Summarize

• Led-muuntajat säätelevät virtaa led-piireille, valinta riippuu valaisimesta
• Vakiovirta (CC) ja vakiojännite (CV) muuntajat eroavat virran ja jännitteen hallinnassa
• Lämpötilan nousu vaikuttaa ledin virrankulutukseen ja käyttöikään
• Vakiovirtamuuntajat sopivat parhaiten yksittäisille ledeille tai sarjakytkennöille
• Vakiojännitemuuntajat ovat yleisiä led-nauhoille, joissa on sisäänrakennettu virranrajoitin

Kun tarjolla on niin paljon vaihtoehtoja, sopivan led-muuntajan valinta voi joskus vaikuttaa ylivoimaiselta. Tässä artikkelissa käymme läpi vakiovirta vai tasajännite kysymystä. Englanniksi vakiovirta on Constant Current (CC) ja tasajännite on Constant Voltage (CV). Vastaamme kysymyksiin, miksi ja milloin niitä tarvitaan, sekä käymme läpi niiden ominaisuuksia.

Mikä on led muuntaja?

Led muuntaja on laite, joka säätelee virran määrää led piireille. Kaikki muuntajat ovat joko vakiojännitteisiä (CV) tai vakiovirtaisia (CC) tai molempia. Herää kysymys, kumman ajureista tarvitset? Yksinkertainen vastaus on, että se riippuu pääasiassa led valaisimestasi. Olemme kirjoittaneet blogissa aiemminkin Led muuntajista, joten lisääkin tietoa aiheesta löytyy.

Miten led toimii?

Ledit ovat nykyään käytetyin valonlähde. Ledit ovat puolijohdediodeja, jotka muodostetaan tuomalla yhteen kaksi hieman erilaista materiaalia PN-liitoksen luomiseksi (positiivinen ja negatiivinen). P-tyypin rei’illä, on ylimääräinen positiivinen varaus, ja N-tyypin elektroneilla on ylimääräinen negatiivinen varaus. Yhdistämällä nämä PN-liitokseksi, se tuottaa valoa kohdistamalla siihen tasavirtaa. Valon väri taas riippuu puolijohteessa käytetyistä materiaaleista. Ledistä tekniikkana voit lukea lisää artikkelistamme Mikä on led?

Kuten kaikki muutkin puolijohteet, ledit päästävät virran kulkemaan eteenpäin, mutta estävät virran kulun taaksepäin. Led tuottaa valoa, kun sähkövirta kulkee sen läpi anodilta (+) katodille (-).

Ledien virtaominaisuudet

Kuten perinteiset PN-liitosdiodit, myös ledit ovat riippuvaisia virran määrästä eteenpäin suuntautuvalla jännitteellä. Pienet muutokset jännitteessä aiheuttavat suuria muutoksia virrassa. Tavallisesti ledien etenemisjännite (voltti) on 2-3,5 V 10-200 mA:n etenemisvirralla. Eli virran määrä kasvaa rajusti pienelläkin jännitteen muutoksella.

Ledien lämpötilakerroin

Saattaisi ajatella, että kun ledin jännite on kiinteä, niin virta on kiinteä. Eli vakiojännitteen tai vakiovirran määrä on sama. Itse asiassa ledien jännite suhde virtaan ei ole kiinteä, vaan se muuttuu lämpötilan mukaan. Eli vaikka jännite on kiinteä, niin virta ei ole kiinteä, vaan se muuttuu lämpötilan mukaan. Tämä johtuu siitä, että led on diodi, ja sillä on negatiivinen lämpötilakerroin. Alla olevassa kuvassa on 3 käyrää, jotka edustavat ledejä eri lämpötiloissa. Samalla 3,3 voltin jännitteellä virrat ovat 8 mA, 20 mA ja 37 mA.  

Lämpötilakerroin, yleensä -2 mV/aste (-1,5 – 2,5 mV/°C), eli lämpötilan noustessa ledin virran kulutus kasvaa suhteessa jyrkemmin. Eli led valaisimen suunnittelussa jäähdytyselementti vaikuttaa ledin virran määrään ja oikean muuntajan valintaa varten ledin virran kulutus pitää mitata sen käyttö- ja käyntilämpötilassa. Olemme käsitelleet laajemmin kysymystä artikkelissamme Miksi led ei kestä kuumaa?

Mikä on vakiovirtainen led-muuntaja?

Vakiovirtainen led-muuntaja muuttaa jännitettä koko valaisinryhmässä, jotta virran määrä pysyy vakiona. Ledit, jotka on suunniteltu toimimaan vakiovirtamuuntajalla, tarvitsevat siis määrätyn määrän virtaa toimiakseen oikein.

Led-valo on kirkkaampi suuremmalla virralla, mutta jos virta ei ole ledille suunniteltu virran määrä, led palaa kirkkaampana ja kuumempana, jonka seurauksena led palaa nopeasti. Lisäksi liian kuumana palava johti menettää valon ominaisuuksia, kuten värintoisto. Siksi vakiovirtamuuntajat ovat niin tärkeitä ledille. Led lämpötilakertoimen kuvasta aikaisemmin pystyimme näkemään, että on parempi käyttää kiinteän virran led-muuntajaa lämpötilan nousun estämiseksi.

Milloin tarvitset vakiovirtaista led-muuntajaa?

Vakiovirtamuuntajia käytetään ensisijaisesti led-valaisimissa, joissa led-muuntajan virtalähtö syöttää suoraan virtaa led-piiriin. Tällä menetelmällä saadaan korkea hyötysuhde ja vähäinen monimutkaisuus. Vakiovirtaiset led-muuntajat ovat paras valinta, jos esimerkiksi rakennat valaisimen itse. Näitä muuntajia voidaan käyttää yksittäisen polttimon kanssa tai led-ketjussa sarjassa. Led-muuntajan valinta riippuu ratkaisevasti siitä, mihin tarkoitukseen aiot käyttää sitä. Led piirin tai valaisimen valmistaja ilmoittaa aina ledin käyttämiseen tarvittavan virran määrän. Valaistuksen ohjauksessa vakiovirtamuuntajat ovat paras valinta, koska ne mahdollistavat kirkkauden ja valonlaadun jatkuvan säädön kun tiedetään virran määrä.

Mikä on vakiojännite led muuntaja?

Yleisimmät led muuntajat ovat kuitenkin vakiojännitemuuntajia, 12 VDC tai 24 VDC. Nämä muuntajat on suunniteltu tasaiselle jännitteelle. Virran määrä taas puolestaan vaihtelee. Vakiojännitteelle valmistettu led valaisin vaatii tietyn määrän jännitettä toimiakseen oikein.

Näissä led valaisimissa on sisäänrakennettu virranrajoitin tai säädin, jotta jännite olisi vakio. Vakiojännitemuuntajan tuottama virta voi vaihdella, koska led-valojen lukumäärä voi vaihdella. Esimerkiksi kaksi metriä johti nauhaa vaatii kaksi kertaa enemmän virtaa kuin yksi metri.

Voinko käyttää vakiojännite led muuntajaa mille tahansa ledille suoraan?

Tiedämme jo, että käyttölämpötilan noustessa ledin virran kulutus kasvaa. Jos jännite (V) on vakio, virta (A) luonnollisesti kasvaa. Jos käytämme vakiojännitemuuntajaa vakiovirtaohjatulle ledille lämpötilan nousu on hyvin nopeaa. Kun virta kytketään päälle, ledin lämpötila voi helposti nousta yli +80 tai +90 asteeseen. Led ei siis kestä kauaa, ja sammuu. Aikaisemmin esitetyt kuvaajan mukaan virran noustessa lämpötila nousee, eli esim. 20 mA virralle suunniteltu led haukkaakin 35 mA ja lämpötila nousee 85 asteeseen ja pitää sen siellä, ilman että ledin kirkkaus lisääntyy.

Miten sitten voidaan käyttää vakiojännitemuuntajaa vakiovirtaledille?

Lisää virtapiiriin voidaan lisätä virran rajoitin. Näin vakiojännitteestä tulee ledille vakiovirtaa. Tämä estää ledin ylivirran ja kuumenemisen, mikä lisää ledin käyttöikää.

Milloin tarvitsen vakiojännite led muuntajaa?

Voit käyttää vakiojännite (V) led muuntajaa useiden rinnakkain kytkettyjen ledien kanssa, kuten led-nauhat. Näitä led valaisimia ja led nauhoja yhdistää se, että niissä valmistaja on asentanut virran rajoittimet valaisimeen valmiiksi. Kuvassa näkyy led nauhaa, johon on asennettu virranrajoitusvastus. Vastus rajoittaa virran 3 ledin sarjalle 470 Ohm vastuksella. Kyseessä on valkoinen led piiri joka käyttää 3,2 V etujännitteen. 24V led nauhalla tässä tapauksessa jokainen led piiri saa 30 mA (24V-3×3,2V)/470 = 30 mA virtaa.

Tämän tyyppinen rakenne sopii tasajännite led muuntajille. Led nauhoissa on aina 3-6 lediä sarjassa rajoitettuna, joka sallii nauhan leikkaamisen sarjojen välistä. Otetaan vielä esimerkiksi led nauha, jossa on 5 kpl 3 ledin sarjoja. Kukin 3 ledin sarja tarvitsee 90 mA (30 mA per led). Eli ledit toimivat 450 mA virralla täydellisesti. Jos käytämme nauhaa 450 mA virralla, mutta katkaisemme yhden palan pois, piiriin jää neljä sarjaa, ja jokaisessa sarjassa kulkeva virta nousee 112,5 mA (37,5 mA per led). Kasvanut virran määrä alkaa vahingoittamaan led piirejä, joten on parempi käyttää vakiojännite led muuntajaa led-nauhoissa. Led nauhat valmistetaan aina tietylle tasajännitteelle. 12 tai 24 V. Käytä niitä siis tasajännitemuuntajaa.

Vakiovirta vai tasajännite

Pieni kertaus vakiojännite CV ja vakiovirta CC- muuntajista:

	Vakiovirta	Vakiojännite
Virta	Virran määrä on kiinteä	Virran määrä muuttuu
Jännite	Jännitteen arvo on muuttuva	Jännitteen määrä on kiinteä

 

Tasajännitteen hyvät ja huonot puolet

Plussat

• Vikasietoisuus: Se tarkoittaa, että kun yksi valo ei toimi, se ei vaikuta muiden valojen tehokkuuteen.
• Helppo asennus: Liitä yksi tai useampia led nauhoja / valaisimia.
• Hinta: Suuremmissa ryhmissä yksi tasajännite muuntaja on edullisempi kuin monta vakiovirtamuuntajaa.
• Mallit: ovat yleensä pienempiä kuin vakiovirtamuuntajat suurilla tehoilla, 12V, 24V ovat tyypillisimmät mallit.

Miinukset

• Hyötysuhde: Vakiojännitemuuntajien hyötysuhde on alhaisempi verrattuna vakiovirtamuuntajiin.
• Ylimääräistä tekniikkaa: Valaisimiin on rakennettava virranrajoitin.

Vakiovirran hyvät ja huonot puolet:

Plussat

• Rajoitin: Vakiovirtaohjaimilla vältetään ledille määritellyn enimmäisvirtarajan ylittäminen. Se säästää lediä ennenaikaiselta palamiselta ja pidentää sen käyttöikää.
• Hinta: Niiden hinta on alhaisin ja hyötysuhde korkea.
• Vakio: Suunnittelijoiden on helpompi hallita valotehoa.
• Suurille: Sopivat suuritehoisille ledeille.

Miinukset

• Joulukuusiefekti: Koska valot on kytketty sarjaan vakiovirta muuntajalla, yhden valon vikaantuminen johtaa kaikkien valojen vikaantumiseen.
• Epätasaisuus: Epätasainen virta ja kirkkaus rinnakkaisten ledien osalta.

Minkä tyyppistä led muuntajaa tarvitset?

Jotta voit valita tarvitsemasi parhaanaan led-muuntajan, sinun on otettava huomioon seuraavat kriteerit:

• led-muuntajan käyttökohde.
• led-jännite ja -virta.
• Teho

Yhteenveto

Ledit ovat luonnostaan vakiovirtaohjattuja. Mutta monessa ratkaisussa tasajännite on paras ratkaisu. Eli molemmille on paikkansa ja niitä ei saa sekoittaa. Mikäli sinua kiinnostaa (muuntaja)tekniikan kehitys, tässä linkki American Institute of Physics sivustolle. Tekniikka kehittyy nimittäin jatkuvasti.

Led-valojen asiantuntija

LedStore on toiminut Led-valaistuksen asiantuntijana jo vuodesta 2010. Meillä on oma tuotesuunnittelu, joten tuotteet ovat teknisesti huippuluokkaa. Keskitymme lämpötilasäädettäviin ja korkean värintoiston valaisimiin. Teemme vuodessa n. 500 valaistussuunnittelua asiakkaidemme kohteisiin. Tarjoamme palveluna mittatilaus led nauhoja, eli jokaiselle omien mittojen mukaan led valonauhoja profiilissa. Myös asennettuna. Muista, että olemme aina valmiina tukemaan sinua matkan varrella sähköpostitse(myynti@ledstore.fi) ja puhelimitse (045 251 4510). Kuten aina, voit jakaa vapaasti sosiaalisessa mediassa kuvia omista projekteistasi #ledstorefi IG:ssä ja ledstore.fi FB:ssä. Rakastamme nähdä, miten hienoja juttuja LEDeillämme tehdään, ja se auttaa tarjoamaan inspiraatiota niille, jotka eivät ole varmoja LEDien tehosta ja mahtavuudesta. Tiesitkö, että meillä on jo yli 3 500 kuvaa meidän ledeillä tehdyistä asennuksista Galleriassamme!

Led-valot Galleria:

Tuotegalleria: Kuvia tuotteista eri asennuspaikoissaEpäsuora valo: Epäsuoraa valo eri tiloissaHuonekohtainen: huoneissa: Valo eri huoneissaReferenssit: Kokonaiset talot joita on ehditty kuvaamaan.