxim de LED-uri care pot fi conectate în siguranță în serie cu o sursă DC, este necesar să împărțiți tensiunea maximă de ieșire a sursei la tensiunea fiecărui LED în direcția înainte.
De exemplu: dacă ieșire. max. = 30 V DC și Uf = 3,0 V, numărul maxim de LED-uri va fi 30/3 = 10. 10 LED-uri pot fi apoi conectate în serie cu o astfel de sursă.
Pentru a seta curentul de ieșire necesar al sursei, este necesar să vă familiarizați cu specificațiile tehnice ale diodelor LED utilizate și să verificați valoarea curentă recomandată. Apoi selectați sursa LED cu aceeași valoare optimă de curent.
Cum arată o conexiune paralelă?
Un exemplu este un corp de iluminat cu zece LED-uri, în care pot fi utilizate două ramuri de cinci diode conectate în paralel. O astfel de configurație este prezentată în FIG. 2.
FIG. 2. Conexiune paralelă
Conexiunea în paralel a diodelor LED permite reduceți tensiunea maximă într-o ramură dată și creșteți toleranța la defecțiuni. Tensiunea totală într-o ramură dată este mai mică decât în conexiunea în serie cu un coeficient egal cu numărul de ramuri paralele.
Fluctuații Uf de LED-uri individuale poate provoca disproporții semnificative în valoarea curentă în fiecare dintre ramuri, deci folosesc rezistențe în fiecare dintre ramuri ajutând la menținerea echilibrului actual. Valoarea curentă este împărțită între ramurile individuale în funcție de cât de bine a fost ales rezistorul de limitare a curentului.
Avantajele conexiunii paralele
- este necesară o singură resursă pentru configurare;
- tensiune totală de ieșire relativ scăzută;
- Posibilitate de distribuție uniformă a curentului între ramurile LED-urilor, cu selectarea corectă a valorii rezistenței.
Neajunsurile conexiunii paralele
- îmbunătățirea distribuției curente este în detrimentul consumului său mai mare și al funcționalității sistemului mai reduse;
- toate diodele expuse la un nivel mai ridicat de sarcină într-o situație în care o diodă dintr-o ramură dată eșuează din cauza unui scurtcircuit - diodele vor trebui să gestioneze un curent mai mare, care probabil va duce la eșecul altora din sistem. Diodele din alte ramuri vor fi semnificativ mai întunecate, deoarece valoarea curentă totală este limitată de capacitatea curentă a sursei.
- întreaga ramură se va stinge dacă dioda se rupe din cauza unui circuit deschis și curentul din celelalte ramuri va crește în funcție de numărul lor. În acest caz, este posibil să conectați un circuit simplu jumper în paralel pentru a ocoli dioda deteriorată, minimizând astfel consecințele unei întreruperi a circuitului.
Cum se calculează tensiunea maximă a unei surse LED?
Pentru a determina curentul de ieșire al unei surse de iluminare cu LED DC, este necesar să înmulțiți valoarea curentă optimă pentru LED-urile utilizate cu numărul de ramuri. De exemplu: dacă valoarea curentă optimă pentru LED-uri este de 350 mA și avem două ramuri de diode, valoarea curentă a sursei LED trebuie să fie 350 x 2 = 700 mA.
În configurația paralelă, tensiunea totală în direcția înainte Uf este înmulțită cu numărul de LED-uri din fiecare ramură. De exemplu: dacă avem 2 ramuri de 5 diode și Uf este 3,5 V, tensiunea totală în direcția înainte este 5 x 3,5 = 17,5 V DC.
Cum arată o conexiune combinată?
Într-o astfel de configurație, LED-urile sunt aranjate într-o diagramă matricială de rânduri și coloane ca în FIG. 3.
FIG. 3. Conexiune combinată
Acest tip de conexiune reprezintă încercarea de a elimina unele dintre problemele caracteristice conexiunii seriale, prin adăugarea mai multor conexiuni între LED-uri.
Schema acestei conexiuni este similară conexiunii utilizate în conexiunea paralelă a ramurilor, dar cu diferența că secțiunile sunt interconectate. Primul LED din fiecare ramură este conectat în paralel cu primele LED-uri din celelalte ramuri. Fiecare suplimentar - cu LED-uri adiacente.
Avantajele conexiunii combinate
- această configurație necesită o singură sursă, deoarece tensiunea de ieșire este relativ mică în comparație cu o conexiune paralelă;
- de regulă, este mai rezistent la eșecuri;
- capacitate mai mare - de obicei nu este necesară utilizarea rezistențelor de divizare a curentului.
Neajunsurile conexiunii combinate
- în cazul disproporției de curent, adăugarea rezistențelor de divizare a curentului nu este la fel de simplă ca într-o configurație paralelă;
- distribuția neuniformă a curentului determină distribuția inegală a luminii și a căldurii;
- toate diodele dintr-un rând dat se vor stinge dacă un LED este deteriorat din cauza unui scurtcircuit, celelalte se vor aprinde normal, dar luminozitatea lămpii este mai mică;
- un risc crescut de deteriorare a altor diode dintr-o serie dată dacă una dintre ele este deteriorată din cauza unui circuit deschis, datorită faptului că celelalte diode dintr-o serie dată sunt expuse unui curent mai mare într-o astfel de situație. Alte rânduri de LED-uri se vor aprinde normal. În acest caz un circuit simplu de punte poate fi conectat în paralel permițând ocolirea diodei deteriorate și astfel minimizarea consecințelor întreruperii circuitului LED.
Surse de alimentare LED Aimtec