Explicación detallada de 4 modos de conexión para controladores LED
Actualmente, a maioría dos produtos LED adoptan un modo de accionamento de corrente constante para axustarse ás características de funcionamento dos LED. Para satisfacer as necesidades dos diferentes deseños de circuítos, os modos de conexión comúns dos LED divídense principalmente en catro tipos: serie, paralelo, combinación serie-paralelo e matriz. Cada modo ten as súas propias características de estrutura de circuíto, vantaxes de aplicación e limitacións, que se explicarán en detalle a continuación.
1. Modo de conexión en serie
A estrutura central da conexión en serie consiste en conectar os LED extremo con extremo en secuencia para formar un bucle pechado. En canto ás características de funcionamento, as principais vantaxes deste modo de conexión son a estrutura de circuíto sinxela, a cómoda operación de conexión e a total coherencia da corrente que flúe a través de todos os LED durante o funcionamento. Dado que os LED son dispositivos típicos de tipo corrente, a consistencia da corrente pode garantir directamente a intensidade luminosa uniforme de cada LED, evitando diferenzas de brillo.
Cómpre sinalar que o tipo de fonte de alimentación de accionamento afectará o rango de impacto de fallos do circuíto en serie: se se usa unha fonte de alimentación de accionamento de tensión constante, cando un dos LED está en curtocircuíto, a corrente de todo o circuíto aumentará bruscamente. Cando a corrente supera o valor nominal do soporte do LED, os dispositivos arredor do LED en curtocircuíto danaranse primeiro e, a continuación, todos os LED posteriores danaranse un tras outro; se se usa unha fonte de alimentación de accionamento de corrente constante, mesmo se un dos LED está en curtocircuíto, a corrente do circuíto pode permanecer constante e non afectará aos outros LED. Non obstante, independentemente do modo de accionamento adoptado, sempre que se produza un fallo de circuíto aberto do LED, non se pode acender toda a cadea de luces.
2. Modo de conexión paralela
A característica estrutural da conexión en paralelo é que os extremos de todos os LED converxen e se conectan respectivamente, é dicir, os ánodos de todos os LED están conectados entre si e os cátodos están conectados entre si. Neste modo de conexión, a tensión en cada LED é completamente igual, pero a corrente que flúe a través de cada LED non é necesariamente consistente; mesmo se se seleccionan LED do mesmo modelo e lote de especificacións, a distribución da corrente será desigual debido a pequenas diferenzas nos procesos de produción e fabricación. A distribución desigual da corrente afectará directamente á vida útil dos LED. Os LED con corrente excesiva envellecerán aceleradamente, a súa vida útil acurtarase considerablemente e queimaranse facilmente despois dun uso a longo prazo.
En termos de complexidade de circuítos, o modo de conexión en paralelo é similar ao modo de conexión en serie, xa que ambos son estruturas de circuítos sinxelas, pero a fiabilidade tampouco é alta. Especialmente en escenarios cun gran número de LEDs, a probabilidade de fallo aumentará significativamente.
Cómpre sinalar que o modo de conexión en paralelo ten requisitos de baixa tensión e é máis axeitado para escenarios de condución de baixa tensión, pero hai dous problemas clave: primeiro, a diferenza na caída de tensión directa de diferentes LED levará a un brillo inconsistente, afectando o efecto luminoso; segundo, o impacto do fallo é especial: se un LED está en curtocircuíto, provocará un curtocircuíto de todo o circuíto e todos os LED non poderán funcionar normalmente; se un LED está en circuíto aberto, ao usar un accionamento de corrente constante, a corrente asignada orixinalmente a este LED superpoñerase aos LED restantes, o que provocará danos por sobrecorrente nos LED restantes, mentres que o uso dun accionamento de tensión constante non afectará o funcionamento normal de todo o circuíto LED.
O modo de combinación serie-paralelo é unha combinación de conexións en serie e paralelo. A súa estrutura estándar é: primeiro, conéctanse varios LED en serie para formar unha rama e, a continuación, conéctanse varias ramas en serie en paralelo a ambos os extremos da fonte de alimentación do LED. Partindo da premisa de que os parámetros dos LED individuais son basicamente consistentes, este modo de conexión pode garantir que a tensión de todas as ramas paralelas sexa igual e que a corrente en cada rama en serie sexa uniforme, o que non só ten en conta a vantaxe da consistencia da corrente do modo de conexión en serie, senón que tamén integra as características de estabilidade do circuíto do modo de conexión en paralelo.
Cómpre sinalar que a principal vantaxe do modo de combinación serie-paralelo é a mellora da fiabilidade, especialmente axeitado para escenarios de lámpadas de alta potencia cun gran número de LEDs. Cando se produce un fallo do LED nunha rama en serie, só afectará á emisión de luz desa rama e as outras ramas aínda poden funcionar con normalidade. En comparación cos modos simples en serie e paralelo, o rango de impacto do fallo redúcese considerablemente. Na actualidade, a maioría das lámpadas LED de alta potencia (como os focos LED, as lámpadas LED industriais e mineiras, etc.) adoptan o modo de combinación serie-paralelo, que non só pode satisfacer a demanda luminosa de alta potencia, senón que tamén garante a fiabilidade do uso.
A idea central do deseño do modo de conexión de matriz é a "redundancia de grupo". A súa estrutura típica é: formar unha rama con 3 LED como grupo, e cada grupo de ramas está conectado aos tres terminais de saída diferentes Ua, Ub e Uc do controlador respectivamente. Desde a perspectiva da lóxica de funcionamento, cando os 3 LED dunha rama están normais, os 3 LED emiten luz ao mesmo tempo; mesmo se 1 ou 2 LED da rama fallan ao abrirse, os LED restantes aínda poden funcionar normalmente, garantindo así que polo menos un LED de cada grupo emita luz.
