Guida al collegamento dei circuiti SERIE e PARALLELO delle strisce LED

Principi di base dei LED:

Un LED (light-emitting diode) è una fonte di luce a semiconduttore che emette luce quando la corrente vi scorre attraverso. La luce è energia sotto forma di fotoni che emettono quando gli elettroni nel semiconduttore si ricombinano con i buchi degli elettroni.

Più alto è il flusso di corrente, più luminoso diventa il LED. Tuttavia, il circuito non è perfetto e una parte della corrente viene convertita in calore invece che in luce. Quando la corrente raggiunge un certo valore, il calore generato è così alto che il semiconduttore viene danneggiato in modo permanente. Nella maggior parte delle schede tecniche dei LED, questo importante limite è specificato come "Corrente massima assoluta".

Anche se il LED funziona al di sotto della corrente massima, il calore danneggia lentamente il LED, facendo diminuire gradualmente il suo flusso luminoso (uscita di luce). Il tempo in cui il flusso luminoso del LED è solo il 70% del valore iniziale è comunemente indicato come "vita del LED".

Per far sì che i LED abbiano una vita molto lunga di 50.000h o più, è necessario un livello di corrente ben al di sotto della corrente massima assoluta, che viene definita come la corrente "tipica"o"raccomandata".

Sorgente di corrente costante per la corrente raccomandata

Far funzionare un LED alla corrente raccomandata richiede un circuito esterno, una fonte di corrente costante. Senza di essa, la corrente nel LED aumenta esponenzialmente con la tensione applicata, in quanto un piccolo cambiamento di tensione si traduce in un grande cambiamento di corrente fino a raggiungere la corrente massima e il LED si brucia.

Il circuito esterno, fonte di corrente costante può essere una semplice resistenza per LED a bassa potenza (max 100mA a 3V) o un dispositivo autonomo chiamato LED driver. 

I driver LED sono disponibili in molte forme, dimensioni e livelli di potenza e molti accettano l'ingresso 230 VAC. Alcuni driver LED dedicati accettano ingressi VDC a livelli più alti dell'uscita (convertitori buck) o livelli più bassi (convertitori boost).

Una caratteristica comune dei driver LED è che forniscono un'uscita a corrente costante (CC out) entro un intervallo di tensione. Questo intervallo di tensione di uscita è specificato nella scheda tecnica del driver LED. Per esempio, un driver LED con 350mA CC in uscita a 1-10V può alimentare in modo sicuro un LED se la tensione richiesta per 350mA è all'interno dell'intervallo 1-10V. Gli esempi includono un LED rosso 2V @ 350mA, un LED bianco 3V @ 350mA, o un COB LED 9V @ 350mA.

Teoricamente, è ottimale usare un driver LED per ogni LED, un approccio che è impraticabile da molti punti di vista, per la maggior parte dei tipi di LED. Fanno eccezione i LED COB con potenze molto elevate, da 50W in su.

Circuiti elettrici in serie e in parallelo

Per illuminare una stringa o un array di LED da un driver LED, i LED devono essere collegati in un circuito elettrico. Questo può essere un circuito in serie o in parallelo.

Spiegheremo questi circuiti con esempi utilizzando le nostre popolari strisce LED LinearZ da 56 cm, con SunLike TRI-R CRI97+ LED, Nichia Optisolis CRI98+ LEDs o speciali Nichia Rsp0a Horticulture LEDs:

1. Collegamento in serie con Strisce LED LinearZ Sunlike CRI97+:

Una LinearZ 56 cm Toshiba-SSC LED Strip Zhaga Sunlike CRI97 warm white 2700K ha la corrente consigliata a 350mA, raggiunta alla tensione di 39.5VDC.

Un circuito in serie con due, tre o quattro strisce LED LinearZ è mostrato qui sotto:

Il collegamento in serie viene applicato collegando il terminale positivo (+) della prima striscia LED al terminale negativo (-) della seconda striscia LED. Questo schema si ripete per altre strisce LED, dal negativo (-) della seconda striscia al positivo (+) della terza striscia e così via. Allo stesso tempo, il negativo (-) della prima striscia LED è cablato al (+) della seconda, poi il (-) della seconda al (+) della terza e così via. 

In un collegamento in serie di strisce LED, la corrente della stringa è uguale alla corrente della prima striscia LED, mentre la tensione è la somma delle tensioni di tutte le strisce LED (tensione del primo LED moltiplicata per il numero di strisce LED):

1 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+: 350mA a 39.5VDC

2 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+ strisce LED in serie: 350mA a 79VDC (= 39.5VDC x 2)

3 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+ strisce LED in serie: 350mA a 118.5VDC (= 39.5VDC x 3)

4 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+ strisce LED in serie: 350mA a 158VDC (= 39.5VDC x 4)

2. Collegamento in parallelo con Nichia Rsp0a Horticulture strisce LED:

Il circuito parallelo viene applicato collegando il positivo (+) della prima striscia LED al (+) della seconda striscia LED. Questo schema si ripete per altre strisce LED, dal (+) della seconda striscia al (+) della terza striscia e così via.

Al tempo stesso il negativo (-) della prima striscia LED è cablato al (-) della seconda, poi il (-) della seconda al (-) della terza e così via.

In un circuito parallelo di strisce LED, la corrente della stringa è la somma di tutti i valori di corrente delle strisce, mentre la tensione è uguale a quella della prima striscia LED:

1 x LinearZ 56 cm Nichia Rsp0a Horticulture: 350mA a 37.5VDC

2 x LinearZ 56 cm Nichia Rsp0a Horticulture strisce LED in parallelo: 700mA(= 350mA x 2) a 37.5VDC

3 x LinearZ 56 cm Nichia Rsp0a Horticulture strisce LED in parallelo: 1050mA(= 350mA x 3) a 37.5VDC

4 x LinearZ 56 cm Nichia Rsp0a Horticulture strisce LED in parallelo: 1400mA(= 350mA x 4) a 37.5VDC

3. Circuito combinato con LinearZ Nichia Optioslis strisce LED

Serie e circuiti paralleli possono essere combinati, per esempio:

Creiamo un gruppo di due LinearZ Nichia Optioslis strisce LED in serie. Poiché una striscia LED ha 350mA a 39,5VDC, il gruppo avrà 350mA a 79VDC (= 39,5VDC x 2)

Questo gruppo lo colleghiamo in parallelo a un secondo gruppo, identico al primo (350mA a 79VDC). Allora i valori della stringa saranno: 700mA (=350mA x 2) e 79VDC (=39,5V x 2).

Quanto sopra può valere anche per i singoli LED. Sul nostro LumiFlex700 Pro Toshiba-SSC LED Strip Sunlike CRI97, segmenti di 7 LED in serie sono collegati in parallelo per una lunghezza totale di 5 metri. Il circuito totale richiede un driver a tensione costante di 24VDC.

4. Selezionare il driver LED per una stringa di strisce LED

Prima di selezionare il driver LED bisogna conoscere il valore di corrente e tensione della stringa di strisce LED e il tipo di ingresso: corrente costante o tensione costante.

Esempi:

1 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+ strisce LED: 350mA a 39.5VDC richiederà il driver LED a corrente costante Mean Well LPC-20-350 con uscita 350mA a 9 > 48VDC.

1 x PowerBar V3 LED Module Aluminium UV 365nm 12180mW 700mA a 44.4VDC può utilizzare un driver LED a corrente costante Mean Well LCM-40 con 700mA di uscita a 2 > 57VDC.

2 x LinearZ 56 cm Nichia Rsp0a Horticulture strisce LED in parallelo: 700mA(= 350mA x 2) a 37.5VDC possono essere collegati ad un driver LED a corrente costante Mean Well LCM-40 con impostazione di uscita 700mA a 2 > 57VDC.

3 x LinearZ 56 cm Sunlike CRI97+ strisce LED in parallelo: 1050mA(= 350mA x 3) a 39.5VDC richiedono un driver LED a corrente costante Mean Well LCM-60 con impostazione di uscita 1050mA a 2 > 57VDC.

4 x Strisce LED LinearZ Nichia Optioslis in parallelo: 1400mA(= 350mA x 4) a 39.5VDC necessitano di un driver LED a corrente costante Mean Well LCM-60 con impostazione di uscita 1400mA a 2 > 42VDC. 

5 metri di LumiFlex700 Pro Toshiba-SSC Strisce LED Sunlike CRI97 funzionano a 24VDC e hanno un consumo totale di 96W (=19,2W x 5). In questo caso possiamo usare un driver LED a tensione costante a 24V, come HLG-150H-24B con 150W di uscita massima.

10 metri di LumiFlex350 Pro Samsung Strisce LED CRI90 funzionano a 24VDC e hanno un consumo totale di 126W (=12,6W x 5) possono funzionare anche con il HLG-150H-24B.

Disclaimer:

Questo articolo è solo a scopo informativo. Non è una guida all'installazione. Le strisce LED e gli altri componenti elettrici devono essere installati da personale qualificato (come un elettricista).