Podstawy łączenia równoległego i szeregowego diod LED
Technologia LED to najnowsze osiągnięcie techniki oświetleniowej, które dokonało zmian w oświetleniu mieszkań, ulic, miejsc publicznych i transportu. Ich zastosowanie ma szereg cech w zależności od rodzaju połączenia: szeregowe połączenie diod LED, równoległe lub mieszane. Każdy z tych typów ma pozytywne i negatywne strony. Serial umożliwia podłączenie do sieci wysokiego napięcia, a wadą jest zawodność. Inne typy też mają swoje plusy i minusy.
Połączenie równoległe
Dioda elektroluminescencyjna (LED, LED) to mikroelement, którego działanie zależy od wielu parametrów. Błędy w mikrotechnologii prowadzą do tego, że charakterystyka prądowo-napięciowa każdej pojedynczej diody LED jest inna. Dlatego próg działania („włączenia”) wszystkich diod jest jednocześnie inny. Jest to dozwolone przez normy jakości i należy je uwzględnić przy konstruowaniu obwodów elektrycznych. Równoległe połączenie diod LED wymaga dokładnie takiego ustawienia dla ich jednoczesnej pracy.
Schemat połączeń pokazuje, że dla każdej diody LED wybierany jest własny rezystor. Podczas ustawiania rezystory R1-R6 regulują pracę całego systemu. Próg dla każdej diody mieści się zatem w zakresie 2,5-3,0 V, dlatego rezystory muszą być wybrane dla każdej diody.
Pozytywnym wskaźnikiem jest charakterystyka niskiego napięcia. Poziom wyzwalania pojedynczej diody LED wynosi do 3,0 V, dzięki czemu cały węzeł świetlny można zaprojektować na niskie napięcie.
Istotną zaletą połączenia równoległego jest „przeżywalność” tej opcji. Jeśli jeden element LED ulegnie awarii, system kontynuuje pracę i zapewnia oświetlenie.
Ta jakość jest wykorzystywana w mini-urządzeniach, gdy ważna jest miniaturyzacja i są one montowane na ładowalnych „tabletach”. Takie rzemiosło jest szeroko produkowane przez przemysł i jest przeznaczone do drobnych zadań - oświetlenia lokalnego, do celów reklamowych itp.
Zalety i wady
Korzyści Równoległe połączenie diod LED to: niskonapięciowe zasilanie obwodu, co umożliwia budowanie miniaturowych urządzeń; wysoka „przeżywalność” systemu, ponieważ każda dioda jest podłączona bezpośrednio do źródła prądu. niedogodności – konieczność strojenia każdej diody, co prowadzi do wzrostu ilości elementów (rezystorów); potrzeba oddzielnego źródła prądu (lub sterownika) podczas korzystania z sieci energetycznych ogólnego przeznaczenia.
Połączenie szeregowe
Gdy diody LED są połączone szeregowo w obwodzie elektrycznym, indywidualne ustawienia obwodu dla każdej diody LED są wykluczone. Ale są też pewne osobliwości.
Obwód jest skonfigurowany z jednym rezystorem, a wszystkie diody są aktywowane jednocześnie.Zaletą tej mieszanki jest niska zawartość składników i prostota. Wadą jest niska „przeżywalność”: jeśli jedna karta SD ulegnie awarii, cały system zostanie wyłączony.
Szeregowy sposób łączenia urządzeń LED pozwala na użycie źródeł prądu o wysokim napięciu. Zwykle są to stacjonarne oprawy oświetleniowe o różnym przeznaczeniu wykorzystujące standardowe publiczne sieci elektryczne..
Systemy LED 12 V
Urządzenia LED, zaprojektowane na 12 V, zwykle należą do klasy oświetlenia samochodowego. Sieć samochodowa posiada stabilizatory, więc nie ma potrzeby wyrównywania napięć. Oświetlenie LED w samochodach stało się popularne - wiele firm szeroko stosuje oświetlenie LED w modelach do oświetlenia dróg i obsługi alarmów, oświetlenia wnętrza, oświetlenia bagażnika i deski rozdzielczej. Jednak zastosowanie diod LED w samochodach doprowadziło do wzrostu cen elementów oświetleniowych, zwłaszcza reflektorów i bloków świateł sygnalizacyjnych. W niektórych modelach premium koszt reflektora blokowego jest porównywalny z ceną niedrogiego samochodu.
Również przy budowie i dekoracji lokali mieszkalnych stosuje się diody LED 12 V. Często są to taśmy LED, które nie tylko oświetlają pomieszczenie, ale również tworzą instalacje świetlne. Wymaga to zainstalowania transformatorów obniżających napięcie lub sterowników podłączonych do domowego zasilania i zapewniających długotrwałą pracę diod.
Systemy LED 220 V
Takie układy diodowe są najczęstsze. Diody LED w układzie łańcuchowym 220 V są używane do oświetlania dużych pomieszczeń, reflektorów o dużej mocy, oświetlenia ulicznego, systemów sygnalizacji lotniskowej itp.
Przedstawione tutaj połączenie szeregowe 220 V jest najprostszym sposobem podłączenia ciągu diod z niewielką liczbą komponentów.
Mieszane połączenie diod LED
Ten rodzaj połączenia wykorzystuje zalety połączenia równoległego i szeregowego diod LED. Połączenie mieszane (lub hybrydowe) jest stosowane w złożonych systemach LED, które mają dużą liczbę punktów świetlnych i łączą mocne wąskie oprawy i rozproszone światło.
Połączenia mieszane realizują zalety połączeń równoległych i szeregowych w celu zwiększenia niezawodności całego systemu: jeśli jedna z diod wypali się, cały obwód pozostaje sprawny, podczas gdy pozostałe diody LED nie doświadczają przepięć i oszczędzają swoje zasoby.
Częste błędy w połączeniu
Dioda LED jest elementem prądowym, który „boleśnie” reaguje na wzrosty przepływającego prądu. Należy to wziąć pod uwagę przy tworzeniu systemów zawierających diody LED, gdzie występuje wiele elementów wpływających na działanie diod i ich żywotność. Jest to częsty błąd i dotyczy systemów LED zasilanych bateryjnie: jeśli bateria nie jest wystarczająco wydajna, to przepływający prąd jest ograniczony przez jego rezystancję wewnętrzną, co nie pozwoli na przekroczenie granicznych wartości aktualnej charakterystyki diody i nie doprowadzi do ich awarii.
W przypadku systemów zawierających diody za najlepsze uważa się połączenie szeregowe. Są łatwe w projektowaniu i produkcji, niskoelementowe, niezawodne w działaniu, zapewniają podłączenie do źródeł wysokiego napięcia bez użycia transformatorów obniżających napięcie.
Oczywiście systemy z połączeniem równoległym mają swoje zalety - możliwość zastosowania w miniaturowych urządzeniach.Ale wymagają źródeł prądu o niskim napięciu.
Stabilizatory i sterowniki służą do zwiększenia niezawodności i żywotności systemów LED, co pozwala uniknąć błędów projektowych i umożliwia zastosowanie wszystkich rodzajów połączeń.
Film tematyczny: Dlaczego diody są połączone szeregowo i równolegle.
Wybór właściwego sterownika
Drivery to zasilacze elektroniczne stosowane przy podłączaniu diod LED, które są wrażliwe na nadmierne prądy. Urządzenia te zbudowane są głównie na zasadzie modulacji szerokości impulsu (PWM), co zapewnia maksymalną wydajność systemu i automatyczną regulację prądu. Przy wyborze właściwego kierowcy dla schematu LED brane są pod uwagę:
- napięcie wejściowe i wyjściowe;
- prąd wyjściowy;
- moc wyjściowa;
- stopień ochrony przed środowiskiem.
Napięcia wejściowe i wyjściowe to wymagania parametrów sieci: AC lub DC (sieć domowa 220 V - AC, sieć samochodowa 12 V - DC). Prąd obciążenia jest obliczany na podstawie liczby diod LED i ich aktualnych danych. Moc wyjściowa zależy od mocy całego obwodu. Stopień ochrony zależy od tego, gdzie znajduje się lampa – na zewnątrz czy wewnątrz.
