Milyen keresztmetszetű vezetéket használjunk RGB LED szalag világítás kialakításához?

Gyakorlati példák mérési eredményeit olvashatjuk az alábbiakban.

Ha vásárolunk egy RGB LED szalagot azt látjuk, hogy egy 5 méteres tekercsen kb.10cm 4-eres bekötő vezeték van. Ez a vezeték 4×0,2mm² keresztmetszetű.
Az RGB LED szalagok típustól függően 6W, 10,8W, vagy akár 14,4 Watt fogyasztásúak méterenként. Azaz egy 72 Watt névleges fogyasztású 5 méteres tekercsen is ugyanolyan kb. 10cm hosszú 4×0,2mm² keresztmetszetű keresztmetszetű bekötő vezeték darab található. Erről azt gondolhatnánk, hogy egy szobában ha RGB világítást kívánunk kialakítani bárhova elvezethetjük a bekötést ilyen keresztmetszetű vezetékkel, a lényeg, hogy 72Wattnál nagyobb fogyasztással ne terheljük. Ez a gondolatmenet hibás, minél hosszabb a vezetékünk annál nagyobb a vezeték ellenállása amitől a LED szalag kisebb feszültséget fog kapni és gyengébben fog világítani. Egy 72Wattos 5 méteres LED szalag működtetéséhez, 12Volt esetében 6Ampert kell biztosítani.

A cikk a LED szalag ellenállására is kitér. Azaz tudjuk, hogy minél hosszabb egy LED szalag, a tápbekötéstől nézve minél távolabb helyezkedik el a LED, annál gyengébben világít. Ezt a problémát is figyelembe vettük az alábbiakban.

Nézzünk pár gyakorlati példát:

Első vizsgálati csoport egy 1 méter hosszú 60 darab 5050SMD RGB LED-et tartalmazó V-TAC gyártmányú 10,8Watt névleges fogyasztású LED szalag, egy 18VA-es V-TAC adapterrel, vezérlő nélkül.

Egy végről közvetlen bekötés esetén a fogyasztás 10,5Watt. (Minden mért fogyasztási érték a tápegységgel együtt mért összes fogyasztás.)
Ha beiktatunk egy 25cm hosszú RGB elosztót akkor a fogyasztás 10,8Watt.
Ha a másik végét is bekötjük közvetlenül akkor a fogyasztás 10,9Watt.

Ebből arra következtethetünk, hogy egy ilyen LED szalagnál 1 méter hosszan a LED szalagon feszültségesése gyakorlatilag nulla, szinte felesleges egy ilyen 1 méteres LED szalagot két végről bekötni.

Az egy végről történő bekötésnél maradva, ha az adapter és a LED szalag közé beillesztünk 1 méter hosszú 4×0,2mm² keresztmetszetű vezetéket, azaz amilyen a gyári 10cm hosszú bekötővezeték, akkor a fogyasztás 10,4Watt, azaz gyakorlatilag semmilyen káros hatása nincs ennek az 1 méternyi vezetéknek.

Ha az adapter és a LED szalag közé beillesztünk 5 méter hosszú 4×0,2mm² keresztmetszetű vezetéket, azaz amilyen a gyári 10cm hosszú bekötővezeték, akkor a fogyasztás 9,5Wattra csökken. Igaz ugyan hogy ez már 10%-os teljesítmény csökkenés, de ez még mindig elhanyagolható – ha csak egy 1 méteres LED szalag telepítése a követelmény.

Tehát amennyiben ilyen rövid RGB LED szalagot akarunk működtetni, akkor nyugodtan használhatjuk a LED szalagot úgy, hogy csak egy végről kötjük be és akár hosszabb – több méteres – a gyári bekötő vezetéknél nem vékonyabb vezetéket használhatunk.

Mivel egy szoba hangulatvilágításának kialakításához RGB LED szalagból 5-10, vagy akár 20-30 méter LED szalagot felhasználhatunk mindenképpen szükséges megvizsgálni, hogy hogyan alakul a fogyasztáscsökkenés, ha több LED szalagot kívánunk telepíteni.

Vizsgáljuk meg a gyári egész 5 méteres tekercseket.

Második vizsgálati csoport egy 5 méter hosszú 300 darab 5050SMD RGB LED-et tartalmazó V-TAC gyártmányú 54 Watt névleges fogyasztású LED szalag, egy 78VA-es V-TAC adapterrel, vezérlő nélkül.

Egy végről közvetlen bekötés esetén a fogyasztás 36,9Watt. Ez jelentős elmaradás a névleges fogyasztástól.
Ha beiktatunk egy 25cm hosszú RGB elosztót akkor a fogyasztás 35,0Watt.
Ha a másik végét is bekötjük közvetlenül, akkor a fogyasztás 45,8Watt. Igen, sokkal jobb a helyzet, csakhogy a legritkább esetben akarunk egy 5 méter kerületű RGB LED szalag kört kialakítani. Nagyobb a valószínűsége, hogy szalag túlsó végén történő bekötéshez egy 4 eres 5 méter hosszú vezetéket kell végigvezetnünk a LED szalag mentén.
Ekkor: egy 5 méter hosszú 4×0,2mm² keresztmetszetű vezeték felhasználásával a fogyasztás 43,6 Watt.
Ha valaki elégedetlen és 5 méter hosszú 4×0,75m² keresztmetszetű vezetéket használ, akkor a fogyasztás 45,6 Watt. Azaz ezzel a keresztmetszettel kiküszöböltük a vezeték okozta teljesítmény csökkenést.

De nézzük még meg mi a helyzet, ha eleve az egyik végről történő bekötéshez eleve szükséges egy 5 méteres vezeték.

4×0,2mm² keresztmetszetű vezeték felhasználásával a fogyasztás 28,2 Watt.
4×0,75mm² keresztmetszetű vezetéket használva a fogyasztás 33,6 Watt.

Ha csak 1 méter 4×0,2mm² keresztmetszetű vezeték felhasználásával a fogyasztás 33,9 Watt.

A második vizsgálati csoport konklúziója.
Mindenképpen célszerű az 5 méteres tekercs mindkét végét bekötni. Valójában ebből a tekercsből kialakításra kerülő hosszabb LED szalag kialakítást úgy célszerű elvégezni, hogy legalább 2-2,5 méterenként végzünk mindkét végről betáplálást, hogy az 5 méterre jutó 54 Wattos névleges fogyasztást ne csak 45Wattig közelítsük meg hanem annál jobban. Hogyha ebből a LED szalagból tényleg nem több mint 5 méter kívánunk működtetni, akkor elégséges ide a 4×0,2mm² keresztmetszetű vezeték is. Amennyiben az egész LED szalaghoz több méterről kívánjuk biztosítani a tápellátást, akkor az első tápbekötésig mindenképp célszerű 4×0,75mm² keresztmetszetű vezetéket használni.

Harmadik vizsgálati csoport a 2x5m, azaz 10 méter hosszú 600 darab 5050SMD RGB LED-et tartalmazó V-TAC gyártmányú 108 Watt névleges fogyasztású LED szalagos telepítési módok.

Egy végről közvetlen bekötés esetén a fogyasztás 41,4Watt. Brutális elmaradás a névleges fogyasztástól.
A két végről közvetlen bekötés esetén a fogyasztás 64,8Watt. Ez még mindig nagyon kevés. Ráadásul akkor vagyunk korrektek, ha beiktatunk a túlsó bekötéshez egy 10méteres 4 eres vezetéket.
Tehát 10 méter 4×0,2m² keresztmetszetű vezetéket használva a fogyasztás 55,8 Watt.
Ha helyesen akarunk eljárni, akkor minimum a 2 ötméteres darab közé is kell egy betáplálást biztosítanunk mindkét irányba. Ekkor, azaz 2 darab 25cm hosszú RGB elosztót és 2db 5 méteres 4×0,2m² keresztmetszetű vezetéket beiktatva a fogyasztás: 62,8Watt.
Ha a táphoz közelebbi 5 méteres szakaszt lecseréljük 4×0,75mm² keresztmetszetre, lényeges javulást tapasztalhatunk: 71,6W.
Az igazat megvallva ez a vezetékem nem 4-szer, hanem 5×0,75mm² keresztmetszetű így a 5. vezetéket hozzáforrasztottam az anódhoz, így 3×0,75mm² + 1×1,5mm² keresztmetszetet elérve, kissé tovább nőtt a fogyasztás 75Watt-ra.

Joggal merül fel a kérdés, hol a határ?

A LED szalagokhoz adott használati útmutató általában nem tér ki a szükséges vezeték keresztmetszetre – és a barkácsolni szerető, hobbi kivitelezőknek okoz ez problémát. Ezt azonban a villanyszerelők tudják, és az interneten is fellelhető jó néhány táblázat. A vezetőn átfolyó áram erőssége, és az vezető anyaga határozza meg, hogy minimum milyen keresztmetszetű vezeték szükséges.
A Pannon LED szalagjainak használati utasítása tartalmaz ilyen táblázatot. E szerint

1 Amperhez 0,75mm²,
2 Amperhez 1mm²,
4 Amperhez 1,5mm²,
6 Amperhez 2mm²,
9 Amperhez 2,5mm² keresztmetszetű vezetéket használjunk.

Jelen esetben, amikor egy 5 méteres 54 Wattos RGB LED szalagunk van, ami színcsatornánként 1,5 Amperes, akkor járunk el helyesen, ha a tápbekötéshez 1mm²-es vezetéket használunk, míg a leágaztatva a szalag túlsó végi bekötéséhez fele akkora áramot feltételezve, 0,75mm² elég. Ennek ellenére nem fog a LED szalag a 54Wattal világítani, mert ennek eléréséhez rövidebb szakaszok mindkét végről történő bekötése szükséges. Ha 2-2,5 méterenként ezt megtesszük már jó eredményre számíthatunk. Azonban könnyen lehet, hogy méterenkénti két végpontos bekötések szükségesek, legalább 0,75-ös vezetékeket használva, hogy nagyon megközelítsük a néveleges fogyasztást.

Tovább gondolva a kivitelezést, ha ilyen vastag vezetékeket kellene használni, az RGB elosztók, hosszabbítók és bekötő elemek pedig csak 0,2-esek, felmerül a kérdés, hogy egy komolyabb rendszer esetében van-e értelme ezeket az elemeket használni. Nincs értelme, mert egy 0,75-ös vezetékezésben csak mint szűk keresztmetszetek lennének jelen. Bekötő vezeték helyett, jobb 0,75-ösöket a LED szalagra forrasztani, vagy ha azok a 10cm-es darabok éppen megmaradnak, de a 0,75-ös vezeték mellett teljesen értelmetlen a 0,2-es RGB elosztók használata. A Wago oldható vezeték összekötői jelentenek megfelelő megoldást. Sőt az adaptereket is célszerű elfelejteni, hiszen azok 12Voltos kimeneti vezetékei is általában 1,5méter hosszúak, nem ismert keresztmetszettel, de szigeteléssel együtt nézve mindig vékonyabbak mint egy 2×0,75-ös, tehát használjunk fix bekötésű egyenáramú tápegységeket.

Elvi kivitelezési rajz, amikor 5 méternél hosszabb RGB LED világítást akarunk kialakítani, megfelelő keresztmetszetű vezetékekkel, két oldali bekötéssel és Wago vezeték összekötőkkel:

Természetesen a kivitelezést tovább bonyolítja, ha olyan sok LED szalagot akarunk telepíteni, aminek az össz teljesítménye nagyobb, mint a vezérlő terhelhetősége. Ekkor jelerősítő, vagy jelerősítők és további tápegységek alkalmazása válik szükségessé. De ez már egy másik téma.

Figyelem! A névleges fogyasztási adatok csak a LED szalagra vonatkoznak, a mért fogyasztás pedig tápegységgel együttes fogyasztások. A mérések nem hitelesek.