Par chance, ceux qui recherchent des informations pratiques sur les circuits électriques et le câblage des composants LED ont trouvé ce guide en premier. Il est cependant probable que vous ayez déjà lu la page Wikipédia sur les circuits en série et en parallèle ici, peut-être quelques autres résultats de recherche Google sur le sujet et que vous ne soyez toujours pas sûr ou que vous souhaitiez des informations plus spécifiques sur les LED. Avec des années d’éducation et de formation sur les LED et d’explication du concept de circuit électronique aux clients, nous avons rassemblé et préparé toutes les informations critiques nécessaires pour vous aider à comprendre le concept de circuits électriques et leur relation avec les LED.
Première chose, ne laissez pas les circuits électriques et le câblage des composants LED vous sembler intimidants ou déroutants – connecter correctement les LED peut être simple et rendu facile à comprendre si vous suivez ce post. Commençons par la question la plus élémentaire…
Quel type de circuit dois-je utiliser ?
Est-ce qu’il y en a un meilleur que l’autre… Série, parallèle ou série/parallèle ?
Les exigences d’une application d’éclairage dictent souvent quel type de circuit peut être utilisé, mais si on a le choix, la façon la plus efficace de faire fonctionner des LED de haute puissance est d’utiliser un circuit en série avec un pilote de LED à courant constant. L’utilisation d’un circuit en série permet de fournir la même quantité de courant à chaque LED. Cela signifie que chaque DEL du circuit aura la même luminosité et ne permettra pas à une seule DEL de monopoliser plus de courant qu’une autre. Lorsque chaque LED reçoit le même courant, cela aide à éliminer les problèmes comme l’emballement thermique.
Ne vous inquiétez pas, un circuit parallèle est toujours une option viable et est souvent utilisé ; plus tard, nous décrirons ce type de circuit.
D’abord cependant, faisons le tour d’un circuit en série :
Souvent appelé » en guirlande » ou » en boucle « , le courant dans un circuit en série suit un seul chemin du début à la fin, l’anode (positive) de la deuxième LED étant connectée à la cathode (négative) de la première. L’image de droite montre un exemple : Pour câbler un circuit en série comme celui illustré, la sortie positive du driver est connectée au positif de la première LED et, à partir de cette LED, une connexion est établie du négatif au positif de la deuxième LED et ainsi de suite, jusqu’à la dernière LED du circuit. Enfin, la dernière connexion de la LED va du négatif de la LED à la sortie négative du driver à courant constant, créant ainsi une boucle continue ou une marguerite.
Voici quelques points de référence sur un circuit en série :
- Le même courant circule dans chaque DEL
- La tension totale du circuit est la somme des tensions aux bornes de chaque DEL
- Si une DEL tombe en panne, tout le circuit ne fonctionnera pas
- Les circuits en série sont plus faciles à câbler et à dépanner
- La variation des tensions aux bornes de chaque DEL est acceptable
Alimentation d’un circuit en série :
Le concept de boucle n’est pas un problème à présent et vous avez certainement pu comprendre comment le câbler, mais que dire de l’alimentation d’un circuit en série.
Le deuxième point ci-dessus indique : » La tension totale du circuit est la somme des tensions aux bornes de chaque LED « . Cela signifie que vous devez fournir, au minimum, la somme des tensions directes de chaque LED. Prenons l’exemple du circuit ci-dessus et supposons que la LED est une Cree XP-L alimentée à 1050mA avec une tension directe de 2,95V. La somme de trois de ces tensions directes de LED est égale à 8,85 Vdc. Donc, théoriquement, 8,85V est la tension d’entrée minimale requise pour piloter ce circuit.
Au début, nous avons mentionné l’utilisation d’un pilote de LED à courant constant parce que ces modules de puissance peuvent varier leurs tensions de sortie pour correspondre au circuit en série. Au fur et à mesure que les LED chauffent, leurs tensions directes changent, il est donc important d’utiliser un driver qui peut varier sa tension de sortie, mais garder le même courant de sortie. Pour une meilleure compréhension des drivers de LED, cliquez ici. Mais, en général, il est important de s’assurer que votre tension d’entrée dans le driver peut fournir une tension de sortie égale ou supérieure aux 8,85V que nous avons calculé ci-dessus. Certains pilotes nécessitent d’entrer un peu plus pour tenir compte de l’alimentation des circuits internes du pilote (le pilote BuckBlock a besoin d’une surcharge de 2V), tandis que d’autres ont des fonctions de boosting (FlexBlock) qui vous permettent d’entrer moins.
Espérons que vous êtes en mesure de trouver un pilote qui peut accomplir votre circuit LED avec les diodes en série, cependant il y a des circonstances qui pourraient rendre cela impossible. Parfois, la tension d’entrée pourrait ne pas être suffisante pour alimenter plusieurs diodes en série, ou peut-être qu’il y a trop de diodes pour avoir en série ou que vous voulez simplement limiter le coût des pilotes de diodes. Quelle que soit la raison, voici comment comprendre et configurer un circuit de LED en parallèle.
Circuit en parallèle:
Là où un circuit en série reçoit le même courant à chaque LED, un circuit en parallèle reçoit la même tension à chaque LED et le courant total à chaque LED est la sortie de courant totale du pilote divisée par le nombre de LED en parallèle.
Encore, ne vous inquiétez pas, nous allons voir ici comment câbler un circuit de LED en parallèle et cela devrait aider à lier les idées entre elles.
Dans un circuit en parallèle, toutes les connexions positives sont liées ensemble et retournent à la sortie positive du driver de LED et toutes les connexions négatives sont liées ensemble et retournent à la sortie négative du driver. Voyons cela dans l’image de droite.
En utilisant l’exemple présenté avec un driver de sortie de 1000mA, chaque LED recevrait 333mA ; la sortie totale du driver (1000mA) divisée par le nombre de chaînes parallèles (3).
Voici quelques points de référence sur un circuit parallèle :
- La tension à travers chaque LED est la même
- Le courant total est la somme des courants à travers chaque LED
- Le courant de sortie total est partagé à travers chaque chaîne parallèle
- Des tensions exactes sont nécessaires dans chaque chaîne parallèle pour aider à éviter l’accaparement du courant
Maintenant, amusons-nous et combinons-les ensemble et décrivons un circuit série/parallèle :
Comme son nom l’indique, un circuit série/parallèle combine des éléments de chaque circuit. Commençons par la partie série du circuit. Disons que nous voulons faire fonctionner un total de 9 LED Cree XP-L à 700mA chacune avec 
une tension de 12Vdc ; la tension directe de chaque LED à 700mA est de 2,98Vdc. La règle numéro 2 des points du circuit en série prouve que 12Vdc n’est pas une tension suffisante pour faire fonctionner les 9 LED en série (9 x 2,98= 26,82Vdc). Cependant, 12Vdc est suffisant pour faire fonctionner trois DEL en série (3 x 2,98= 8,94Vdc). Et, d’après la règle du circuit parallèle numéro 3, nous savons que le courant total de sortie est divisé par le nombre de chaînes parallèles. Donc, si nous utilisons un BuckBlock de 2100mA et que nous avons trois chaînes parallèles de 3 LED en série, alors les 2100mA seront divisés par trois et chaque série recevra 700mA. L’image d’exemple montre cette configuration.
Si vous essayez de mettre en place un réseau de LED, cet outil de planification de circuit LED vous aidera à décider quel circuit utiliser. Il vous donne en fait plusieurs options de différents circuits en série et en série/parallèle qui fonctionneraient. Tout ce que vous devez savoir, c’est votre tension d’entrée, la tension directe des LED et le nombre de LED que vous souhaitez utiliser.
L’inconvénient des chaînes de LED multiples :
Une chose à garder à l’esprit concernant l’exécution de circuits parallèles et série/parallèle est que si une chaîne ou une LED brûle, la LED/string sera alors coupée du circuit, de sorte que la charge de courant supplémentaire qui allait à cette LED sera alors distribuée au reste. Ce n’est pas un gros problème avec des réseaux plus grands, car le courant sera dispersé en petites quantités, mais qu’en est-il d’un circuit avec seulement 2 DEL/strings ? Le courant serait alors doublé pour la LED/corde restante, ce qui pourrait représenter une charge supérieure à celle que la LED peut supporter, ce qui entraînerait une panne et la ruine de votre LED ! Assurez-vous de toujours garder cela à l’esprit et essayez d’avoir une configuration qui ne ruinerait pas toutes vos LED si l’une d’entre elles venait à griller.
Un autre problème potentiel est que même lorsque les LED proviennent du même lot de production (même binning), la tension directe peut toujours avoir une tolérance de 20%. La variation des tensions sur des chaînes distinctes entraîne une répartition inégale du courant. Lorsqu’une chaîne consomme plus de courant qu’une autre, les DEL suralimentées chauffent et leurs tensions directes varient davantage, ce qui entraîne un partage encore plus inégal du courant ; c’est ce qu’on appelle l’emballement thermique. Nous avons vu de nombreux circuits configurés de la sorte fonctionner correctement, mais la prudence est de mise. Pour plus d’informations sur ce concept et les moyens d’aider à l’éviter (miroir de courant), il y a un excellent article ici au sein de LEDmagazine.com.
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