Podrobné vysvetlenie 4 režimov pripojenia pre LED ovládače
V súčasnosti väčšina LED produktov používa režim riadenia konštantným prúdom, aby zodpovedal prevádzkovým charakteristikám LED diód. Aby sa splnili požiadavky rôznych návrhov obvodov, bežné režimy zapojenia LED diód sa delia hlavne na štyri typy: sériové, paralelné, sériovo-paralelné a pole. Každý režim má svoje vlastné charakteristiky štruktúry obvodu, výhody a obmedzenia použitia, ktoré budú podrobnejšie rozobrané nižšie.
1. Režim sériového pripojenia
Základnou štruktúrou sériového zapojenia je prepojenie LED diód koncovými bodmi za sebou, čím sa vytvorí uzavretá slučka. Z hľadiska prevádzkových charakteristík sú hlavnými výhodami tohto spôsobu zapojenia jednoduchá štruktúra obvodu, pohodlné zapojenie a prúd pretekajúci všetkými LED diódami je počas prevádzky úplne konzistentný. Keďže LED diódy sú typické prúdové zariadenia, konzistentnosť prúdu môže priamo zabezpečiť rovnomernú intenzitu svetla každej LED diódy, čím sa zabráni rozdielom v jase.
Treba poznamenať, že typ napájacieho zdroja ovplyvní rozsah poruchy sériového obvodu: ak sa použije napájací zdroj s konštantným napätím a jedna z LED diód je skratovaná, prúd v celom obvode sa prudko zvýši. Keď prúd prekročí menovitú nosnosť LED diódy, najprv sa poškodia zariadenia okolo skratovanej LED diódy a potom sa postupne poškodia všetky nasledujúce LED diódy. Ak sa použije napájací zdroj s konštantným prúdom, aj keď je jedna z LED diód skratovaná, prúd v obvode môže zostať konštantný a neovplyvní ostatné LED diódy. Avšak bez ohľadu na zvolený režim napájania, pokiaľ dôjde k prerušeniu obvodu LED diódy, celý svetelný reťazec sa nemôže rozsvietiť.
2. Režim paralelného pripojenia
Štrukturálna charakteristika paralelného zapojenia spočíva v tom, že konce všetkých LED diód sú zbiehavé a prepojené, to znamená, že anódy všetkých LED diód sú spojené dohromady a katódy sú spojené dohromady. V tomto režime zapojenia je napätie na každej LED dióde úplne rovnaké, ale prúd pretekajúci každou LED diódou nie je nevyhnutne konzistentný – aj keď sú vybrané LED diódy rovnakého modelu a šarže špecifikácií, rozloženie prúdu bude nerovnomerné kvôli malým rozdielom vo výrobe a výrobných procesoch. Nerovnomerné rozloženie prúdu priamo ovplyvní životnosť LED diód. LED diódy s nadmerným prúdom budú rýchlejšie starnúť, ich životnosť sa výrazne skráti a po dlhodobom používaní sa ľahko vyhoria.
Z hľadiska zložitosti obvodu je paralelný režim zapojenia podobný sériovému režimu zapojenia, pričom oba majú jednoduché štruktúry obvodu, ale spoľahlivosť nie je vysoká. Najmä v scenároch s veľkým počtom LED diód sa pravdepodobnosť poruchy výrazne zvyšuje.
Treba poznamenať, že paralelný režim zapojenia má požiadavky na nízke napätie a je vhodnejší pre scenáre riadenia s nízkym napätím, ale existujú dva kľúčové problémy: po prvé, rozdiel v úbytku napätia v priame smere rôznych LED diód povedie k nekonzistentnému jasu, čo ovplyvňuje svetelný efekt; po druhé, vplyv poruchy je špecifický – ak je jedna LED dióda skratovaná, spôsobí to skrat celého obvodu a všetky LED diódy nemôžu normálne fungovať; ak je jedna LED dióda prerušená, pri použití riadenia s konštantným prúdom sa prúd pôvodne pridelený tejto LED dióde prekrýva s ostatnými LED diódami, čo vedie k poškodeniu zostávajúcich LED diód nadmerným prúdom, zatiaľ čo použitie riadenia s konštantným napätím neovplyvní normálnu prevádzku celého obvodu LED diód.
Sériovo-paralelný kombinovaný režim je kombináciou sériového a paralelného zapojenia. Jeho štandardná štruktúra je takáto: najprv sa niekoľko LED diód zapojí sériovo, čím sa vytvorí vetva, a potom sa viacero takýchto sériových vetiev zapojí paralelne k obom koncom napájacieho zdroja LED diód. Za predpokladu, že parametre jednotlivých LED diód sú v podstate konzistentné, tento režim zapojenia môže zabezpečiť, že napätie všetkých paralelných vetiev je rovnaké a prúd v každej sériovej vetve je rovnomerný, čo nielen zohľadňuje výhodu konzistentnosti prúdu sériového zapojenia, ale tiež integruje charakteristiky stability obvodu paralelného zapojenia.
Treba poznamenať, že hlavnou výhodou sériovo-paralelného kombinovaného režimu je zlepšenie spoľahlivosti, obzvlášť vhodné pre scenáre s vysokovýkonnými svietidlami s veľkým počtom LED diód. Keď sa v sériovej vetve vyskytne porucha LED diódy, ovplyvní to iba vyžarovanie svetla tejto vetvy a ostatné vetvy môžu stále fungovať normálne. V porovnaní s jednoduchým sériovým a paralelným režimom je rozsah vplyvu poruchy výrazne znížený. V súčasnosti väčšina vysokovýkonných LED svietidiel (ako sú LED reflektory, priemyselné a banské LED svietidlá atď.) používa sériovo-paralelný kombinovaný režim, ktorý dokáže nielen uspokojiť vysoký svetelný dopyt, ale aj zabezpečiť spoľahlivosť používania.
Hlavnou myšlienkou návrhu režimu zapojenia poľa je „skupinová redundancia“. Jeho typická štruktúra je: vytvorí sa vetva s 3 LED diódami ako skupina a každá skupina vetiev je pripojená k trom rôznym výstupným svorkám Ua, Ub a Uc ovládača. Z hľadiska pracovnej logiky, keď sú všetky 3 LED diódy vo vetve normálne, 3 LED diódy vyžarujú svetlo súčasne; aj keď 1 alebo 2 LED diódy vo vetve zlyhajú, zvyšné LED diódy môžu stále fungovať normálne, čím sa zabezpečí, že aspoň jedna LED dióda v každej skupine vyžaruje svetlo.
