電気回路やLED部品の配線に関する実用的な情報を探している方は、まずこのガイドを見つけていただければと思います。 しかし、おそらく、直列および並列回路に関する Wikipedia のページをすでに読み、このテーマに関する他の Google 検索結果をいくつか見て、LED に関してまだ不明な点やより具体的な情報が欲しいと思っていることでしょう。
まず最初に、電気回路と LED コンポーネントの配線が難しく、混乱しているように聞こえないようにしてください。
どのようなタイプの回路を使用すべきか、
直列、並列、直列/並列など、どれが良いのか。
照明アプリケーションの要件により、使用できる回路のタイプが決まることがよくありますが、もし選択肢があれば、高出力 LED を動かす最も効率の良い方法は、定電流 LED ドライバー付きの直列回路を使用することです。 直列回路を使用することで、各LEDに同じ量の電流を供給することができます。 つまり、回路内の各LEDは同じ明るさになり、1つのLEDが他のLEDより多くの電流を占有することはありません。
心配しないでください、並列回路はまだ実行可能なオプションであり、よく使用されます。
最初に、直列回路について理解しましょう。
多くの場合、「デイジー チェーン」または「ループ状」と呼ばれ、直列回路の電流は、最初の LED の陰極に接続された 2 番目の LED の陽極 (正) で最初から最後までの 1 つの経路に従います。 右の画像は、その例です。 このような直列回路を配線するには、ドライバーからのプラス出力が最初のLEDのプラスに接続され、そのLEDからマイナスから2番目のLEDのプラスに接続され、回路の最後のLEDまで同じように接続されます。 最後に、LEDのマイナスから定電流ドライバーのマイナス出力に接続し、連続したループまたはデイジーチェーンを作成します。
ここで、直列回路について参考までにいくつかの箇条書きにします。
- 同じ電流が各 LED を流れる
- 回路の合計電圧は、各 LED 間の電圧の合計
- ある LED が故障すると、回路全体が動作しない
- 直列回路は配線とトラブルシューティングが簡単
- 各 LED 間の電圧の変動は問題ない
Powering a series circuit.を使用する。
ループの概念はもう問題ありませんし、どのように配線するかは間違いなく理解できたと思いますが、直列回路の電源供給についてはどうでしょう。
上記の 2 番目の箇条書きには、「回路の合計電圧は、各 LED にかかる電圧の合計である」と書かれています。 これは、最低でも各 LED の順方向電圧の合計を供給しなければならないことを意味します。 上記の回路を例にして、LEDを1050mAで駆動するCree XP-Lとし、順方向電圧を2.95Vとして、この点を見てみましょう。 この3つのLEDの順方向電圧の和は、8.85Vdcに相当します。
初めに、定電流 LED ドライバーの使用について触れましたが、これは、これらのパワー モジュールが、直列回路に合わせて出力電圧を変化させることができるからです。 LED が加熱されると順方向電圧が変化するので、出力電圧を変化させながら、同じ出力電流を維持できるドライバーを使用することが重要です。 LEDドライバについて詳しくはこちらをご覧ください。 しかし、一般的には、ドライバへの入力電圧が、上記の8.85Vと同等かそれ以上であることを確認することが重要である。
うまくいけば、ダイオードを直列に接続した LED 回路を実現できるドライバーを見つけることができますが、不可能な状況もあります。 入力電圧が複数の LED に直列に電力を供給するのに十分でない場合もありますし、LED の数が多すぎて直列にできない場合や、単に LED ドライバーのコストを抑えたい場合などもあります。
並列回路:
直列回路が各 LED に同じ電流を流すのに対し、並列回路は各 LED に同じ電圧を流し、各 LED への合計電流は、ドライバーの合計電流出力を並列 LED の数で割ったものとなります。
もう一度、心配しないでください。ここでは、並列 LED 回路の配線方法を説明し、考えをまとめるのに役立ちます。
並列回路では、すべてのプラス接続は一緒に接続されて LED ドライバーのプラス出力に戻り、すべてのマイナス接続は一緒に接続されてドライバーのマイナス出力に戻っています。
出力が 1000mA のドライバーで示された例を使用すると、各 LED は、ドライバーの総出力 (1000mA) を並列ストリングの数 (3) で割った 333mA を受け取ることになります。
ここで、並列回路について参考までにいくつかの箇条書きをします。
- 各 LED にかかる電圧は同じ
- 総電流は、各 LED を流れる電流の合計
- 総出力電流は、各並列ストリングを通して共有
- 電流ホッグを回避するために、各並列ストリングの電圧は正確でなければならない
さて、少し楽しく、一緒に組み立てて直列/並列回路を概説することができました。
その名が示すように、直列/並列回路は各回路の要素を組み合わせたものです。
その名のとおり、直列/並列回路はそれぞれの回路の要素を組み合わせたものです。 合計 9 個の Cree XP-L LED をそれぞれ 700mA で動作させ、
の電圧を 12Vdc とすると、700mA における各 LED の順電圧は 2.98Vdc となります。 直列回路の箇条書きのルール番号 2 は、9 個の LED すべてを直列に動作させるには、12Vdc では電圧が足りないことを証明しています (9 x 2.98= 26.82Vdc)。 しかし、3つ直列に並べるには、12Vdcで十分です（3 x 2.98= 8.94Vdc）。 そして、並列回路のルール3から、総出力電流は並列ストリングの数で割られることが分かっています。 つまり、2100mAのバックブロックを使って、3個のLEDを直列に並べた場合、2100mAを3で割ると、1個あたり700mAが出力されることになります。
LEDアレイを設定しようとしている場合、このLED回路計画ツールは、使用する回路を決定するのに役立ちます。 実際に、直列および直列/並列回路が機能するいくつかの異なる選択肢を提供してくれます。
複数の LED ストリングの欠点:
並列および直列/並列回路の実行について覚えておくべきことの 1 つは、ストリングまたは LED が焼損すると、LED/ストリングが回路から切り離されて、その LED に行っていた余分の電流負荷が残りの部分に分配されることです。 これは、大きなアレイの場合は電流が小さく分散されるので大きな問題にはなりませんが、2つのLED/ストリングだけの回路ではどうでしょう？ この場合、残りのLEDに流れる電流は2倍になり、LEDが処理できる以上の負荷となる可能性があり、結果としてLEDが焼損してしまうことになります。
もう 1 つの潜在的な問題は、同じ製造バッチ (同じビニング) の LED であっても、順方向電圧には 20% の公差があることです。 別々のストリングで電圧が異なると、電流が均等に分配されません。 あるストリングが他のストリングよりも多くの電流を流すと、オーバードライブされるLEDが加熱され、順方向電圧の変化が大きくなり、電流の分配が不均等になる。これを熱暴走と呼ぶ。 このような回路を組んだ場合、うまくいくことが多いのですが、注意が必要です。 このコンセプトとそれを回避する方法（カレントミラー）については、LEDmagazine.comの記事で詳しく説明しています。