A megfelelő vezetékek kiválasztása LED-világítási projektekhez

A vezetékek kiválasztása alapvetően fontos egy LED-világítási projektben. A vezetékek hozzák létre a kapcsolatot a tápegységek és a LED- világítási eszközök között. A megfelelő vezetékek biztosítják a hatékony és biztonságos áramellátást, míg a nem megfelelő kiválasztás veszélyeztetheti a berendezéseket vagy akár tüzet is okozhat.

1. Vezeték méretezése a terhelés függvényében: A vezeték keresztmetszetét a vezetékben áthaladó maximális áramerősség határozza meg. Minél nagyobb az áram, annál nagyobb keresztmetszetű vezetékre van szükség. A túl vékony vezetékek túlmelegedhetnek, ami csökkenti az élettartamukat és tűzveszélyt is jelenthet.
2. Gerincvezetékek és az egyes elemekhez vezetett szakaszok: A gerincvezetéknek képesnek kell lennie az összes LED által igényelt áramerősség biztonságos átvitelére. Az egyes elemekhez vezetett szakaszok általában kisebb terhelést látnak el, így ezek lehetnek kisebb keresztmetszetűek, de mindig ellenőrizzük a specifikációkat.
3. Biztonsági követelmények: A vezetékeknek meg kell felelniük az érvényben lévő elektromos szabványoknak. Erre számos nemzeti és nemzetközi szabvány létezik, például az IEC vagy az UL. Továbbá, az alkalmazott vezetékeknek megfelelő hőmérsékleten és környezetben kell működniük.
4. Lehetséges veszélyek:
   • Túlmelegedés: Ha a vezeték nem megfelelően van méretezve, túlmelegedhet, ami tűzveszélyt jelent.
   • Elektromágneses interferencia (EMI): A nagy áramú vezetékek elektromágneses zavarokat okozhatnak, amelyek befolyásolhatják más elektronikai eszközök működését. Fontos lehet az ilyen vezetékek megfelelő árnyékolása.
   • Rövidzár: Mindig biztosítsuk, hogy a vezetékek szigetelése sértetlen és megfelelően van rögzítve, hogy elkerüljük a rövidzárlatot.
   • Oxidáció: A vezetékek végénél az idő múlásával oxidáció léphet fel, ami csökkentheti a vezetési képességüket. Ezt megelőzhetjük a megfelelő csatlakozók és forrasztóanyagok használatával.

Összefoglalva, a vezetékek kiválasztása és méretezése elengedhetetlen a LED-világítási rendszerek hatékony és biztonságos működéséhez. Mindig vegyük figyelembe a terhelést, a biztonsági előírásokat és az esetleges veszélyeket, hogy a projekt sikeresen valósuljon meg.

Az alkalmazott vezetékek anyagának megválasztása

A vezető anyag vonatkozásában jellemzően kétféle vezeték típus közül választhatunk

• réz vezeték
• alumínium vagy alumínium ötvözetből készült vezeték

A réz vezetékek jellemzői:

Előnyök:

1. Kiváló vezetőképesség: A réz az egyik legjobb elektromos vezetőképességű anyag, csupán az ezüst mögött helyezkedik el ezen a területen.
2. Hőállóság: A rézvezetékek képesek nagyobb hőmérsékleteket elviselni anélkül, hogy károsodnának vagy túlmelegednének.
3. Merevség: A réz keményebb, mint az alumínium, ami miatt kevésbé hajlamos az önfeszülés okozta törésekre.
4. Korrozóállóság: A réz jóval ellenállóbb a korroziónak, különösen ha megfelelően van szigetelve és védve.
5. Kisebb keresztmetszet: A réz jobb vezetőképessége miatt kisebb keresztmetszetű vezetékeket lehet használni ugyanazokhoz az alkalmazásokhoz, mint az alumínium esetében.

Hátrányok:

1. Költség: A réz általában drágább, mint az alumínium, ami a költségvetés szempontjából lényeges lehet nagy mennyiségben történő beszerzés esetén.
2. Súly: A réz sűrűsége nagyobb, mint az alumíniumé, így nagyobb tömegű is. Ez különösen a nagy távolságokra történő vezetékszállításnál és a felfüggesztett vezetékeknél lehet problémás.
3. Rugalmasabb: Bár a réz keményebb, kevésbé rugalmas, mint az alumínium. Ez lehet problémás olyan alkalmazásoknál, ahol a vezetéknek gyakran kell hajlítani vagy alakítani.
4. Lopásveszély (:)) : A réz magas értéke miatt gyakran célpontja lehet lopásoknak, különösen a nagy mennyiségű réz tartalmú alkalmazásoknál.

Összefoglalva, a rézvezetékeknek számos előnye van az elektromos vezetőképesség, a hőállóság és a korrozóállóság terén. Ugyanakkor a magasabb költségek, a nagyobb súly és a lopásveszély miatt mindig mérlegelni kell az alkalmazás követelményeit és körülményeit.

Az alumínium vezetékek jellemzői:

Előnyök:

1. Költséghatékonyság: Az alumínium általában olcsóbb mint a réz, így a vezetékek gyártása is kevesebbe kerül.
2. Könnyebb súly: Az alumíniumvezetékek kisebb súlyúak a rézvezetékeknél, ami néhány alkalmazásban előnyös lehet, különösen nagy hosszúságú vezetékek esetén.

Hátrányok:

1. Nagyobb ellenállás: Az alumíniumnak nagyobb az elektromos ellenállása a réznél, ezért nagyobb keresztmetszetű vezetékre van szükség azonos áramerősségű alkalmazásokhoz.
2. Korrozzió: Az alumínium vezetékek hajlamosak az oxidációra és a korrozózióra, ami az idő előrehaladtával csökkentheti a vezetőképességüket és növelheti az ellenállásukat. Ezt a problémát általában dielektromos kenőanyagok vagy speciális csatlakozók használatával kezelik.
3. Hajlítási problémák: Az alumínium hajlamos a törésre, ha gyakran hajlítják vagy igénybe veszik. Ennek következtében az alumíniumvezetékek kevésbé rugalmasak és kevésbé alkalmasak gyakori mozgatásra vagy hajlításra.
4. Terhelhetőség: Mivel az alumínium ellenállása magasabb, hőtermelése is nagyobb lehet azonos áramterhelés mellett, ami megnövelheti a tűzveszély kockázatát.

Az alumínium vezetékek kiválasztása jó választás lehet LED alkalmazásokban, különösen költséghatékony megoldást nyújtva. Fontos azonban a helyes méretezés és a megfelelő telepítés, továbbá a pontos ismeretek a materiális korlátokról és tulajdonságokról, hogy biztosítsuk a hatékony és biztonságos működést.

A rézvezetékek általában jobb vezetőképességgel és alacsonyabb ellenállással rendelkeznek, ami kevesebb hőtermelést és jobb energiatakarékosságot eredményez. Azonban az alumíniumvezetékek is megfelelőek lehetnek bizonyos alkalmazásokhoz, feltéve, hogy megfelelően méretezik és telepítik őket.

Ideális vezeték-típusok LED rendszerekhez (felhasználási területek szerint):

1. Háztartási LED világítás: A tipikus LED lámpákhoz és sávokhoz használt vezetékeknek rugalmasnak és kis méretűnek kell lenniük, hogy könnyen illeszkedjenek a különböző belső terekhez. A PVC szigetelésű vékony vezetékek gyakran ideálisak erre a célra.
2. Ipari LED megvilágítás: Nagy teljesítményű LED-ekhez, amelyek hosszú ideig működnek magas hőmérsékleten, magas hőmérsékletű szigetelésű vezetékeket (pl. szilikon) ajánlott használni, hogy elkerüljék az áramvezetők túlmelegedését.
3. LED kijelzők és televíziók: A kiváló képminőség érdekében az ezüst vagy arany bevonatú vezetékeket gyakran használják a LED alapú kijelzőkön, mivel ezek minimalizálják a jelveszteséget.
4. LED alapú növénytermesztés: A LED-es növényfényekhez UV- és nedvességálló vezetékek szükségesek, hogy ellenálljanak a különféle környezeti tényezőknek, különösen, ha a rendszereket nedves környezetben használják.
5. LED jelzőfények és autós alkalmazások: Az autókban és járműveken használt LED-es jelzőfényekhez vezetékeket használnak, amelyek rezgés- és hőállók, valamint képesek ellenállni az időjárási körülményeknek.

---

A LED rendszerek esetében a vezetékek kiválasztásánál fontos figyelembe venni a tervezett alkalmazás specifikációit és a LED technológia általános követelményeit. A megfelelő vezeték kiválasztása biztosítja a LED rendszerek hosszú élettartamát és optimális teljesítményét.

Vezetékek méretezése

Az alábbi méretezési elveket ökölszabályként ajánljuk, otthoni rendszerek építéséhez. Nagyobb rendszerek kialakításához javasoljuk szakember tanácsának kérését. Egy konkrét projekthez készített méretezés költséghatékonyabb megoldást eredményezhet.

A következő ökölszabályok alapján lehet méretezni a vezetékeket DC12V és DC24V rendszerekhez réz vezetékek alkalmazás esetén. (DC24V rendszereknél a feszültség magasabb, azonos áramerősségnél kisebb a hőtermelés, így az előző listából egy kisebb keresztmetszetű vezetéket is választhatunk az azonos áramerősségű terheléshez. Azonban a biztonság érdekében javasolt a DC12V ajánlásaival megegyező méretezést alkalmazni) (alumínium vezetékek beépítésekor a listában található méretezés 1,6 szorzatával kell számolni):

• DC12V rendszerek:
  • 1A terheléshez: 0.5 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 3A terheléshez: 0.75 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 5A terheléshez: 1 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 10A terheléshez: 1.5 mm² keresztmetszetű vezeték

• Nagyobb áramerősségek esetén (szakember bevonása ajánlott):
  • 20A terheléshez: 2.5 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 30A terheléshez: 4 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 40A terheléshez: 6 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 50A terheléshez: 10 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 70A terheléshez: 16 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 90A terheléshez: 25 mm² keresztmetszetű vezeték
  • 100A terheléshez: 35 mm² keresztmetszetű vezeték

Ezeken az értékeken keresztmetszetenként a maximális áramerősség a vezető anyagának vezetőképességétől és a vezeték környezetétől (hőmérséklettől, elhelyezéstől stb.) is függ, tehát ezek az értékek csak általános iránymutatásnak tekinthetők.

Nagyon fontos, hogy a nagy áramerősségű alkalmazások esetében a vezetékek, csatlakozók és egyéb komponensek minden részletre kiterjedő, gondos kiválasztása és méretezése kritikus a biztonságos működés érdekében. A jelentős áramerősség miatt fellépő hőtermelés és más tényezők komoly veszélyeket jelenthetnek, ha nem megfelelően méretezik és telepítik az összetevőket. Ebben az esetben mindenképpen érdemes szakértővel konzultálni a vezetékméretezés kapcsán.

Fontos, hogy a fent említett méretezések ökölszabályok, és sok tényező befolyásolhatja a vezeték tényleges terhelhetőségét (hőmérséklet, vezeték hossza, árnyékolás stb.). Mindig hasznos konzultálni egy szakértővel, vagy a vezetékek gyártójának ajánlásait követni a biztonságos működés érdekében.

Emellett a túlméretezés, általában elfogadható és gyakran ajánlott is, főleg ha a vezeték hossza meghaladja a néhány métert, mivel a hosszabb vezetékek nagyobb feszültségesést okoznak.

Gyakori hibák:

A LED rendszerek vezetékezése során elfordulhatnak hibák.

• Nem megfelelő keresztmetszetű vezeték használata.
• Nem megfelelő szigetelési anyag vagy minőségű vezeték használata
• Nem megfelelően rögzített vagy elhelyezett vezetékek.
• Folyamatosan túlterhelt áramkörök

Jelen cikkünkben a következményekre illetve megoldási (elkerülési) javaslatainkra nem térünk ki. A téma részletesebb kifejtését „LED rendszerek vezetékezése során előforduló hibák és megoldásuk.” című cikkünkben taglaljuk.

Összefoglalásként látható, hogy bár a vezetékek kiválasztása egy LED világítási projekt esetében a „láthatatlan” összetevő. Megfelelő méretezése mégis nagy odafigyelést igényel. Garanciája lehet a gondosan összeválogatott rendszer elemek tartós, megbízható, biztonságos és hatékony működésének.