Mikor kell LED szalag jelerősítőt használni és hogyan?

Röviden, akkor van szükségünk jelerősítőre, ha LED vezérlőt használunk és a működtetni kívánt LED szalag áramfelvétele nagyobb lenne, mint amit a vezérlő elbír.
 
Tehát, amikor csak fix fénnyel akarunk világítani, amit nem is akarunk fényerőszabályozni, akkor vezérlőre sincs szükségünk, hiszen egy fali kapcsolót vagy felkapcsoljuk, vagy le. Egy megfelelően méretezett tápegységre a kapcsolóra és a LED szalagra van szükségünk. Ez akkor is így van, ha mondjuk RGB LED szalagot használunk, és csak fix 7 színnel akarunk világítani, nem akarjuk fényerőszabályozni és fényjátékot sem akarunk. Egy 3-as csillárkapcsolóval a 3 alapszínt tetszés szerinti kombinációban (piros, sárga, zöld, türkiz, kék, lila és hidegfehér) 7 színben tudunk felkapcsolni.
 
De mi is az a jelerősítő? A LED szalag 12, vagy 24 Volt egyenárammal működik általában. Itt a hangsúly az egyenáramon van. Azaz ha egy LED szalag 100%-on világít akkor megkapja „tisztán” a működési feszültséget egyenáramként. Ha csökkentjük a fényáramot, akkor egy LED vezérlő, nem az egyenáramú tápellátás feszültségét csökkenti, hanem az egyenáram, pár száz Hertz-el gyakorlatilag meg van szaggatva, és a megszakítások és a tápellátások arányainak változása eredményezi a fényáram változást. Ezt hívjuk PWM (Pulse Width Modulation – Impulzus-szélesség modulált) vezérlésnek. Szebben fogalmazva állandó periódusidejű jelfolyam, ahol a jel kitöltési tényezőjének változtatásával az átlagfeszültség változik, az így létrejövő átlagfeszültség változtatásának az eredménye a maximálisnál gyengébb állítható fényáram úgy, hogy közben a maximális feszültség nagysága változatlan marad.

A jelerősítő ezt a jelet érzékeli, leveszi egy vezérlőről és a jelerősítőnek biztosított tápellátással az áramot erősíti, azaz a jelerősítőre kötött LED szalagokra, a megfelelő áramerősséget biztosítja (maximálisan amennyi árammal terhelhető a jelerősítő) úgy, hogy továbbra is olyan megszaggatott egyenfeszültséget biztosít a rákötött LED szalagoknak, amilyet az eredeti LED vezérlő leadott. Így a LED vezérlő maximális átmenő áramán túl, minden újabb jelerősítő beiktatásával a jelerősítő maximális átmenő áramának megfelelő újabb szakasz LED működtethető egyszerre.

 

 

Jelerősítő akkor kell, ha egy vezérlővel több LED szalagot akarunk működtetni, mint amennyit „elbír”.

 
Egy LED szalag így vezérlő is általában 12, vagy 24 Voltos tápellátást igényel. Az egy színt kezelni tudó LED szalagnál egyszerű a helyzet, a vezérlő kimeneténél a maximális áramerősség is fel van tüntetve, például az, hogy 12 Amper. Ez azt jelenti, hogy 12 Voltos LED szalagból maximum (12V x 12A) 144 Watt fogyasztású LED szalagot köthetünk rá. Ha 24 Voltos a LED szalagunk, akkor kétszer annyit (24V x 12A) 288 Watt fogyasztásút. Ha LED szalag hosszban gondolkozunk, akkor a legegyszerűbb LED szalagból, ami méterenként 3,6 Watt fogyasztású, 12 Volt esetén (144/3,6) 40 métert használhatunk egy vezérlővel. Egy 12Voltos és méterenkénti 12 Wattos LED szalagból (144/12), már csak 12 métert. Ha a méterenkénti 12 Wattos LED szalagból 24 Voltos változatot telepítenénk, és természetesen 24 Voltos tápegységet is szerzünk be a 12 Voltos helyett, akkor rögtön ma dupláját (288/12) 24 métert tudunk jelerősítő nélkül közvetlenül a vezérlőre kötve használni.
 
Több színcsatornás vezérlők esetében a helyzet kissé bonyolultabb, mert egyes gyártók megadják a színcsatornánkénti maximális áramerősséget és megadják az összes kimenő áramerősséget. Például, ha egy 4 színcsatornás vezérlőt akarunk használni, amire az van írva, hogy 6 Amper csatornánként, az összesen 32 Amperes lenne, de az is rajta van, hogy maximum 10 Amper, lehet a kimenő összes áramerősség. Azaz színcsatornánként, csak (10/4) 2,5Ampert köthetünk rá – gondolhatnánk, de ez így nem igaz. Ugyanis attól függ, hogy milyen LED szalagot és milyen távirányítót, avagy kezelő panelt használnánk. Ha például olyan RGBW LED szalagot akarunk használni, amin egy chipbe van tokozva a 4 szín, és 12 Voltos és 14,4 Watt névleges fogyasztása méterenként, annak (14,4/4) 3,6 Watt a méterenkénti fogyasztása színenként, azaz egyforma. Tehát nem tudunk eltérni, az egyforma fogyasztástól, hacsak még külön csak fehéret nem kötnénk rá. Tehát (120W/14,4W) 8,33métert tudunk rákötni ebből a szalagból. Ennek az RGBW LED szalagnak van 24 Voltos változata, ami viszont 17 Wattos méterenként (tehát erősebb is a fénye) (240W/17W) már 14,11 métert tudunk egy ilyen vezérlővel működtetni. Igen ám, de a példában szereplő áramkorlátokkal rendelkező RGBW vezérlő egy Mi-Light márkájú vezérlő. Aki ismeri tudja, hogy amennyiben egy RGBW távirányítóval akarjuk kezelni, akkor nem lehet a színes fények mellé felkapcsolni a fehéret, tehát soha nem fordulhat elő, hogy mind a 4 szín világít a szalagon. Azt is tudjuk, hogy ez a vezérlő a fehér színt nem az RGB színekből keveri, hiszen azért van külön fehér színcsatorna. Azaz a három RGB színcsatorna sem világít soha. Hiszen bármilyen szivárvány szín kikeveréséhez vagy egy, vagy két alapszín kell. Tehát RGB-ből egyszerre maximum 2 színcsatorna működik 100%-on, tehát a maximális 10 Amper figyelembe vételével (10/2) 5 Amper áramerősségünk lehet bármelyik RGB színcsatornán. Mivel a fehér szín pedig csak önmagában azaz egy színcsatorna 6 Amperrel terhelhető, így a maximális áramerősséget tervezhetjük úgy, hogy RGBW 5+5+5+6 Amper, azaz 21 Amperre, mert tudjuk hogy ezzel a vezérlővel csak olyan kombinációnk lehet maximum, ami 10 Ampert eredményez. Maradva az előző RGBW LED szalagnál ami 12 Voltos és 14,4Wattos méterenként, azaz 0,3 Ampert vesz fel méterenként és színenként – akkor az színenkénti 5 Amperes korlátot 16,66 méternél érjük el. Azaz kétszer olyan hosszú LED szalagot köthetünk rá, mert ismerjük a távirányító adta kapcsolási kombinációk biztosította áramfelvételi lehetőségeket. A 24 Voltos változatnál ami 17W/m, 0,117 Ampert vesz fel méterenként és színenként – akkor az színenkénti 5 Amperes korlátot 28,23 méternél érjük el. Azért ez már lényegesen kedvezőbb ugye mint az előző kalkuláció. De nem bízzuk el magunkat. Mart mi van akkor, ha a fehér színt fel akarjuk kapcsolni a színes fény mellé. Azaz a színtelítettséget is akarjuk szabályozni. Van rá lehetőség, ha ehhez a RGBW vezérlőhöz, nem RGBW távirányítót, hanem RGBCCT távirányítót illesztünk. Akkor bizony felkapcsolja a fehéret a színes mellé. Ha a fenti maximális hosszal végeztük el a kivitelezést, majd egyszer csak veszünk az RGBW távirányító mellé egy ilyen mindent tudó távirányítót, és kipróbáljuk a színtelítettség állítást, már túl is terheltük a vezérlőnket. Ráadásul nem is kell RGBCCT távirányítót vennünk. Elég, ha a mobiltelefonunkkal wifi konverteren keresztül vezéreljük a szalagot és az okostelefonunkon a felkínált 6-fele távirányító közül az RGBW helyett at RGBCCT-t választjuk, már használhatjuk is az színtelítettség szabályozást. Tehát RGBCCT távirányítóval az RGBW vezérlő egyszerre 3 színcsatornát is maximális fényerőre tud állítani, ami azt jelenti, hogy (10/3) 3,33 Amper lehet színenként a maximális áramerősség. Ez a fenti két LED szalag esetében 11,1 és 18,8 méter lehet. Tehát akkor járunk el helyesen, ha a színtelítettség állítás lehetőségét is figyelembe vesszük. Valójában ez az RGBW-s példa a legszélsőségesebb, mert kétféle távirányítóval kezelhető. Más RGBW vezérlők, a többi RGB vagy RGBCCT vezérlők esetében lényegesen egyszerűbb az eset, mert nincs ilyen más távirányító nyújtotta többletszolgáltatási lehetőség.
 
Tehát amikor egy RGB vezérlő esetében azt olvashatjuk, hogy 6 Amper/színcsatorna, maximum 10 Amper összesen, akkor egyértelmű, hogy az RGB LED szalag a fehér fényt kikeveri, akkor mind a 3 színcsatornát használja, így csak (10/3) 3,33 Amper jön ki színcsatornánként. De még ezt sem kell számolgatni, hiszen a 10 Amper 12 Voltnál 120 Wattot eredményez. Egy 10,6 Watt/méteres RGB szalag esetében ez (120/10,6) 11,3 méter hosszú RGB LED szalag jelerősítő nélküli használatára ad lehetőséget.
 
Egy RGBCCT vezérlőnél már árnyaltabb a kép. 5 színcsatorna, színcsatornánként 6 Amperrel, de az összes átmenő áramerősség maximum 10 Amper lehet. Ha RGB módban világítunk vele akkor egyszerre 2 színcsatorna tud működni maximum, a CCT módban akkor szintén, azonban, ha színtelítettséget állítunk már 4 színcsatorna működhet. Ebből eredően (10A/4) maximálisan 2,5 Amperrel tervezhetünk színcsatornánként az előre gondolt 2 Amper helyett. Így színenként 12 Volt esetén 30 Wattnyi szalagot köthetünk rá, míg 24 Voltosból a dupláját.
 

Hogyan kössük be a jelerősítőt?

 

Egy jelerősítő általában 3 csatornás, azaz RGB LED szalagokhoz készítik. Újabban 4 csatornásak is kaphatóan ami az RGBW LED szalagok jelerősítéséhez való. RGBCCT, azaz 5 szín esetén gondban vagyunk, de a leggyakoribb, az egyszínű és a legritkább a CCT, azaz kétszínű LED szalagok jelerősítése esetén is. Nem is lenne gond, ha bármikor kapható lenne egyszínű jelerősítő, hiszen az előbbi 3 problémás esetben 5, 1, vagy 2 darabot használva belőlük megoldódna a problémánk. Annak ellenére, hogy az egyszínű jelerősítők alkalmazásával akárhány színű LED szalag jelerősítése megoldható, csupán a színenkénti darabszámú egy színcsatornás jelerősítőt kell alkalmaznunk, sajnos pont ebből szűkös a választék, sőt olyannyira, hogy sokszor be sem szerezhető.
 
A leggyakoribb kérdés, hogy mit tegyünk ha csak egyszínű LED szalagot akarunk használni, de csak három csatornás jelerősítőt tudunk beszerezni?
 
Vagy mind a három kimenetre közel egyforma fogyasztással szétosszuk a jelerősítővel használandó LED szalag mennyiséget,…

… vagy a három kimenetet közösítjük és maximum a 3 csatorna együttes maximális áramerősségéig egy LED szalag csoportot kötünk rá.

 

Ezzel szemben a többi már egyszerű

 
Az egyszínű LED szalaghoz egy csatornás jelerősítő használata:
 

 
Az kétszínű (CCT – színhőmérséklet szabályzós) LED szalaghoz értelem szerűen két darab egy csatornás jelerősítőt kell használnunk.
 

 
Az RGB LED szalaghoz három csatornás jelerősítő használata:

Az RGBW LED szalaghoz négy csatornás jelerősítő használata:

Előfordulhatnak zavaró problémák a jelerősítős rendszerekkel!

Ha jelerősítőt használunk, lehetőleg ugyanabból a termékcsaládból válasszuk, mint a vezérlőt. Egy márkás vezérlő több kHz-es PWM jelet is leadhat, márkától és beállításuktól függően. Egy kevésbé márkás jelerősítő esetében a gyártó nem adja meg, hogy a PWM jelismétlés hány Hz-en működik. Ebből arra lehet következtetni, ha nem adja meg, azaz nem dicsekszik vele, akkor alacsonyabb lehet, pl. 300 Hz. Könnyen belátható, ha egy vezérlő 2, vagy akár 8 kHz-es PWM jelet ad le, akkor a egy 300 Hz-es jelerősítő, a 300 Hz-en vett mintája hiányos, sérült, azaz pontatlan lesz. Ez a pontatlanság ráadásul változó lehet, a jel kitöltöttségétől függően. Egyszínű LED vezérlés esetén csak annyit tapasztalhatunk, hogy közvetlen a vezérlőre kötött LED szalagok és a jelerősítő után kötött LED szalagok fényereje, különböző fokozatokban eltérő lehet. Ugyanakkor egy RGB világítás esetén, például egy lila tónus kikeverésekor, a vezérlőre kötött szalag pink, míg a jelerősítőre kötött rész inkább lila. Mivel a kék és a piros színcsatornákon a PWM jel kitöltöttsége eltérő a kívánt tónusnak megfelelően, és a jelerősítő a két kitöltést eltérő pontossággal veszi.

Mit tehetünk a jelerősítős problémák ellen?

• Ne használjunk jelerősítőt. Korszerű 2.4G rendszerű vezérlő családoknál, azonos távirányító, azonos zónájához, sok vezérlőt párosíthatunk, így azonos típusú több vezérlő pontosan egyszerre fog reagálni. Még akkor is, ha valamely vezérlőről úgy gondolnánk, hogy vételkörzeten kívül esik. Ekkor sincs baj, mert ezek a vezérlők transzmitterként is funkcionálnak és a vett jelet továbbadják, így ezek láncolataként is el jut a jel a távirányító hatósugarán kívülre. Tehát, ha úgy gondolod, jobb lenne egy ilyen megoldás a jelerősítők helyett, akkor olvasd el EZT a cikket.
• Ha ilyen nagyfrekvenciás jelet adó vezérlőre kötünk alacsony frekvenciás jelerősítőt, akkor a nagyfrekvenciás üzemmódból állítsuk alacsonyabb frekvenciássá a vezérlő. Hátha így elfogadhatóbb az eltérés.
• Ha az előbbi mégsem válik be, akkor az marad, hogy a vezérlőre nem kötünk közvetlenül LED szalagot, csakis a jelerősítőket kötjük rá, és minden LED szalagot csakis jelerősítőkre kötünk.
• Mindezen problémák nem lépnek fel, ha azonos családból vásároljuk a vezérlőt és a jelerősítőt. Ugyanakkor, amit már említettem, ha márkás vezérlőcsaládból vásárolunk (Mi Light/Miboxer, Skydance, stb.) akkor már nem szükségszerű jelerősítőben gondolkoznunk, a vezérlők és a távirányítók szabad párosítási darabszámai miatt.

Amennyiben a PWM-jelről többet szeretnél megtudni, ajánlom EcoPityu Youtube videóját: