Avainsana-arkisto: Drivers

Yksittäisen LED-komponentin kytkeminen verkkovirtaan

Olen kirjoittanut kaksi julkaisua, joissa keskityn LED-komponenttien liittämiseen verkkovirtaan: käyn läpi sekä yksittäisen COB-ledin, että ledimodulin kytkennän verkkovirtaan.

Perinteisiin valaisutapoihin verrattuna ledien kytkeminen verkkovirtaan poikkeaa aiemmasta. Ledit tarvitsevat tasavirtaa toimiakseen, vaihtovirta ei saa lediä syttymään. On olemassa myös vaihtovirtalla toimivia ledejä, mutta en käsittele niitä näissä kirjoituksissa.

Tässä julkaisussa keskityn yksittäisten COB-ledien kytkentään. Moduulien kytkemisestä voit lukea seuraavasta postauksestani.

LED-virtalähde

Kytkeäksesi COB-ledin verkkovirtaan, tarvitset LED-virtalähteen, joka on oikeastaan AC/DC-muuntaja. Se muuttaa sähköverkon vaihtojännitteen/-virran ledille sopivaksi tasajännitteeksi/-virraksi. Tiedon ledin tarvitsemasta virrasta saat valmistajan tarjoamasta datalehdestä. Mikäli tarvitset apua virtalähteen valitsemiseen, voit lukea aiheeseen liittyvän oppaamme.

Kuva 1. Esimerkki AC/DC-muuntajasta, LED-virtalähteestä. Tämä virtalähde on ELT:n valmistama ja siinä on kytkimiä, joilla valitaan sopiva syöttövirta.

COB-ledin kytkeminen verkkovirtaan

Kun kytket COB-ledin verkkovirtaan tarvitset suljetun virtapiirin, jotta sähkövirta virtaa ledikomponentin läpi. Sähköisesti COB-ledi on diodi: virta voi kulkea vain yhteen suuntaan. Tämä tarkoittaa siis sitä, että ledin positiivinen (+) juotoskontakti tulee liittää virtalähteen positiiviseen napaan. Samalla tavalla negatiivinen (-) juotoskontakti liitetään virtalähteen negatiiviseen napaan. Katso Kuva 2 alta.

Tällä tavalla luot suljetun virtapiirin, joka syöttää virtaa ledin läpi niin, että se syttyy ja antaa valoa. Tätä suljettua virtapiiriä, jonka virtalähde ja COB muodostavat, kutsutaan virtalähteen toisiopuoleksi.

 

Kuva 2. COB-AC verkkoliitäntä

Ensiöpuolella virtalähde kytketään sähköverkkoon. Virtalähteen navat ensiöpuolella ovat vaihe ja nolla. Ne liitetään verkon vaiheeseen ja nollaan. Jos virtalähteessä on johdot, tavallisesti sininen on nollajohdin ja ruskea vaihejohdin. Joissain virtalähteissä on myös maadoitusterminaali, joka yleensä kytketään johdolla valaisimen runkoon. Suljettu virtapiiri tarvitaan kuitenkin myös ensiöpuolella: verkon ja virtalähteen muodostamana.

Virtalähteen ensiöpuolen liitämiseksi verkkovirtaan tarvitaan yleensä jonkinlainen riviliitin.

 

Picture of a terminal block

Kuva 3. Esimerkki riviliittimestä, jolla LED-virtalähde voidaan kytkeä sähköverkkoon.

Kaksi vaihtoehtoa

COB-ledin kytkeminen fyysisesti LED-virtalähteeseen voidaan tehdä kahdella tavalla:

  1.  Johdot juotetaan kiinni COB:n juotoskontakteihin
  2.  Käytetään ledipitimiä, joissa on sähköinen kontakti, eivätkä näin vaadi juottamista

Johtoja käsin juotettaessa käytetään juotoskolvia, joka korkeaa lämpötilaa hyödyntäen sulattaa juotosaineen, esimerkiksi tinan. Jäähdyttyään tina muodostaa liitoksen johdon ja juotoskontaktin välille. Tähän tarvitaan kaksi johtoa, yksi plus- ja yksi miinuspuolelle.

Toinen vaihtoehto on käyttää juotosvapaata liitintä. (ks. kuva 4.)

Kuva 4. Juotosvapaa liitin / ledipidike sähköisellä kontaktilla.

Tällainen liitin tekee käytännössä saman, kuin juottaminen. Myös tässä tapauksessa tarvitaan sähköinen kontakti, mutta säästät juottamisen vaivan, sillä johdot yksinkertaisesti työnnetään liittimen terminaaleihin – positiivinen positiiviseen ja negatiivinen negatiiviseen. Löydät napojen (+/-) merkinnät liittimestä.

Verrattaessa näitä tapoja kannattaa huomioida, että teoriassa liittimen toiminnan mahdollistavat jouset voivat löystyä ajan mittaan ja kosketushäiriöitä saattaa siten ilmetä. Liittimien käytö on myös usein hieman kalliimpaa juottamiseen verrattuna.

Seuraavassa tekstissäni käyn läpi LED-moduulin kytkemisen.

Miten valitset sopivan vakiovirtalähteen valaisimeesi

Selection of LED Drivers

Valikoima virtalähteitä

Kokemukseni mukaan, sopivan virtalähteen valinta valaisimeen tuottaa monille. Kerron tässä tekstissä, mitä sinun pitää ottaa huomioon valinnassa. Seuraamalla antamiani ohjeita sinun pitäisi pystyä valitsemaan sopiva virtalähde. Jos tarvitset lisäapua, niin voit ottaa minuun yhteyttä. Tämä on kuitenkin vain pintaraapaisu ja joissain tilanteissa on tarvetta porautua paljon pintaa syvemmälle.

LED-virtalähteet voidaan jakaa kahteen kategoriaan: Vakiovirta- ja vakiojännitelähteisiin. Tässä tekstissä keskityn ainoastaan vakiovirtalähteiden valintaan.

Vakiovirtalähdettä käytetään silloin, kun tarvitset tasaista virtaa LEDin sytyttämiseksi. Vakiovirtalähteellä on helppoa kontrolloida valonlähteen kirkkautta, koska virta pysyy tasaisena. Voit tarkastaa LEDisi datalehdestä tarvitseeko LED vakiovirtaa vai -jännitettä. Jos datalehdessä lukee esim. 350mA, tarvitsee LED vakiovirtaa jos taas datalehdessä lukee esim. 12V tai 24V tarvitsee LED vakiojännitettä.

Virtalähteen valinta

Näiden vaiheiden avulla löydät sopivan virtalähteen LEDillesi.

  1. Mitä virtaa LEDisi tarvitsee

Kuten jo mainitsinkin, voit tarkastaa LEDin virran (forward current) datalehdestä. Jos LEDisi tarvitsee esim. 350mA virtaa, pitäisi sinun ensisijaisesti etsiä virtalähdettä, jonka ulostulovirta on 350mA.

Mikäli käytät useampaa LEDiä rinnan niin laske LEDien virrat yhteen. Mikäli käytät LEDejä sarjassa, niin virran tarve ei muutu LED määrän lisääntyessä.

  1. Kuinka tehokkaan virtalähteen tarvitset

LEDin tehonkulutuksen voit tarkistaa myös datalehdestä. Mikäli sitä ei löydy, niin voit laskea sen datalehdessä olevista tiedoista. Tehonkulutus lasketaan kertomalla virta jännitteellä: (typical forward current)x(typical forward voltage). Molemmat näistä löytyvät LEDin datalehdestä. Yleensä myös teho löytyy suoraan datalehdestä.

Mikäli käytät useampia LED-komponentteja, sinun pitää löytää virtalähde, joka pystyy syöttämään kaikki komponentit.

Hyvänä nyrkkisääntönä on, että virtalähteet tehon olisi hyvä olla noin 10% korkeampi kuin LEDin tehon. LEDien jännite saattaa vaihdella hieman datalehdessä annatusta typical-arvosta, joten tällä huoldit, että virtalähde on riittävän tehokas.

ELT 10W, 500mA LED driver

ELT 10W, 500mA LED virtalähde

  1. Minkälaisen jännitealueen tarvitset

Jälleen kerran, vilkaise datalehteä. Sieltä löytyy LEDisi jännite. Jos käytät useampia LEDejä sarjassa, laske jännitteet yhteen. Jos käytät LEDejä rinnan, niin jännitetarve pysyy. Sen jälkeen sinun pitäisi etsiä virtalähde, jonka jännitealueelle LEDisi(tai LEDiesi) jännite mahtuu.

Myös jännitealueessa kannattaa käyttää 10% toleranssia, jotta virtalähde varmasti sytyttää LEDit.

Esim. jos jännitteesi on 18.4, niin tarvitset virtalähteen, jonka minimijännite on vähintään 16.5 ja maksimi 20.2 (10% toleranssilla).

  1. Tarvitsetko himmennystä? Jos tarvitset, niin millaista?

Himmennyksen tarve riippuu valaisimestasi. Jos et tarvitse himmennystä, niin sinulle riittää on/off virtalähde riittää sinulle. Jos tarvitset, niin himmennysvaihtoehtoja löytyy useita. Selvitä minkälaista himmennystä käyttökohteesi vaatii ja etsi siihen sopiva virtalähde.

Himmennys on niin laaja asia, että kirjoitan siitä oman oppaan.

  1. Millaiseen tilaan virtalähteen pitää mahtua?

Mieti onko virtalähteen koolle jotain vaatimuksia. Yleensä valaisin asettaa rajat virtalähteen koolle ja muodolle. Löydät virtalähteen fyysiset mitat virtalähteen datalehdestä.

  1. Minkälaisessa ympäristössä virtalähdettä käytetään

Missä valaisintasi tullaan käyttämään? Jos sitä käytetään sisätiloissa, sinun ei todennäköisesti tarvitse miettiä IP-luokitusta. Mikäli valaisinta käytetään huoneessa jossa on paljon pölyä tai kosteutta, silloin tämä pitää tietenkin huomioida.

ELT 60W, 700mA, IP20 driver

ELT 60W, 700mA, IP20 virtalähde

IP20-luokan virtalähteet sopivat sisäkäyttöön. Ulkokäytössä IP20-luokan virtalähteitä kannattaa käyttää vain, mikäli valaisin itsessään on vedenkestävä ja suojelee näinollen virtalähdettä.

Kun suunnittelet valaisinta ulkokäyttöön, niin on tärkeää varmistaa riittävän hyvä IP-luokitus.

Yleensä IP67-luokan virtalähteet ovat hieman painavampia. Virtalähteen elektroniikka on valettu muoviin ja johtojen läpiviennit, sekä ensiö- että toisiopuolella on sinetöity riittävän hyvin kestämään kosteutta.

ELT 10W, 350mA, IP67

ELT 10W, 350mA, IP67

  1. Hyväksynnät: täyttääkö virtalähde Euroopan vai Amerikan standardit

Onko virtalähteellä jotain hyväksyntöjä? Ovatko hyväksynnät Eurooppaan (ENEC) vai Amerikkaan (UL). Tämän tiedon löydät yleensä datalehdestä.

Siinä ohjeeni virtalähteen valintaa. Kuten mainitsin, tämä on vain pintaraapaisu ja joissain tilanteissa voit joutua tarkastelemaan tiettyä kohtaa paljon monipuolisemmin. Tällä oppaalla sinun pitäisi kuitenkin pystyä tekemään valinta suurimmassa osassa tapauksista.

Jos tarvitset apua, niin otathan minuun yhteyttä.