Anàlisi de sèries LED vs. circuits de controladors paral·lels

En Il·luminació LEDdisseny, l'elecció del circuit del controlador determina directament la uniformitat de la brillantor, l'estabilitat operativa i la vida útil general. Les configuracions en sèrie i en paral·lel són els dos enfocaments més fonamentals per conduir LED. Tot i que els seus principis poden semblar senzills, cadascun té avantatges i limitacions diferents. Aquest article examina les diferències entre la sèrie LED i la paral·lelCircuits de conductors des de tres perspectives-principis de treball, característiques clau i reptes de disseny-oferint als enginyers una guia clara per a la selecció.

1. Configuració de la sèrie LED

En una configuració en sèrie, el nombre de LED està limitat per la tensió de sortida màxima del controlador. Per exemple, si la tensió màxima és de 40 V, el nombre de LED que es poden connectar en sèrie depèn de la tensió directa de cada LED blanc. Normalment, això permet conduir aproximadament entre 10 i 13 LED blancs en sèrie.

El corrent de conducció normalment oscil·la entre 10 mA i 350 mA en funcionament continu. Un avantatge clau d'aquesta configuració és que tots els LED de la cadena de sèrie comparteixen el mateix corrent, permetent que tota la cadena s'alimenti a través d'un sol camí de corrent.

Inconvenients

Quan l'espai de PCB és limitat-especialment en dissenys d'alta-potència-, la densitat actual de les traces de coure pot esdevenir un problema crític. A més, si un únic LED blanc falla en una cadena en sèrie, tots els LED s'apagaran.

Des del punt de vista del disseny, si hi ha n LED blancs en sèrie, la tensió d'alimentació s'ha d'augmentar a n × VF. Això requereix una topologia de convertidor augmentada (-amunt). Mitjançant l'ús d'un inductor, la rampa de corrent es pot controlar amb precisió, cosa que ajuda a limitar els corrents transitoris no controlats i redueix l'EMI. A la figura 1 es mostra una topologia de reforç típica.

2. Configuració LED paral·lel

En una configuració paral·lela, el nombre de LED blancs en una matriu determinada està limitat per la capacitat del paquet del controlador i els pins del connector disponibles. A més, cada LED s'ha de controlar de manera individual-per garantir una correcta concordança de corrent a tota la matriu, la qual cosa és fonamental per a un rendiment coherent en aplicacions específiques.

A la pràctica, un desajust actual de més del 10% entre dos LED blancs pot degradar notablement la qualitat de la imatge d'una pantalla LCD en color quan els LED s'utilitzen com a font de llum de fons.

Un altre avantatge de la configuració en paral·lel és que pot aprofitar la tecnologia de bomba de càrrega. Mitjançant dos condensadors ceràmics, es pot transferir energia de la bateria a la matriu de LED blanc. A la figura 2 es mostra un diagrama de blocs d'un controlador LED basat en una bomba de càrrega. Amb un disseny de font de corrent-optimitzat, aquest tipus de controlador pot regular el corrent del LED independentment de les variacions de la tensió directa i el subministrament d'entrada, garantint una il·luminació estable i constant.

3. Comparació de la sèrie LED i els circuits de controladors paral·lels

Per al disseny del controlador de LED, normalment es consideren dues topologies principals: convertidors de reforç i bombes de càrrega. La clau per seleccionar entre ells rau en l'avaluació de tots els factors de disseny rellevants per a una aplicació determinada.

Un paràmetre important dels controladors LED blancs basats en la bomba de càrrega és el soroll. Com que els condensadors es carreguen i es descarreguen contínuament, les bombes de càrrega tendeixen a generar grans pics de corrent, que poden introduir soroll al sistema. Per mitigar aquest efecte, cal un filtrat d'entrada d'alt rendiment-.

En canvi, els convertidors de reforç basats en inductor-poden generar interferències electromagnètiques (EMI) a causa de la presència d'inductors. En molts casos, ajustar la freqüència de commutació pot ajudar a reduir les interferències, encara que la freqüència òptima depèn de les condicions de funcionament del convertidor.

Conclusió

No hi ha una "millor" opció absoluta entre configuracions en sèrie i paral·leles-la solució òptima depèn dels requisits específics de l'aplicació i del disseny.

Les configuracions de sèrie excel·lent en la consistència actual i la controlabilitat EMI, la qual cosa les fa{0}}adequades per a aplicacions d'il·luminació de mitjana- a alta-potència que exigeixen una gran uniformitat. D'altra banda, les configuracions paral·leles ofereixen avantatges com ara el funcionament de baixa-tensió, una millor tolerància a errors i una mida compacta, cosa que les fa més adequades per a dispositius electrònics de consum i dispositius portàtils.

Una comprensió clara de les característiques bàsiques d'ambdues topologies-combinada amb les limitacions pràctiques d'enginyeria-permet als dissenyadors desenvolupar productes d'alta-qualitat que aconsegueixin l'equilibri adequat entre rendiment i cost.