Afortunadamente aquellos que buscan información práctica sobre circuitos eléctricos y cableado de componentes LED han encontrado esta guía primero. Es probable, sin embargo, que ya haya leído la página de Wikipedia sobre los circuitos en serie y en paralelo aquí, tal vez algunos otros resultados de búsqueda en Google sobre el tema y todavía no está claro o quiere información más específica en lo que respecta a los LED. Con años de proporcionar educación LED, formación y explicar el concepto de circuito electrónico a los clientes, hemos reunido y preparado toda la información crítica necesaria para ayudarle a entender el concepto de los circuitos eléctricos y su relación con los LEDs.
Lo primero es lo primero, no dejes que los circuitos eléctricos y el cableado de los componentes LED suenen desalentadores o confusos – la conexión de los LEDs correctamente puede ser simple y fácil de entender si sigues este post. Empecemos con la pregunta más básica…
¿Qué tipo de circuito debo usar?
¿Es uno mejor que el otro…Serie, Paralelo o Serie/Paralelo?
Los requisitos de una aplicación de iluminación a menudo dictan qué tipo de circuito se puede usar, pero si se puede elegir, la forma más eficiente de hacer funcionar los LEDs de alta potencia es usando un circuito en serie con un driver LED de corriente constante. La ejecución de un circuito en serie ayuda a proporcionar la misma cantidad de corriente a cada LED. Esto significa que cada LED del circuito tendrá el mismo brillo y no permitirá que un solo LED acapare más corriente que otro. Cuando cada LED recibe la misma corriente ayuda a eliminar problemas como el desbordamiento térmico.
No se preocupe, un circuito paralelo sigue siendo una opción viable y se utiliza a menudo; más adelante describiremos este tipo de circuito.
Pero primero, vamos a entender lo que es un circuito en serie:
A menudo se denomina «encadenado» o «en bucle», la corriente en un circuito en serie sigue un camino de principio a fin con el ánodo (positivo) del segundo LED conectado al cátodo (negativo) del primero. La imagen de la derecha muestra un ejemplo: Para cablear un circuito en serie como el mostrado, la salida positiva del driver se conecta al positivo del primer LED y desde ese LED se hace una conexión del negativo al positivo del segundo LED y así sucesivamente, hasta el último LED del circuito. Finalmente, la última conexión del LED va del negativo del LED a la salida negativa del driver de corriente constante, creando un bucle continuo o daisy chain.
Aquí tienes unas cuantas viñetas de referencia sobre un circuito en serie:
- La misma corriente fluye a través de cada LED
- El voltaje total del circuito es la suma de los voltajes a través de cada LED
- Si un LED falla, todo el circuito no funcionará
- Los circuitos en serie son más fáciles de cablear y solucionar problemas
- Variar los voltajes a través de cada LED está bien
Alimentar un circuito en serie:
El concepto de bucle no es ningún problema a estas alturas y definitivamente podrías averiguar cómo cablearlo, pero qué tal alimentar un circuito en serie.
El segundo punto anterior dice: «El voltaje total del circuito es la suma de los voltajes a través de cada LED». Esto significa que tienes que suministrar, como mínimo, la suma de los voltajes de avance de cada LED. Vamos a echar un vistazo a esto utilizando el circuito anterior de nuevo como un ejemplo y vamos a suponer que el LED es un Cree XP-L impulsado a 1050mA con una tensión directa de 2,95V. La suma de tres de estos voltajes delanteros del LED es igual a 8,85Vdc. Así que teóricamente, 8,85V es el mínimo voltaje de entrada requerido para conducir este circuito.
Al principio, mencionamos el uso de un controlador de LED de corriente constante porque estos módulos de potencia pueden variar sus voltajes de salida para adaptarse al circuito en serie. A medida que los LEDs se calientan sus voltajes de avance cambian, por lo que es importante utilizar un driver que pueda variar su voltaje de salida, pero mantener la misma corriente de salida. Para una comprensión más profunda de los controladores de LED, eche un vistazo aquí. Pero, en general, es importante asegurarse de que su voltaje de entrada en el conductor puede entregar un voltaje de salida igual o superior a los 8,85V que calculamos anteriormente. Algunos controladores requieren un poco más de entrada para alimentar los circuitos internos del controlador (el BuckBlock Driver necesita una sobrecarga de 2V), mientras que otros tienen características de refuerzo (FlexBlock) que le permiten introducir menos.
Con suerte usted es capaz de encontrar un controlador que puede lograr su circuito de LED con los diodos en serie, sin embargo hay circunstancias que podrían hacer que sea imposible. A veces el voltaje de entrada podría no ser suficiente para alimentar varios LEDs en serie, o tal vez hay demasiados LEDs para tener en serie o simplemente quiere limitar el costo de los controladores de LED. Cualquiera que sea la razón, aquí se explica cómo entender y configurar un circuito de LEDs en paralelo.
Circuito en paralelo:
Mientras que un circuito en serie recibe la misma corriente para cada LED, un circuito en paralelo recibe el mismo voltaje para cada LED y la corriente total para cada LED es la salida total de corriente del driver dividida por el número de LEDs en paralelo.
De nuevo, no te preocupes, aquí veremos cómo cablear un circuito de LEDs en paralelo y eso debería ayudar a unir las ideas.
En un circuito en paralelo todas las conexiones positivas están unidas y de vuelta a la salida positiva del driver de LEDs y todas las conexiones negativas están unidas y de vuelta a la salida negativa del driver. Veamos esto en la imagen de la derecha.
Usando el ejemplo mostrado con un driver de 1000mA de salida, cada LED recibiría 333mA; la salida total del driver (1000mA) dividida por el número de cadenas en paralelo (3).
Aquí hay algunas viñetas de referencia sobre un circuito en paralelo:
- El voltaje a través de cada LED es el mismo
- La corriente total es la suma de las corrientes a través de cada LED
- La corriente de salida total se comparte a través de cada cadena en paralelo
- Se requieren voltajes exactos en cada cadena en paralelo para ayudar a evitar el acaparamiento de corriente
Ahora, vamos a divertirnos un poco y combinarlos y esbozar un Circuito en Serie/Paralelo:
Como su nombre indica un circuito serie/paralelo combina elementos de cada circuito. Empecemos con la parte en serie del circuito. Digamos que queremos hacer funcionar un total de 9 LEDs Cree XP-L a 700mA cada uno con 
un voltaje de 12Vdc; el voltaje delantero de cada LED a 700mA es de 2,98Vdc. La regla número 2 de las viñetas del circuito en serie demuestra que 12Vdc no es suficiente voltaje para hacer funcionar los 9 LEDs en serie (9 x 2.98= 26.82Vdc). Sin embargo, 12Vdc es suficiente para hacer funcionar tres en serie (3 x 2,98= 8,94Vdc). Y, a partir de la regla número 3 de los circuitos en paralelo, sabemos que la salida total de corriente se divide por el número de cadenas en paralelo. Así que, si usamos un BuckBlock de 2100mA y tenemos tres cadenas paralelas de 3 LEDs en serie, entonces los 2100mA se dividirían entre tres y cada serie recibiría 700mA. La imagen de ejemplo muestra esta configuración.
Si usted está tratando de configurar una matriz de LEDs esta herramienta de planificación de circuitos LED le ayudará a decidir qué circuito utilizar. De hecho, le ofrece varias opciones diferentes de circuitos en serie y en serie/paralelo que podrían funcionar. Todo lo que necesita saber es su voltaje de entrada, el voltaje delantero del LED y cuántos LEDs desea utilizar.
La desventaja de múltiples cadenas de LEDs:
Una cosa a tener en cuenta sobre la ejecución de circuitos en paralelo y en serie/paralelo es que si una cadena o un LED se quema, el LED/cadena será entonces cortado del circuito por lo que la carga de corriente extra que iba a ese LED será entonces distribuida al resto. Esto no es un gran problema con matrices más grandes, ya que la corriente se dispersará en cantidades más pequeñas, pero ¿qué pasa con un circuito con sólo 2 leds/cadenas? La corriente se duplicaría para el LED/cadena restante, lo que podría suponer una carga superior a la que el LED puede soportar, lo que daría lugar a que se quemara y arruinara el LED. Asegúrese de tener siempre esto en mente e intente tener una configuración que no arruine todos sus LEDs si uno se quema.
Otro problema potencial es que incluso cuando los LEDs provienen del mismo lote de producción (mismo binning) el voltaje delantero puede tener una tolerancia del 20%. La variación de los voltajes en las distintas cadenas hace que la corriente no se divida por igual. Cuando una cadena consume más corriente que otra, los LEDs que están siendo sobrealimentados se calentarán y sus voltajes delanteros cambiarán más, resultando en un reparto más desigual de la corriente; esto se llama desbordamiento térmico. Hemos visto muchos circuitos configurados de esta manera que funcionan bien, pero hay que tener cuidado. Para más información sobre este concepto y formas de ayudar a evitarlo (espejo de corriente) hay un gran artículo aquí dentro de LEDmagazine.com.