Bóng đèn nên mắc nối tiếp hay song song

Mạch điện nối tiếp và song song là hai mạch cơ bản được dùng rất nhiều trong đấu nối dây cho đèn LED trong các ứng dụng chiếu sáng như quảng cáo, biển báo, led điểm, F5/F8, chạy chữ…Giữa hai mạch điện này, chúng ta nên dùng loại nào, nối tiếp hay song song, hay cả hai loại mạch này trong cùng một ứng dung.

1 . Mạch LED đấu nối tiếp:

Mạch LED đấu nối tiếp là mạch điện với dòng điện đi theo một đường dẫn từ đầu đến cuối với Cực dương [Anode] của bóng LED thứ hai được nối với Cực âm [Cathode] của bóng LED đầu tiên.Ví dụ để nối một mạch điện nối tiếp như hình bên: đầu ra điện áp dương V+ từ nguồn điều khiển kết nối với cực dương của đèn LED đầu tiên và cực âm của đèn LED này nối với cực dương của đèn LED thứ hai, cứ như vậy đấu nối đến đèn LED cuối cùng trong mạch điện. Sau đó, nối cực âm của đèn LED cuối cùng đến đầu ra âm V- của nguồn điều khiển, từ đó tạo ra được một mạch điện kín.

Khi gia công với đèn LED công suất cao [ LED High Power, LED Luxeon] thì mạch LED đấu nối tiếp thường được sử dụng cùng với nguồn LED ổn dòng. Đấu nối tiếp giúp các bóng LED đều nhận dòng cung cấp như nhau, do vậy các bóng LED sẽ có cùng cường độ ánh sáng . Đồng thời mỗi LED đều nhận dòng như nhau nên sẽ tránh được một vài sự cố không mong muốn như “ thermal runaway”.

Những lưu ý với mạch LED mắc nối tiếp:

• Dòng đi qua tất cả các bóng LED của nhánh nối tiếp đều bằng nhau trong mọi thời điểm.
• Tổng điện áp của mạch sẽ bằng tổng điện áp đặt ở hai đầu của mỗi bóng LED.
• Nếu một bóng LED bị hư hỏng thì sẽ ngắt toàn bộ mạch.
• Mạch LED mắc nối tiếp dễ dàng hơn trong việc đấu nối và khắc phục sự cố.
• Có thể thay đổi mức điện áp cung cấp cho mỗi bóng LED.

Nguồn cấp cho mạch LED đấu nối tiếp:

Khi mạch LED mắc nối tiếp thì “tổng điện áp của mạch sẽ bằng tổng điện áp đặt Vf ở hai đầu của mỗi bóng LED”, nên ngỏ ra điện áp của nguồn cấp phải có giá trị tối thiểu bằng tổng Vf của toàn bộ LED trong mạch. Ví dụ: Giả định dùng nguồn ổn dòng Done DC-7W-300 có điện áp ngỏ ra là 12V, cấp nguồn cho LED Luxeon có điện áp đặt Vf=3V, thì nguồn Done này cấp được cho tối đa 4 bóng LED Luxeon mắc nối tiếp nhau.

Ở phần trên chúng ta đã đề cập đến viêc sử dụng nguồn LED ổn dòng vì loại nguồn này có điện áp đầu ra thay đổi phù hợp với mạch LED mắc nối tiếp. Khi đèn LED nóng lên thì điện áp Vf thay đổi, lúc này điều quan trọng là nguồn LED ổn dòng có thể thay đổi điện áp đầu ra nhưng dòng điện đầu ra cấp cho mạch LED thì không đổi. Nói chung, điều quan trọng là phải đảm bảo điện áp ra của nguồn LED bằng hoặc lớn hơn tổng Vf của các bóng LED trong mạch. Thông thường một số nguồn LED ổn dòng yêu cầu một điện áp rơi [khoảng 2V] là tổn hao của mạch điện bên trong nguồn LED.

Bây giờ việc cuối cùng là tìm một nguồn LED ổn dòng phù hợp và đấu nối vào mạch LED. Tuy nhiên trong một vài trường hợp thì việc này không dể dàng, với nhiều nguyên nhân, có thể điện áp đầu vào không đủ để cấp nguồn cho nhiều đèn LED mắc nối tiếp , hoặc có thể điện áp tổng của mạch quá lớn do có quá nhiều đèn LED mắc nối tiếp nên không có nguồn phù hợp, hoặc đơn giản bạn muốn giới hạn chi phí của nguồn điều khiển. Trong trường hợp này, thì mạch LED đấu song song là một giải pháp khả thi.

2 . Mạch LED đấu song song:

Trong một mạch LED đấu song song thì tất cả cực dương của bóng LED được nối với nhau và nối vào ngỏ ra điện áp dương V+ của nguồn điều khiển, tất cả cực âm của bóng LED được nối với nhau và nối vào ngỏ ra điện áp âm V- của nguồn điều khiển.

Những lưu ý với mạch LED đấu song song:

• Điện áp đặt ở 2 đầu mạch nhánh song song là bằng nhau và bằng với điện áp nguồn.
• Cường độ dòng điện của nguồn cấp bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua mỗi mạch nhánh song song.
• Điện áp đặt ở mỗi nhánh song song cần có giá trị như nhau để tránh hiện tượng lệch dòng.

3 . Mạch LED đấu hỗn hợp hai loại mạch điện trên:

Trong thực tế có nhiều ứng dụng với số chip Led được sử dụng, nếu đấu nối tiếp thì điện áp đặt rất lớn, nếu đấu nối song song thì dòng điện ra của trình điều khiển không đáp ứng được. Lúc này, giải pháp đấu hỗn hợp hai loại mạch trên là một giải pháp khả thi.

Ví dụ: Dùng nguồn điều khiển dòng Done 10Vdc,900mA chạy một mạch đèn chiếu sáng dùng 9 bóng led Luxeon 1W với dòng điện yêu cầu 300mA. Điện áp đặt trên mỗi bóng Luxeon với dòng điện này là 3.3Vdc. Trong trường hợp này nếu mắc 9 bóng LED nối tiếp thì với điện áp 10Vdc, trình điều khiển sẽ bị thiếu áp [3.3×9=29.7V]. Tuy nhiên 10Vdc đủ để chạy 3 bóng Luxeon mắc nối tiếp nhau [3.3×3=10].       Nếu mắc 9 bóng Luxeon song song thì dòng điện cung cấp cho bóng không đạt yêu cầu [900/9=100mA]. Nhưng nếu mắc 9 bóng Luxeon này làm 3 cụm đèn song song của 3 bóng nối tiếp nhau thì điện áp cấp cho mỗi cụm 3 bóng nối tiếp sẽ là 10Vdc và dòng điện qua mỗi bóng sẽ là 300mA.

4. Những lưu ý khi sử dụng mạch LED đấu song song và mạch LED đấu hỗn hợp:

• Khi có một Led bất kỳ hoặc một nhánh LED bất kỳ bị hỏng thì dòng tải khi đó sẽ phân phối cho các nhánh hoạt động còn lại trong mạch. Điều này sẽ không ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của toàn bộ LED nếu như số lượng bóng LED và nhánh LED còn lại trong mạch là khá lớn. Vì lúc này dòng chia đều ra cho các mạch nhánh là khá nhỏ. Nhưng nếu như trong mạch chỉ có 2 bóng LED trên nhánh thì trường hợp này dòng tải qua bóng LED còn lại sẽ có giá trị gấp đôi, dòng điện này có thể cao hơn giá trị định mức của bóng và có thể gây cháy bóng và hỏng mạch đèn. Do đó, chúng ta cần lắp thêm thiết bị có thể tự ngắt nếu trường hợp này xảy ra để tránh phá hỏng các bóng LED còn lại trong mạch.

Một vấn đề tiềm năng khác là ngay cả khi các bóng LED cùng một loại và đến cùng một lô sản xuất thì giá trị điện áp đặt Vf vẫn có dung sai nhất định [20%]. Do đó, điện áp trên các nhánh song song sẽ không bằng nhau làm cho dòng điện qua các nhánh không giống nhau. Khi một nhánh thu được dòng điện hơn những nhánh khác, đèn LED bị quá tải sẽ nóng lên và điện áp đặt Vf của bóng LED sẽ thay đổi nhiều hơn, dẫn đến dòng điện phân chia qua các nhánh sẽ lệch nhiều hơn. Nếu đến mức dẫn đến hiện tượng “ Thermal runaway” thì có thể phá hỏng bóng LED và toàn bộ mạch.