LED 燈帶的電源供應器該買多大,末端為什麼會變暗?

電視牆後的燈帶,插頭那頭亮、遠端那個角落暗一截;或者書桌下的電源供應器燙得手放不住。兩件事都出在捲軸上印著的兩個數字——每公尺瓦數和電壓——而且都能在把燈帶貼上牆之前用算術解決。

核心要點

  • 電源供應器規格 = 每公尺瓦數 × 公尺數 × 1.25,再向上選市售的下一級。5 m 的 14.4 W/m 燈帶要買 100 W。
  • 不只看電源供應器,還要核對控制器的單通道電流上限。72 W 在 12 V 下是 6 A,在 24 V 下是 3 A。
  • 末端變暗就是電壓降。末端電壓低於額定值的 90%——10.8 V 或 21.6 V——就從同一個電源供應器注入電源。
  • 絕不要把兩個電源供應器的電源軌接到同一條燈帶上。把燈帶在電氣上分段,只讓資料線跨過去。
  • 做白光測試:全白、最高亮度、十分鐘,然後摸電源供應器和控制器。
只涉及低電壓端

這裡的全部內容都是電源供應器與燈帶之間的 12 V 或 24 V。市電配線、拆開電源供應器、交流電端的任何作業:在多數管轄區都是電工的工作,許多地區更是法律要求。

兩捲矽膠 LED 霓虹軟燈帶正在測試,一捲亮青色,一捲亮暖黃色,並接回顯示電壓與電流讀數的工作檯電源供應器。
實際測量而非估算:將兩捲燈帶接到工作檯電源供應器,顯示器便會呈現指定電壓下的實際耗用電流,不必依規格表計算。

算出燈帶實際吃多少電

先找每公尺瓦數。通常以「W/m」或「每公尺瓦數」標示在線軸、包裝盒或商品頁面上。乘以長度:

總負載 (W) = 每公尺瓦數 × 公尺數

14.4 W/m 的燈帶長 5 m,就是 72 W。接著加餘裕。長期以額定輸出運作的電源供應器會發熱,而熱就是電源供應器損壞的主因:

電源供應器規格 = 總負載 × 1.25,再向上選市售的下一級

72 W × 1.25 = 90 W,所以買 100 W。100 W 電源供應器跑 72 W 處在舒適範圍內,溫度較低,壽命也遠比永遠以 96% 負載運作的 75 W 電源供應器長。額定值遠高於負載從來不是問題:電源供應器只輸出負載實際汲取的電流,額定值是上限,不是固定輸出。唯一必須完全相符的是電壓——24 V 電源供應器接到 12 V 燈帶,燈帶立刻燒毀。

燈帶長度總負載該買的電源供應器12 V 下的電流24 V 下的電流
4.8 W/m5 m24 W30 W2 A1 A
9.6 W/m5 m48 W60 W4 A2 A
14.4 W/m5 m72 W100 W6 A3 A
14.4 W/m10 m144 W200 W12 A6 A

這三個每公尺瓦數是捲軸上最常見到的:4.8 W/m 是燈珠稀疏的單色燈帶,9.6 W/m 是密排的單色燈帶,14.4 W/m 是典型的 RGB 燈帶。電流兩欄是下一節要用的數字。

若未標示 W/m,請勿依 LED 數量猜測。每公尺 LED 數量相同的兩條燈帶,依所用 LED 不同,耗電量可能相差兩至三倍。沒有標示功率的燈帶就沒辦法配電源供應器——光是這一點就足以讓你對它多留個心眼。

桌面上的控制器、手機與一條亮著藍光的 LED 燈帶,接在檯式電源供應器上。
工作檯上的燈帶、控制器,以及供電給兩者的電源供應器。加長燈帶時最容易被忘掉的就是控制器——它有自己的上限,跟電源供應器的上限不是同一回事。

核對控制器的額定值,不只是電源供應器的

這一步最常被跳過,也是我們最常看到出問題的地方。

控制器位於電源供應器與燈帶之間,每個控制器的各輸出通道都有最大電流。100 W 電源供應器可以輕易輸出超過控制器能通過的電流。有人說「我買了夠大的電源供應器,燈還是變暗而且發熱」,瓶頸幾乎總在控制器輸出,而不是電源供應器。

把負載換算成電流來核對:

電流 (A) = 瓦數 ÷ 供應電壓

72 W 在 12 V 系統上是 6 A,在 24 V 系統上是 3 A。拿它對照控制器的單通道額定值。彩色燈帶的總電流會分到各通道——但不要假設分得平均,因為全白會同時驅動所有通道,這是最嚴苛的情況,也是該按它估規格的情況。

白光測試。無論打算用哪種效果,都先將燈帶設為全白、最高亮度,持續十分鐘,再摸控制器與電源供應器。彩色效果很少同時讓每個通道滿載,規格勉強的安裝可能連續數週看似正常,直到有人第一次選白光就過熱。全白下溫度適中,用任何效果都穩——包括整夜亮著,規格正確的低電壓電源供應器原本就是為此設計。

末端為何比較暗

燈帶內的銅箔很薄,有電阻。沿途每顆 LED 都透過前方的銅箔汲取電流,每一段銅箔都會掉一點電壓。到了末端,LED 收到的電壓低於起點,所以比較暗。

由此可得三項結論,而且都很實用:

電壓在這裡比在任何地方都要緊。同樣的瓦數,24 V 燈帶的電流只有 12 V 的一半,同樣的銅箔掉的電壓也只有一半,而這點電壓降在更高的額定值裡佔比更小——總效果只有四分之一。常見的單端供電極限——12 V 燈帶約 5 m、24 V 約 10 m——就是這麼來的。電視背後用 12 V 沒問題;沿著 10 m 的燈槽走,先選 24 V,再考慮要不要注入。

修正:從同一個電源供應器注入電源

做法是不讓所有電流流過整條燈帶。從同一個電源供應器另外拉一對線,直接接到燈帶較後方的位置——通常是末端——接在該處的電源軌上。

上圖:LED 燈帶只從起點單端供電,電壓從起點的 12 伏特降至尾端約 10 伏特,圖中的燈帶也逐漸變暗。下圖:同一條燈帶由一個電源供應器從兩端供電,整條燈帶的電壓都維持接近 12 伏特,亮度均勻。
一個電源供應器,兩條供電線路。電流現在只需流過一半距離,因此電壓降大幅減少——資料線則仍然只從起點接入。
  1. 用同一個電源供應器從兩端供電。一個電源供應器、兩條供電線路。電流實際要走的距離變成燈帶的一半,電壓降大幅減少。
  2. 兩端極性必須一致。兩端都是正接正、負接負。第二處供電極性接反,就是把電源供應器短路。
  3. 使用確實比燈帶銅箔更粗的線材。目的就是提供電阻較低的路徑。細鈴線幾乎沒有作用。
  4. 不要將資料線拉到第二處供電點。可定址燈帶可以在任何位置注入電源,但資料訊號仍必須從起點進入並單向傳輸。在末端注入資料沒有幫助,反而會擾亂訊號鏈。
絕對不要將兩個獨立電源供應器接到同一條燈帶

兩個電源供應器的輸出電壓一定會略有不同,它們會透過燈帶互相灌入電流。非常長的燈帶非得用兩個電源供應器,就把燈帶分成電氣上獨立的區段,區段之間只連接資料線,絕對不要連接電源軌。

如何判斷是否需要注入電源

將燈帶設為全白,用萬用電表量末端焊盤之間的電壓,對照你系統的那一列:

額定電壓低於 90%:注入電源低於 85%:誰都看得出來
12 V低於 10.8 V低於 10.2 V
24 V低於 21.6 V低於 20.4 V

延長現有燈帶,還是另開第二條

燈帶長到某個程度,答案就不再是繼續加長。問對問題,兩種方式很容易選。

情況做法
尚未超過燈帶標示的最大連接長度,也未超過控制器的通道額定值 延長現有燈帶
已超過最大連接長度,但效果必須連續 繼續延長,並在末端注入電源
已超過控制器的額定電流 第二個控制器。此處的限制不在電源供應器
新增區段位於不同房間或不同表面 另開第二條,用獨立控制器。硬要讓一條燈帶跨兩個空間,線材會經過日後令你後悔的位置
希望兩個區段呈現不同效果 第二個控制器——一個通道一次只能做一件事

每種可定址燈帶也都受控制器可控制像素數的限制;例如我們的 Y16 像素平台每個控制器最多 1000 個像素。超過之後,多出的 LED 不是保持熄滅,就是從頭重複圖案。此上限列在控制器規格中,無法透過 App 調整。

運作成本,以及該關掉什麼

裝飾燈帶的負載很小。5 m 的 14.4 W/m 燈帶全白時 72 W——約等於一顆傳統白熾燈泡。每天四小時不到 0.3 kWh,多數裝飾效果的耗電量又遠低於全白的一半,因為不會同時驅動所有通道。無論你的電價為何,這都不是需要擔心的項目。燈關閉時電源供應器的待機耗電,累積一年反而更該注意——也因此我們更希望你從插座關掉,而不是讓電源供應器永遠待機。

市面主流燈帶怎麼躲開遠端變暗

品牌燈帶用限制總長而不是補電來對付壓降。它們的上限就是上面那套算術,只是由廠商替你算好。

燈帶電壓與電源最長運作上限怎麼執行已知抱怨
Philips Hue Lightstrip Plus V424 V,20 W 變壓器(0.83 A),1600 lm2 公尺基礎段加 1 公尺延長段,最長 10 公尺飛利浦聲明 10 公尺內亮度不變;再長就得買第二套基礎套組背膠經不起重新黏貼
Govee RGBIC 燈帶 M1(H61E1)24 V,5 公尺套組 72 W,每公尺 730 lm,每公尺 60 顆 LED5 公尺套組可延到 10 公尺控制器和變壓器隨套組配好,不能換更大電源幾週內脫膠是最常見的抱怨
LIFX SuperColor Lightstrip每段自帶 Wi-Fi 控制器10 公尺,總負載 30 W由總負載而不是壓降設上限只支援 2.4 GHz Wi-Fi
我們的12 V 或 24 V 無源燈帶,電源按負載乘 1.25 選由控制器每路額定值和補電位置決定電源你自己選、自己補電跳過補電這一步,遠端就先暗

Govee 給 5 公尺、每公尺 14.4 W 的燈帶配 72 W 變壓器,餘量是 1.44 倍,和上文的 1.25 倍接近。差別在於它們的餘量固定在盒子裡,而我們的電源由你來選,這才使得從同一個電源補電成為可能。

來源:Hue Home Lighting:Lightstrip Plus 各版本差異The Ambient:Govee M1 評測LIFX Lightstrip 120 吋套組

看到什麼,什麼原因,怎麼做

現象原因處理
末端比起點暗,白光下更明顯 電壓降 從同一個電源供應器在末端注入電源
末端偏暖或偏粉紅 電壓降;藍色與綠色先變暗 注入電源,或把燈帶拆分
電源供應器燙得拿不住 接近額定值運作 按負載 × 1.25 重新選規格
電源供應器正常,控制器發燙,燈帶變暗 超過控制器的通道額定值 第二個控制器;限制不在電源供應器
電源供應器嗡嗡響 接近上限運作,或某個調光頻率讓元件機械振動 先核對負載;負載在舒適範圍內,就先換一個電源供應器試,再懷疑控制器
多出的 LED 不亮,或圖案從頭重複 超過控制器的像素上限 第二個控制器

從捲軸上讀出 W/m,乘以長度,加四分之一,再核對控制器的電流並做白光測試。全白下末端仍低於 90%,就從同一個電源供應器注入。

如果你想確認燈帶與電源供應器配置,請詢問我們