Explication détaillée des 4 modes de connexion des drivers LED
Actuellement, la plupart des produits LED fonctionnent en mode courant constant afin de s'adapter aux caractéristiques de fonctionnement des LED. Pour répondre aux exigences des différentes conceptions de circuits, les modes de connexion courants des LED se répartissent principalement en quatre catégories : série, parallèle, combinaison série-parallèle et matrice. Chaque mode présente des caractéristiques structurelles, des avantages et des limitations propres, qui seront détaillés ci-dessous.
1. Mode de connexion en série
Le principe de base du montage en série consiste à connecter les LED bout à bout, en séquence, pour former une boucle fermée. En termes de fonctionnement, les principaux avantages de ce mode de connexion sont la simplicité du circuit, la facilité de connexion et la constance du courant traversant toutes les LED. Les LED étant des composants typiquement conducteurs, cette constance du courant garantit une intensité lumineuse uniforme pour chaque LED, évitant ainsi les différences de luminosité.
Il convient de noter que le type d'alimentation influe sur l'étendue des dommages causés par un défaut dans un circuit en série : avec une alimentation à tension constante, un court-circuit sur une LED entraîne une augmentation brutale du courant dans l'ensemble du circuit. Lorsque ce courant dépasse la capacité admissible de la LED, les composants situés à proximité de la LED en court-circuit sont endommagés en premier, puis les LED suivantes les unes après les autres. En revanche, avec une alimentation à courant constant, même en cas de court-circuit sur une LED, le courant reste stable et n'affecte pas les autres LED. Toutefois, quel que soit le mode d'alimentation, un défaut de circuit ouvert sur une LED empêche l'allumage de la guirlande lumineuse.
2. Mode de connexion parallèle
La caractéristique structurelle du branchement en parallèle est que les extrémités de toutes les LED convergent et sont connectées entre elles : les anodes et les cathodes sont reliées entre elles. Dans ce mode de branchement, la tension aux bornes de chaque LED est parfaitement identique, mais le courant qui les traverse n'est pas nécessairement uniforme. Même avec des LED de même modèle et de même lot, la répartition du courant peut être inégale en raison de légères variations dans les procédés de production. Cette répartition inégale du courant affecte directement la durée de vie des LED. Celles qui sont surchargées vieillissent plus rapidement, leur durée de vie est considérablement réduite et elles risquent de griller après une utilisation prolongée.
En termes de complexité du circuit, le montage en parallèle est similaire au montage en série : ce sont deux structures de circuit simples, mais leur fiabilité reste faible. En particulier, avec un grand nombre de LED, la probabilité de défaillance augmente considérablement.
Il convient de noter que le mode de connexion en parallèle nécessite une faible tension et est plus adapté aux applications basse tension. Cependant, deux problèmes majeurs subsistent : premièrement, la différence de chute de tension directe entre les différentes LED entraîne une luminosité inégale, affectant ainsi l’effet lumineux ; deuxièmement, les conséquences d’un défaut sont particulières : si une LED est en court-circuit, cela provoque un court-circuit général du circuit, et toutes les LED cessent de fonctionner correctement ; si une LED est en circuit ouvert, en mode courant constant, le courant initialement alloué à cette LED se répartit sur les autres LED, ce qui peut entraîner une surintensité et les endommager. En revanche, en mode tension constante, le fonctionnement normal du circuit de LED n’est pas affecté.
Le mode de montage série-parallèle combine les connexions série et parallèle. Sa structure standard consiste à connecter plusieurs LED en série pour former une branche, puis à connecter plusieurs de ces branches en parallèle aux deux extrémités de l'alimentation des LED. Si les paramètres des LED sont globalement similaires, ce mode de montage garantit une tension égale dans toutes les branches parallèles et un courant uniforme dans chaque branche série. Il combine ainsi l'avantage de l'homogénéité du courant propre au montage série et la stabilité du circuit propre au montage parallèle.
Il convient de noter que le principal avantage du montage série-parallèle réside dans l'amélioration de la fiabilité, particulièrement adaptée aux applications d'éclairage haute puissance comportant un grand nombre de LED. En cas de défaillance d'une LED dans une branche en série, seule l'émission lumineuse de cette branche est affectée, les autres branches continuant de fonctionner normalement. Comparé aux montages série et parallèle simples, le champ d'application de la panne est considérablement réduit. Actuellement, la plupart des lampes LED haute puissance (telles que les projecteurs LED, les lampes industrielles et minières LED, etc.) utilisent le montage série-parallèle, qui permet non seulement de répondre aux exigences d'éclairage élevées, mais aussi de garantir une grande fiabilité d'utilisation.
Le principe de conception de ce mode de connexion matricielle repose sur la redondance de groupe. Sa structure typique consiste à former des branches de trois LED, chaque groupe étant connecté aux trois bornes de sortie Ua, Ub et Uc du circuit de commande. Concrètement, lorsque les trois LED d'une branche fonctionnent correctement, elles s'allument simultanément. En cas de défaillance d'une ou deux LED, les autres continuent de fonctionner, garantissant ainsi l'allumage d'au moins une LED par groupe.
