A LED-világítás konfigurálásának különböző módjainak előnyei és hátrányai;
Folyamatosan keressük a leghatékonyabb megoldásokat a világítás területén. A LED-ek hatalmas sikert aratnak. Fényességük valóban kielégítő, és az árak már nem ijesztőek. Jó tudni, hogyan konfigurálhatjuk őket úgy, hogy az legjobban megfeleljen elvárásainknak.
Fényerő és színszabályozás
A LED-világítás fényerejének és színének pontos szabályozásához leggyakrabban egyenáramú tápegységet használnak. Szabályozza az áramot, amely eléri a LED-eket, függetlenül a külső tényezőktől, például a különböző diódák közvetlen vezetési feszültségesései (Uf) közötti különbségektől, a tápfeszültség változásától stb. A LED-ek áramának megválasztott értéke van, függetlenül a működési körülményektől.
Konfigurációs lehetőségek
Két fő módja van több LED összekapcsolására, sorosan vagy párhuzamosan. Mindkét architektúrának megvannak a maga előnyei a hatékonyság, a fényerő beállítása és a hibatűrés szempontjából. A harmadik lehetőség egy vegyes kapcsolatnak nevezett hibrid megoldás, amely ötvözi a soros és a párhuzamos konfigurációkat.
1.ábra: Soros kapcsolat.
Hogy néz ki a soros kapcsolat?
A LED-ek soros összekapcsolása esetén az első dióda katódja a második anódjával van összekötve stb. Ezt a sémát az 1. ábra mutatja.
A soros kapcsolat fő előnye a fényerő maximális beállítása, ami azt jelenti, hogy a különböző LED-ek fényerő-különbségei észrevehetetlenek. A fényerő beállítása az egyes diódákon átáramló áram azonos értékének köszönhető, és nem függ a közvetlen vezetés feszültségesésének változásától a különböző diódákon. A húr teljes feszültsége a húr diódáinak számától és az egyes LED-ek szokásos közvetlen vezetési (Uf) feszültségesésétől függ. Például: ha a húr 20 LED-t tartalmaz, Uf = 3,5 VDC közvetlen feszültségeséssel, akkor a húr teljes feszültsége 70 VDC. Mindegyik LED-et egyetlen egyenáramú tápegység látja el. Ebben a konfigurációban az összes dióda azonos értékű áramot kap.
A soros kapcsolat előnyei• egyszerű konfiguráció, egyetlen áramkört tartalmaz;
• az áram aránytalanságának hiánya - a sorozat összes LED-je azonos értékű áramot kap;
• magas rendszerhatékonyság - nem szükséges áramkorlátozó ellenállásokat használni;
• a többi dióda normál működése abban az esetben, ha egyikük rövidzárlat miatt meghibásodik, és a vezeték feszültsége a már nem működő LED-dióda Uf-jével csökken, csökkentve az áramfogyasztást. A lámpa teljes fényereje csak egy LED-del csökken.
A soros kapcsolat hátrányai• nagyon magas kimeneti feszültség fordulhat elő, veszélyes nagy számú LED esetén;
• az egész húr kialszik, ha egy dióda meghibásodik az áramkör szakadása miatt. Ebben a helyzetben egy egyszerű bypass áramkör párhuzamosan csatlakoztatható, lehetővé téve a hibás dióda kihagyását, ezáltal minimalizálva az áramkör megszakításának hatásait.
Hogyan lehet kiszámítani a LED-tápegység szükséges paramétereit?
Az egyenáramú tápegységgel biztonságosan sorba kapcsolható LED-ek maximális számának kiszámításához el kell osztanunk a tápegység maximális kimeneti feszültségét a közvetlen vezetőképességű feszültségesésnél az egyes LED-eken.
Például: ha Uieş. max. = 30VDC, és Vezetés = 3.0V, akkor a LED-ek maximális száma 30/3 = 10. Összesen 10 LED kapcsolható sorba az adott egyenáramú tápegységhez. A tápegység kívánt kimeneti áramának beállításához meg kell vizsgálnunk az alkalmazott LED-ek műszaki specifikációját, ellenőrizve az ajánlott áramértéket. Ezután ugyanolyan optimális áramértékű LED tápegységet választunk.
2. ábra: Párhuzamos kapcsolat.
Hogy néz ki a párhuzamos kapcsolat?
Ilyen esetben példa lehet egy 10 LED-del ellátott lámpa, amelyben öt dióda két sora használható, párhuzamosan összekapcsolva. Ezt a konfigurációt a 2. ábra mutatja.
A LED-ek párhuzamos kapcsolása lehetővé teszi a maximális feszültség csökkentését egymás után és a meghibásodásokkal szembeni ellenállás növelését. A húrban lévő teljes feszültség a soros kapcsolathoz képest csökken, a párhuzamos húrok számával megegyező együtthatóval.
A különböző LED-ek Uf-variációi az egyes húrokban az áramértékek jelentős aránytalanságait okozhatják, ezért mindegyik húrban ellenállást alkalmaznak, amelyek segítenek az aktuális értékek kiegyensúlyozásában. Az áramértéket a különböző húrok között osztják el attól függően, hogy az áramkorlátozó ellenállást milyen jól választották meg.
A párhuzamos csatlakozás előnyei• egyetlen konfigurációhoz szükséges tápegység;
• viszonylag alacsony teljes kimeneti feszültség;
• kiegyenlített áramelosztás lehetősége a LED-ek sorai között az ellenállásérték megfelelő megválasztása esetén.
A párhuzamos csatlakozás hátrányai• az árameloszlás javítható az ellenállások nagyobb fogyasztásának és a rendszer hatékonyságának csökkenésével;
• nagyobb terhelés kockázata az összes diódán, ha a húr egyik diódája megszakad rövidzárlat miatt - a diódáknak nagyobb árammal kell megbirkózniuk, ami valószínűleg mások meghibásodásához vezet a rendszerben. Ennek eredményeként a többi sor diódája láthatóan sötétebb lesz, mert az áram teljes értékét korlátozza az áramellátás aktuális hatékonysága.
• az egész húr kialszik, ha az egyik dióda megszakad az áramkör szakadása miatt, és a többi húrban az áram - számuktól függően - megnő. Ebben a helyzetben egy egyszerű bypass áramkör párhuzamosan csatlakoztatható, lehetővé téve a hibás dióda kihagyását, ezáltal minimalizálva az áramkör megszakításának hatásait.
A LED táp maximális kimeneti feszültségének kiszámítása?
A LED-világítás egyenáramú tápegységének kimeneti áramának meghatározásához az alkalmazott LED-ek áramának optimális értékét meg kell szorozni a húrok számával. Például: ha a LED-ek optimális áramértéke 350mA és két diódasorunk van, akkor a LED-tápegység áramértékének 350 × 2 = 700mA-nak kell lennie.
A párhuzamos konfigurációban az Uf közvetlen vezetés teljes feszültségesését megszorozzuk az egyes húrokban lévő LED-ek számával. Például: ha 2 db 5 diódás húrunk van, és az Uf 3,5 V, akkor a közvetlen vezetés teljes feszültségesése 5 × 3,5 = 17,5 VDC.
3. ábra: Vegyes kapcsolat.
Hogy néz ki a vegyes kapcsolat?
Ebben a konfigurációban a LED-ek a 3. ábra szerinti sorok és oszlopok tömbjének sémájában helyezkednek el.
A vegyes kapcsolat a soros kapcsolatra jellemző problémák némelyikének kiküszöbölésére szolgál, mivel nagyobb számú kapcsolatot adnak a LED-ek közé.
Ennek a kapcsolatnak a sémája hasonló a húrok párhuzamos kötése esetén alkalmazotthoz, azzal a különbséggel, hogy a húrok között kapcsolat lép fel. Az egyes húrok első LED-je párhuzamosan kapcsolódik a többi húr első diódáival. Minden következő dióda - a LED-ekkel a közelben.
A vegyes kapcsolat előnyei• a konfigurációhoz ebben az esetben is csak tápegységre van szükség, mert a kimeneti feszültség a párhuzamos konfigurációhoz képest viszonylag alacsony;
• jellegénél fogva jobban ellenáll a hibáknak;
• nagyobb hatékonyság - általában nincs szükség áramelosztó ellenállások használatára.
A vegyes kapcsolat hátrányai• Áramaránytalanság esetén az ellenállások hozzáadása az áramelosztás egyszerűsítéséhez nem olyan egyszerű, mint a párhuzamos konfigurációnál;
• az egyenetlen árameloszlás a fény és a hő inhomogén eloszlását okozza;
• a sor összes diódája kialszik, ha egyetlen LED dióda meghibásodik rövidzárlat következtében, és a többi sor rendesen világít, de a lámpa fényereje csökken;
• a soron következő diódák meghibásodásának fokozott kockázata, ha egyikük meghibásodás miatt meghibásodik -
Az Aimtec DC tápegységek sikeresen használhatók a fent említett LED-es világítási konfigurációk mindegyikében.
Általános célú változatban kaphatók váltakozó áramú bemeneti feszültséghez, de egyenáramú bemeneti feszültséggel működő modellekként is.