Grundlagen der Parallel- und Reihenschaltung von LEDs
Die LED-Technologie ist die neueste Errungenschaft in der Beleuchtungstechnik, die die Beleuchtung von Wohnungen, Straßen, öffentlichen Plätzen und Verkehrsmitteln verändert hat. Ihre Anwendung weist je nach Anschlussart eine Reihe von Merkmalen auf: Reihenschaltung von LEDs, parallel oder gemischt. Jeder dieser Typen hat positive und negative Seiten. Seriell ermöglicht den Anschluss an ein Hochspannungsnetz, und der Nachteil ist die Unzuverlässigkeit. Auch andere Typen haben ihre Vor- und Nachteile.
Parallele Verbindung
Leuchtdiode (LED, LED) ist ein Mikroelement, dessen Betrieb von vielen Parametern abhängt. Fehler in der Mikrotechnik führen dazu, dass die Strom-Spannungs-Kennlinie jeder einzelnen LED unterschiedlich ist. Daher ist die Schwelle für den Betrieb ("Einschalten") aller Dioden gleichzeitig unterschiedlich. Dies ist durch Qualitätsnormen erlaubt und muss beim Aufbau elektrischer Schaltungen berücksichtigt werden. Die Parallelschaltung von LEDs erfordert genau diese Einstellung für deren gleichzeitigen Betrieb.
Der Schaltplan zeigt, dass für jede LED ein eigener Widerstand ausgewählt wird. Beim Einstellen regeln die Widerstände R1-R6 den Betrieb des gesamten Systems. Die Schwelle für jede Diode liegt daher im Bereich von 2,5–3,0 Volt Widerstände müssen ausgewählt werden für jede Diode.
Ein positiver Indikator ist die Niederspannungskennlinie. Der Triggerpegel einer einzelnen LED beträgt bis zu 3,0 V, sodass der gesamte Lichtknoten für Niederspannung ausgelegt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Parallelschaltung ist die „Überlebensfähigkeit“ dieser Option. Fällt ein LED-Element aus, arbeitet das System weiter und sorgt für Beleuchtung.
Diese Qualität wird in Mini-Geräten verwendet, wenn es auf Miniaturisierung ankommt, und sie werden auf wiederaufladbaren "Tablets" montiert. Solche Handwerke werden von der Industrie in großem Umfang hergestellt und sind für kleine Aufgaben bestimmt - lokale Beleuchtung, für Werbezwecke usw.
Vorteile und Nachteile
Vorteile Parallelschaltung von LEDs sind: Niederspannungsschaltungsversorgung, die es ermöglicht, Miniaturgeräte zu bauen; hohe "Überlebensfähigkeit" des Systems, da jede Diode direkt mit der Stromquelle verbunden ist. Nachteile – die Notwendigkeit, jede LED abzustimmen, was zu einer Erhöhung der Anzahl der Elemente (Widerstände) führt; die Notwendigkeit einer separaten Stromquelle (oder eines Treibers) bei der Verwendung von Allzweck-Stromnetzen.
Serienverbindung
Bei Reihenschaltung von LEDs im Stromkreis sind individuelle Schaltungseinstellungen für jede LED ausgeschlossen. Aber es gibt auch einige Besonderheiten.
Die Schaltung ist mit einem Widerstand konfiguriert und alle Dioden werden gleichzeitig aktiviert.Der Vorteil dieser Verbindung ist ihr geringer Komponentengehalt und ihre Einfachheit. Der Nachteil ist die geringe „Überlebensfähigkeit“: Fällt eine SD aus, wird das gesamte System abgeschaltet.
Der serielle Anschluss von LED-Geräten ermöglicht den Einsatz von Hochvolt-Stromquellen. In der Regel sind dies stationäre Beleuchtungskörper für verschiedene Zwecke, die normale öffentliche Stromnetze verwenden..
12 V LED-Systeme
LED-Geräte, ausgelegt für 12 V, gehören in der Regel zur Klasse der Fahrzeugleuchten. Das Autonetz verfügt über Stabilisatoren, sodass kein Spannungsausgleich erforderlich ist. LED-Beleuchtung in Autos ist populär geworden - viele Unternehmen verwenden LED-Beleuchtung in großem Umfang in Modellen für Straßenbeleuchtung und Alarmbetrieb, Innenbeleuchtung, Kofferraum- und Armaturenbrettbeleuchtung. Die Verwendung von LEDs in Autos hat jedoch zu einer Verteuerung von Beleuchtungselementen geführt, insbesondere von Scheinwerfern und Signallichtblöcken. Bei einigen Premium-Modellen sind die Kosten für einen Blockscheinwerfer mit dem Preis eines günstigen Autos vergleichbar.
Außerdem werden 12-Volt-LED-Dioden beim Bau und bei der Dekoration von Wohngebäuden verwendet. Oft handelt es sich dabei um LED-Streifen, die nicht nur den Raum erhellen, sondern auch Lichtinstallationen erzeugen. Dies erfordert die Installation von Abwärtstransformatoren oder Treibern, die an das Hausnetz angeschlossen sind und einen langfristigen Betrieb der Dioden gewährleisten.
220 V LED-Systeme
Solche Diodensysteme sind am gebräuchlichsten. 220-V-Daisy-Chain-LEDs werden zur Beleuchtung großer Räume, Hochleistungsstrahler, Straßenbeleuchtung, Flughafensignalanlagen usw. verwendet.
Die hier gezeigte 220-V-Reihenschaltung ist die einfachste Art, eine Diodenkette mit einer geringen Anzahl von Komponenten zu verbinden.
Gemischter Anschluss von LEDs
Diese Art der Schaltung nutzt die Vorteile der Parallel- und Reihenschaltung von LEDs. Eine gemischte (oder hybride) Verbindung wird in komplexen LED-Systemen verwendet, die eine große Anzahl von Lichtpunkten haben und leistungsstarke schmale Leuchten und diffuses Licht kombinieren.
Mischschaltungen nutzen die Vorteile von Parallel- und Reihenschaltungen, um die Zuverlässigkeit des gesamten Systems zu erhöhen: Wenn eine der Dioden durchbrennt, bleibt die gesamte Schaltung in Betrieb, während die restlichen LEDs keine Überspannung erfahren und ihre Ressourcen schonen.
Häufige Verbindungsfehler
Die LED ist ein Stromelement, das auf Erhöhungen des fließenden Stroms „schmerzhaft“ reagiert. Dies sollte bei der Erstellung von Systemen mit LEDs berücksichtigt werden, bei denen viele Elemente den Betrieb von Dioden und ihre Lebensdauer beeinflussen. Dies ist ein häufiger Fehler und gilt für batteriebetriebene LED-Systeme: Wenn die Batterie nicht stark genug ist, wird der fließende Strom durch ihren Innenwiderstand begrenzt, wodurch die Grenzwerte der Stromkennlinien nicht überschritten werden können die Dioden und führt nicht zu deren Ausfall.
Für Systeme mit Dioden gilt die Reihenschaltung als die beste. Sie sind einfach zu entwerfen und herzustellen, haben ein niedriges Element, sind zuverlässig im Betrieb und ermöglichen den Anschluss an Hochspannungsquellen ohne Verwendung von Abwärtstransformatoren.
Natürlich haben Systeme mit Parallelschaltung ihre Vorteile - die Möglichkeit, Miniaturgeräte zu verwenden.Sie benötigen jedoch Niederspannungsstromquellen.
Stabilisatoren und Treiber werden verwendet, um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von LED-Systemen zu erhöhen, wodurch Konstruktionsfehler vermieden und alle Arten von Verbindungen verwendet werden können.
Themenvideo: Warum Dioden in Reihe und parallel geschaltet werden.
Auswahl des richtigen Treibers
Treiber sind elektronische Netzteile, die beim Anschluss von LEDs verwendet werden, die empfindlich auf Überströme reagieren. Diese Geräte basieren hauptsächlich auf den Prinzipien der Pulsweitenmodulation (PWM), die eine maximale Systemeffizienz und automatische Stromregelung gewährleistet. Bei der Wahl des Richtigen Treiber Für das LED-Schema wird Folgendes berücksichtigt:
- Eingangs- und Ausgangsspannung;
- Ausgangsstrom;
- Ausgangsleistung;
- Grad an Schutz vor der Umgebung.
Die Eingangs- und Ausgangsspannungen entsprechen den Anforderungen der Netzparameter: AC oder DC (Hausnetz 220 V - AC, Autonetz 12 V - DC). Der Laststrom errechnet sich aus der Anzahl der LEDs und deren Stromdaten. Die Ausgangsleistung wird durch die Leistung der gesamten Schaltung bestimmt. Die Schutzart hängt davon ab, wo sich die Lampe befindet - im Freien oder im Innenbereich.
