Parallele und serielle Verdrahtung - Grundlagen der LEDs
LED-Technologie - die neueste Beleuchtungstechnologie, die die Beleuchtung von Häusern, Straßen, öffentlichen Plätzen und Verkehrsmitteln verändert hat. Ihre Verwendung weist eine Reihe von Merkmalen in Bezug auf die Anschlussarten auf: Reihenschaltung von LEDs, Parallelschaltung oder gemischt. Jede dieser Arten hat Vor- und Nachteile. Die serielle Variante ermöglicht den Anschluss an ein Hochspannungsnetz, hat aber den Nachteil der Unzuverlässigkeit. Auch die anderen Arten haben ihre Vor- und Nachteile.
Parallelschaltung
Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Mikroelement, dessen Leistung von vielen Parametern abhängt. Fehler in der Mikrotechnik führen dazu, dass die Volt-Ampere-Kennlinie jeder einzelnen LED unterschiedlich ist. Daher ist die Ansprechschwelle ("Einschaltung") aller Dioden gleichzeitig unterschiedlich. Dies ist nach den Qualitätsnormen zulässig und muss bei der Erstellung von Schaltplänen berücksichtigt werden. Die Parallelschaltung der LEDs erfordert genau diese Einstellung zur gleichzeitigen Ansteuerung.
Der Schaltplan zeigt, dass für jede LED ein anderer Widerstand gewählt wird. Die Widerstände R1-R6 regeln im eingestellten Zustand den Betrieb des gesamten Systems. Die Auslöseschwelle jeder Diode liegt zwischen 2,5 und 3,0 Volt, so dass die Widerstände müssen an jede Diode angepasst werden. für jede Diode.
Die Unterspannungskennlinie ist ein positiver Wert. Der Ansteuerungspegel einer einzelnen LED beträgt bis zu 3,0 V, so dass die gesamte Leuchtenbaugruppe für Niederspannung ausgelegt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Parallelschaltung ist die "Überlebensfähigkeit" dieser Variante. Wenn eine LED ausfällt, funktioniert das System weiter und liefert Licht.
Diese Qualität wird in Mini-Geräten verwendet, wenn die Miniaturisierung wichtig ist und sie auf Batterie-"Tabletten" montiert werden. Diese Art von Kunsthandwerk wird häufig von der Industrie hergestellt und ist für kleine Aufgaben bestimmt - lokale Beleuchtung, Werbezwecke usw.
Vorteile und Nachteile
Vorteile Die Vorteile der Parallelschaltung sind: niedrige Versorgungsspannung, die den Bau von Miniaturgeräten ermöglicht; hohe "Überlebensfähigkeit" des Systems, da jede Diode direkt mit der Stromquelle verbunden ist. Benachteiligungen - Die Notwendigkeit, jede LED zu konfigurieren, was zu einer Erhöhung der Anzahl der Elemente (Widerstände) führt; die Notwendigkeit einer separaten Stromquelle (oder eines Treibers) bei der Verwendung von Allzweckstromnetzen.
Reihenschaltung
Wenn die LEDs in der Schaltung in Reihe geschaltet sind, werden die einzelnen Schaltungseinstellungen für jede LED separat eliminiert. Aber es hat seine eigenen Besonderheiten.
Die Schaltung wird mit einem einzigen Widerstand aufgebaut und alle Dioden werden gleichzeitig angesteuert. Der Vorteil dieser Verbindung ist, dass sie komponentenarm und einfach ist. Der Nachteil ist die geringe "Überlebensfähigkeit": Wenn eine Diode ausfällt, wird das gesamte System abgeschaltet.
Der serielle Anschluss von LED-Leuchten ermöglicht die Verwendung von Hochspannungsnetzteilen. In der Regel handelt es sich um stationäre Beleuchtungskörper für verschiedene Anwendungen, die mit dem normalen öffentlichen Stromnetz betrieben werden..
12-V-LED-Systeme
LED-Produkte, die für 12 V ausgelegt sind, gehören in der Regel in die Klasse der Autobeleuchtung. Das Kfz-Netz verfügt über Stabilisatoren, so dass ein Spannungsausgleich nicht erforderlich ist. LED-Beleuchtung in Autos ist mittlerweile sehr beliebt - viele Unternehmen verwenden LED-Beleuchtung in ihren Modellen, um die Straße zu beleuchten, Alarmsysteme zu bedienen, den Innenraum, den Kofferraum und das Armaturenbrett zu beleuchten. Die Verwendung von LEDs in Fahrzeugen hat jedoch zu einem Preisanstieg bei den Beleuchtungselementen geführt, insbesondere bei den Scheinwerfern und Signalgebern. Bei einigen Premium-Modellen sind die Kosten für einen Scheinwerferblock vergleichbar mit dem Preis für ein preiswertes Auto.
Außerdem werden 12-Volt-LEDs im Baugewerbe und in der Wohnungseinrichtung verwendet. Oft handelt es sich um LED-Streifen, die nicht nur einen Raum beleuchten, sondern auch Lichtinstallationen schaffen. Dies erfordert die Installation von Abspanntransformatoren oder Treibern, die an das Hausstromnetz angeschlossen werden, um einen dauerhaften Betrieb der Dioden zu gewährleisten.
220 V LED-Systeme
Solche Diodensysteme sind am weitesten verbreitet. Die an 220 V in Reihe geschalteten LEDs werden für die Beleuchtung großer Räume, leistungsstarke Scheinwerfer, Straßenbeleuchtung, Signalanlagen auf Flughäfen usw. verwendet.
Die oben beschriebene 220-V-Verkettung ist die einfachste Art, eine Kette von Dioden mit einer geringen Anzahl von Bauteilen zu verbinden.
Gemischter LED-Anschluss
Diese Art der Schaltung nutzt die Vorteile der Parallel- und Reihenschaltung von LEDs. Der gemischte (oder hybride) Anschluss wird in komplexen LED-Systemen mit einer großen Anzahl von Lichtpunkten und einer Kombination aus leistungsstarken engstrahlenden Leuchten und diffusem Licht verwendet.
Die gemischte Verdrahtung kombiniert die Vorteile der parallelen und der seriellen Verdrahtung, um die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu erhöhen: Wenn eine Diode ausfällt, bleibt das gesamte System betriebsbereit und die verbleibenden LEDs werden nicht überlastet und verlieren nicht ihre Lebensdauer.
Häufige Verbindungsfehler
Eine LED ist ein Stromelement, das auf eine Erhöhung des Stromflusses "schmerzhaft" reagiert. Dies muss bei der Entwicklung von Systemen, die LEDs enthalten, berücksichtigt werden, da es viele Elemente gibt, die den Betrieb der Dioden und ihre Lebensdauer beeinflussen. Dies ist ein häufiger Fehler bei batteriebetriebenen LED-Systemen: Wenn die Batterie nicht stark genug ist, wird der Stromfluss durch ihren Innenwiderstand begrenzt, was verhindert, dass die Dioden ihre Stromgrenze überschreiten und einen Ausfall verursachen.
Für Systeme mit Dioden gelten in Reihe geschaltete Dioden als die besten. Sie sind einfach zu konstruieren und herzustellen, in ihrer Anzahl gering, zuverlässig im Betrieb und ermöglichen den Anschluss an Hochspannungsquellen, ohne dass ein Abspanntransformator erforderlich ist.
Parallel gekoppelte Systeme haben natürlich den Vorteil, dass sie in miniaturisierten Anwendungen eingesetzt werden können. Sie benötigen jedoch Stromquellen mit niedriger Spannung.
Um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von LED-Systemen zu erhöhen, werden Stabilisatoren und Treiber eingesetzt, um Konstruktionsfehler zu vermeiden und alle Arten von Verbindungen zu ermöglichen.
Aktuelles Video: Warum Dioden in Reihe und parallel geschaltet werden.
Die Wahl des richtigen Treibers
Treiber sind elektronische Stromversorgungen, die beim Anschluss von Dioden verwendet werden, die empfindlich auf Überstrom reagieren. Diese Geräte basieren hauptsächlich auf dem Prinzip der Pulsweitenmodulation (PWM), die eine maximale Effizienz des Systems und eine automatische Stromregelung gewährleistet. Bei der Auswahl des richtigen Fahrer LED-Schaltung werden die folgenden Punkte berücksichtigt:
- Eingangs- und Ausgangsspannung
- Ausgangsstrom;
- Ausgangsleistung;
- Grad des Schutzes vor der Umwelt.
Die Eingangs- und Ausgangsspannungen entsprechen den Anforderungen der Netzparameter: AC oder DC (220 V Hausnetz - AC, 12 V Autonetz - DC). Der Laststrom wird aus der Anzahl der LEDs und deren Stromdaten berechnet. Die Ausgangsleistung wird durch die Leistung des gesamten Stromkreises bestimmt. Der Schutzgrad hängt davon ab, ob die Leuchte im Freien oder in Innenräumen aufgestellt wird.
