LED nauhan muuntaja eli jännitelähde. Kuinka valitsen?

LED-nauha muuntaja? Rakkaalla lapsella on monta nimeä. Muuntaja, jännitelähde, virtalähde, teholähde, poweri jne. Nämä kaikki ovat nykypäivänä käytännön kielessä sama tuote riippumatta mitä nimitystä niistä käytetään, vaikka insinööritieteessä näissä on eroja.

Kuinka valitsen jännitelähteen tai muuntajan LED-nauhalle?

Tässä ohjeessa käymme läpi kuinka valitset LED-nauhan muuntajan eli jännitelähteen. Lyhyesti, jännitelähteen valinta menee näin:

LED-nauhan muuntaja, käytttöjännite (V)

Kaiken lähtökohtana on ensin selvittää mikä on LED-nauhan käyttöjännite (V, Volttia). Lähtökohtaisesti, mitä korkeampi käyttöjännite on, sen parempi, kunhan pysytään pienoisjännitteen (aiemmin suojajännitte) alapuolella. Yleisin jännite on tällä hetkellä 24 voltin tasajännite, eli merkintänä 24 V, 24 Vdc tai DC24V (dc = direct voltage eli tasajännite).

LED nauhan muuntaja, LED-nauhan kulutama sähköteho (W)

Jännitelähteen lähdön kyky syöttää sähkötehoa (W, Wattia) määrittää siihen kytkettävän LED nauhan kuluttama sähköteho. Yleensä LED-nauhan kuluttamaa sähkötehoa ei ole merkitty LED-nauhaan, vaan se lukee esim. tuotteen suojapussissa, myyjän netti-sivuilla ja usein myösostoksen kuitissa. Koska LED-nauhaa voidaan asentaa eri pituisina pätkinä, on kätevää, jos sähköteho ilmoitetaan metiä kohden: wattia/metri eli W/m. Toki tämän voi aina laskea, jos teho on ilmoitettu koko kelan ottamaksi sähkötehoksi.

Kun nauhan metriä kohde kuluttama W/m arvo tiedetään, niin on helppo laskea kuinka paljon asentamasi LED-nauha kuluttaa sähköä:

LED-nauhan kuluttama sähköteho: w/m x pituus metreissä = kulutettu sähköteho.

Esim. jos nauha kuluttaa 14,4 W/m ja asennat sitä 3,2 metriä, niin nauhan kuluttama sähköteho on:

14,4 W/m * 3,8 m = 54,72 W eli 55 W.

Tämä on se teho, jolla LED-nauha kuormittaa jännitelähdettä eli teho, minkä jännitelähteen on minimissään kyettävä toimittamaan LED-nauhalle.

Jännitelähteen kuormitettavuus

Jännitelähdettä ei ole hyvä kuormitaa täydellä 100% teholla, koska se vaikuttaa suoraan sen elinikään. Mitä lähempänä jännitelähteen kuorma on sen täyttä antotehoa, sen enemmän se lämpenee ja sen elinikä alenee, hyvinkin paljon. Ammattielektroniikassa jännitelähde mitoitetaan 50% kuormitusasteelle, mutta valaistusaioissa voidaan käyttää 80% kuormitusastetta. Tästä seuraa, että edellisen esimerkin 3,8 metrin LED-nauhaa ei kannata kytkeä 60 W tehoiseen jännitelähteeseen, koska tällöin 80% säänt ei toimi. 60 W jännitelähteen maksimi kuorma on:

60 W * 0,8 = 48 W

Koska 3,8 m LED-nauhan ottama sähköteho oli 55 W, niin täytyy valita surempi jännitelähde.

Mitä ihmeen merkintöjä, W ja V?

Menitkö jo sekaisin? Watti ja Voltti. W ja V.

Voltti eli LED-nauhan käyttöjännite selvitettiin heti aluksi. Sen jälkeen siihen ei kosketa, jännitelähteen lähtöjännite on siten vakio eli yleensä 24 V (volttia).

Sen sijaan jännitelähteen kuormitettavuus eli kyky syöttää sähkötehoa (W, watti) pitää määritellä ja sen siis määrää kytkettävän LED-nauhan käyttämä sähkötehon määrä.

Virta (I) eli Ampeeeri (A)? Muistetaan tehon kaava: P = U * I eli teho on jännite kertaa virta. Virta on vain yksi tapa esittää LED-nauan kuluttamaa tehoa ja jännitelähteen tehonsyöttökykyä, kun jännite on vakio. Tähän suureeseen ei siis kannnnata tässä kohtaa kiinnittää lainkaan huomiota.

Onko haittaa jos ylimitoitan jännitelähteen

Teknisesti tästä ei ole mitään haittaa, päin vastoin. Jos LED-nauhan kuluttama sähköteho on esimerkissä oleva 55 W, niin voit ihan hyvin käyttää vaikka 200 W tehoista jännitelähdettä, jos vain lompakko kestää ja jännitelähde mahtuu asennuspaikkaan. Suurempi tehoinen jännitelähde on aina kalliimpi ja suuremman kokoinen.

Jännitelähteen ympäristöolosuhteet

Sähköturvallisuumääräykset määräävät 230 Vac toimivien laiiteiden osalta hyvin monia eri asioita. Näitä ovat mm. laitteen kotelointiluokka (IP-luokka), suojausluokitus (suojamaadoitettu tai suojaeristetty) sekä liitosjohdon eristys ja materiaali.

Kun asennuspaikka sisätila, niin yleensä kotelointiluokka voi olla alin eli IP20. Kun siirrytään tilaan jossa voi olla kostetutta, vaaditaan parempi kotelointiluokka eli lähtökohtaisesti vähintään IPX4 (IPX4 = IP44 tai IP54). Ulkotiloissa vaaditaan lisäksi, että jännitelähteen liitosjohdon pitää kestää pakkasta. Käytännössä tämä tarkoittaa, että jännitelähteen liitosjohto pitää olla kumikaapelia, yleisesti käytetty PVC-kaapeli ei kelpaa.

Suojausluokitus riippuu laitteen koteloinnista ja kotelointimateriaalista. Käytännössä metallikuoriset jännitelähteet on suojamaadoitettuja laitteita eli niiden kolminapaisessa liitäntäjohdossa yksi johto on kelta/vihreä joka kytketään sähköverkon suojamaahan. Muoviset jännitelähteet taas ovat suojaeristettyjä eli niissä on kaksijohtoinen liitäntäjohto eli niitä ei kytketä suojamaahan.

Jännitelähteen liitettävyys

Jännitelähteet voidaan jakaa käytännön liitettävyyden kannalta kolmeen eri ryhmään:

• Kiinteään asennukseen tarkoitetut jännitelähteet
• Liitosjohdolliset jännitelähteet
• Suoraan pistorasiaan kytkettävät jännitelähteet

Yleensä LED-nauhat asennetaan kiinteään asennukseen eli niitä ei ole tarkoitus irroittaa ja siirtää toiseen paikkaan. Sama lähtökohta on myös LED-nahojen jännitelähteissä. Kaikista yleisin malli on kiinteään asennukseen tarkoitettu jännitelähde, koska silloin asennukseen ei tule ylimääräisiä maksullisia osia (mm. pistorasia + pistotulppa) eikä hirveää johtosotkua (kerällä oleva liitosjohto). Kiinteään asennukseen tarkoitetusta jännitelähteestä, jossa tulojohto on kaksoiseristetty (kuten on kuvan vasemassa jännitelähteessä, johdossa on kaksi eristyskerrosta päällekkäin), voidaan toki tehdä pistorasiaan asennttava malli, kun siihen laitetaan pistotulppa. Tämän saat kuluttajan tehdä itse, katso Tukesin ohje sivu 59. Muut 230 Vac kiinteät asennukset vaativat kuitenkin ammattipätevyyden.

LED-nauhan himmennettävyys

Koska LED-nauhan himmennys kannattaa tehdä PWM-tekniikalla ja usein erillisellä himentimellä, ei jännitelähteen valinnassa tarvitse miettiä himmennysasiaa lainkaan. Tai juuri lainkaan. Käytännössä olisi hyvä, että kyseinen jännitelähde on suunniteltu niin, että siinä on huomioitu siihen kytkettävä himmennin + LED-nauha.

Jännitelähde, kuten mikä tahansa tekninen laite, suunnitellaan mahdollisimman yksinkertaiseksi eli siinä ei ole turhia komponentteja tai komponentit eivät ole ylimitoitettuja. Tästä ei ole yleensä mitään ongelmaa, ellei kyseessä ole turvallisuuteen, laitteen elinikään jne vaikuttava ratkaisu. Tässä kohdassa, joidenkin laadukkaidenkin jännitelähteiden valmistajat ovat lähteneet siitä, että jännitelähteeseen liitettävä kuorma on ”tavanomainen” kohtuu tasaisesti tehoa ottava kuorma. Tälläinen ei ole pulssitetusti kuormaa ottava (on-off-on-off-on-off-on) kuorma eli esim. PWM himmennettävä LED-nauha. Joissain tapauksissa joillakin jännitelähteillä (ei edes kaikilla saman valmistajan samoilla tuotteilla) on taipumus alkaa ”vinkumaan” himmennettäessä. Tämä ei sinänsä ole asiakkaillemme suuri ongelma, koska meillä on ratkaisu tälläiseen tilanteeseen ja toimitamme erillisen lisäosan asiakkaillemme täysin ilmaiseksi, mikäli tälläinen tilanne esintyy.