LED 灯带:确定电源规格,以及末端为何变暗
灯带卷盘上的两个数字几乎决定了整段灯带的所有表现。如果弄错,要么会买到持续发热的电源,要么会让最后一米明显比第一米暗。
范围:本文全部内容都只涉及低压侧——即电源与灯带之间的 12 V 或 24 V。我们不介绍市电布线、拆开电源或交流侧的任何操作。如果安装需要处理市电侧,在大多数辖区都应由电工完成,许多辖区更将其列为法律要求。
第一步:灯带的实际功耗
查找每米功率。卷盘、包装盒或商品页面上通常会以“W/m”或“每米瓦数”标示。将其乘以长度:
总负载(W)= 每米瓦数 × 米数
一条 14.4 W/m、长 5 m 的灯带总功率为 72 W。然后加入余量。电源若长期以额定输出连续运行会发热,而热量正是导致电源损坏的原因:
电源规格 = 总负载 × 1.25,并向上取整到市售的下一档规格
72 W × 1.25 = 90 W,因此应购买 100 W 电源。这不是无意义地增加余量。100 W 电源在 72 W 下运行,处于舒适工作范围内,温度更低,寿命也比长期以 96% 负载运行的 75 W 电源长得多。
如果没有标明 W/m,不要根据 LED 数量猜测。即使每米 LED 数量相同,不同灯带因所用 LED 不同,功耗也可能相差两三倍。未标明功率的灯带无法正确匹配电源——仅这一点就足以让你谨慎对待这款产品。
第二步:不仅要检查电源,还要检查控制器
这一步最常被跳过,也是我们最常见到的故障原因。
控制器位于电源与灯带之间,每个控制器的每个输出通道都有最大电流限制。100 W 电源可以轻松提供超过控制器承载能力的电流。当有人说“我买的电源功率足够,但灯还是变暗而且发热”,瓶颈几乎总在控制器输出,而不是电源。
检查时,把负载换算为电流:
电流(A)= 功率 ÷ 电源电压
72 W 在 12 V 系统中为 6 A;在 24 V 系统中,同样的 72 W 为 3 A。把这个数值与控制器的单通道额定值比较。如果使用彩色灯带,总电流会分配到各通道——但不要假定分配均匀,因为全白会同时驱动所有通道,这是最恶劣工况,也应以此确定规格。
全白测试。无论计划使用什么效果,都将灯带设为全白、最高亮度,运行十分钟,然后用手感受控制器和电源的温度。彩色效果很少会同时让所有通道高负荷工作,因此勉强可用的安装可能数周看似正常,却在第一次有人选择白光时过热。全白状态下温度合适,运行其他效果也会合适。
为什么末端更暗
灯带内部的铜箔很薄,存在电阻。沿途每颗 LED 都通过它前方的铜箔取电,每一段铜箔都会产生少量电压降。到达末端时,LED 获得的电压低于起始端,因此亮度更低。
由此可以得出三个有用结论:
- 最严重的压降发生在灯带起始段,而不是末端。第一米铜箔承载整条灯带的电流,所以大部分总压降发生在那里。因此,为灯带起始端增加更粗的供电线有效,而在末端增加一段粗线并无帮助。
- 白光下会比彩色光更早显现。白光同时使用所有通道,因此电流最大、电压降也最大。蓝光下看起来均匀的灯带,在白光下可能明显呈现亮度渐变。
- 不仅亮度降低,颜色也会偏移。随着电压下降,蓝色和绿色 LED 会比红色 LED 更早变暗,因为它们需要更高的正向电压。因此末端不只是变暗,还会变暖,最终偏粉。如果灯带沿长度逐渐偏红,这是电压降,而不是颜色设置问题。在双色温灯带上,同样的效应会表现为色温漂移——供电电压下垂时,冷暖两种灯珠未必以相同速率变暗。
解决方法:注入电源,而不是增加电源数量
解决办法是不要让全部电流都流过整条灯带。使用另一对导线,从同一个电源直接接到灯带后段的某个位置——通常是末端——并在那里连接灯带的电源导轨。
- 用同一个电源从两端供电。一个电源,两路电缆。电流实际需要流过的距离变为灯带的一半,压降会显著降低。
- 两端极性必须一致。两端都要正极接正极、负极接负极。第二个供电点若极性接反,会直接造成电源短路。
- 所用电缆必须确实比灯带铜箔更粗。这样做的目的就是提供一条电阻更低的路径。细门铃线几乎起不到作用。
- 不要把数据线接到第二个供电点。对于可寻址灯带,电源可以在任何位置注入,但数据信号仍必须从起始端进入并沿单一方向传输。在末端注入数据没有帮助,反而会扰乱信号链。
除非你非常清楚自己在做什么,否则绝不要把两个独立电源连接到同一条灯带。两个电源的输出电压会有细微差异——而且总会存在差异——它们会通过灯带相互灌入电流。如果超长灯带必须使用两个电源,应将灯带分成电气隔离的区段,只连接数据线,绝不能连接电源导轨。
如何判断是否需要注入电源
将灯带设为全白,然后用万用表测量末端焊盘之间的电压。如果读数低于标称值的约 90%——12 V 系统低于约 10.8 V,或 24 V 系统低于 21.6 V——末端供电不足,值得增加电源注入。低于 85% 时,你能直接看出差异,其他人也一样。
延长现有灯带,还是新建第二路
灯带长到一定程度后,答案就不再是继续增加长度。只要提出正确的问题,就很容易在两种方案之间作出选择。
| 情况 | 应采取的做法 |
|---|---|
| 尚未超过灯带标明的最大连续长度,也未超过控制器通道额定值 | 延长现有灯带 |
| 已超过最大连续长度,但效果必须连贯 | 延长灯带,并在末端注入电源 |
| 已超过控制器的额定电流 | 使用第二个控制器。此时限制并非电源 |
| 新增区段位于另一个房间或不同表面 | 新建第二路并使用独立控制器。强行让一路灯带跨越两个空间,会把电缆布到令你后悔的位置 |
| 希望两个区段显示不同效果 | 显然应使用第二个控制器——一个通道同一时间只能执行一种效果 |
每种可寻址灯带还受控制器可寻址像素最大数量的限制。超过该数量后,额外 LED 要么保持熄灭,要么从头重复图案。这个限制写在控制器规格中,无法在应用里调整。
灯带以最高亮度运行的成本
值得单独说明,因为经常有人询问。装饰灯带的负载很小。一条长 5 m、功率为 14.4 W/m 的灯带在全白最高亮度下消耗 72 W——与一只老式白炽灯泡相当。每天运行四小时,耗电量不到 0.3 kWh;而大多数装饰效果的功耗远低于全白数值的一半,因为它们从不同时驱动所有通道。无论你所在地的电价如何,这都不是值得担心的部分。灯关闭后电源的空载功耗,以一年累计来看反而更值得关注。因此我们更希望你在插座处关闭电源,而不是让它永久空载待机。
常见问题
可以使用额定功率高于实际所需的电源吗?
可以,而且通常是好主意。电源只会提供负载实际需要的电流;额定值是上限,不是固定输出。唯一必须精确匹配的是电压——将 24 V 电源接到 12 V 灯带上会立即烧毁灯带。
灯带能工作,但电源发出嗡嗡声
可听见的嗡嗡声通常来自电源接近极限负载运行,或某个调光频率使电源元件产生机械振动。先检查负载数值。如果负载处于舒适范围,应先尝试更换电源,再判断是否为控制器问题。
让灯带整夜亮着安全吗?
如果低压电源规格选择正确,则安全——这些产品本就是为此设计的。值得做一次的是上文的全白测试。全白运行十分钟后温度仍合适的电源,整夜运行也不会有问题。
如果你希望我们在购买电源前帮你核对灯带方案,请咨询我们。