Cómo evitar caídas de voltaje en instalaciones de tiras de luz LED largas

En las instalaciones de tiras de luz LED de larga distancia, la caída de voltaje es el problema central que causa un brillo desigual y una vida útil más corta. Como la corriente en tiras de LED de bajo voltaje (12 V/24 V) disminuye al aumentar la distancia, la pérdida de voltaje debido a la resistencia del cable afecta significativamente el rendimiento de la iluminación en el extremo lejano.

Sin intervención, la caída de voltaje puede causar brillo excesivo en la sección delantera y dimnidad en la parte trasera, lo que podría acelerar el envejecimiento de las virutas debido al sobrecorriente. Además, las fluctuaciones de voltaje pueden desencadenar reacciones en cadena como sobrecalentamiento localizado o falla del circuito del conductor.

Por lo tanto, abordar sistemáticamente la caída de voltaje requiere un enfoque multidimensional que abarque el diseño de la fuente de alimentación, la optimización de circuitos y la selección de equipos para garantizar un funcionamiento estable del sistema de iluminación de tiras LED.

¿Qué es la caída de voltaje?

La caída de voltaje en las tiras de LED se refiere a la disminución gradual de voltaje que ocurre durante el funcionamiento debido a la resistencia encontrada por la corriente a medida que fluye a través de componentes como LED y placas de circuito. Este fenómeno provoca un brillo reducido y una iluminación desigual en la franja.

En términos de Layman, se manifiesta como un brillo inconsistente entre el comienzo y el final de la tira, con la sección cerca de la fuente de energía que parece más brillante mientras el extremo final se atenúa notablemente.

La caída de voltaje no solo afecta el brillo y el atractivo estético de las tiras de LED, sino que también puede acortar su vida útil. Por lo tanto, comprender y abordar correctamente los problemas de caída de voltaje es crucial para mejorar el rendimiento de las tiras de LED.

Como se muestra a continuación: Cuando el voltaje de entrada a la tira de LED es de 12 V, después de recorrer una distancia de 5 metros, el voltaje cae a 9,01 V. Esta diferencia de 3 V representa la caída de voltaje.

Cuanto más larga sea la tira de LED, mayor será la caída de voltaje. Una caída de voltaje que exceda 5% puede reducir la corriente de funcionamiento de los chips LED, disminuyendo así su brillo.

La caída de voltaje es una cantidad física que describe la capacidad de un campo eléctrico para mover la carga, también conocida como diferencia de potencial o voltaje. Cuando la corriente fluye a través de un conductor (como cables o resistencias), la energía eléctrica se convierte en calor debido a la resistencia del conductor, provocando una reducción en la diferencia de potencial en sus terminales.

Lectura relacionada: Caída de tensión en tiras de LED: Causas y soluciones.

Causas de caída de voltaje en luces de tira de LED

La caída de voltaje en las luces de tira de LED es un problema común que afecta la uniformidad de la iluminación, derivado de tres factores centrales: pérdida de resistencia del cable de entrada, conductividad insuficiente de la lámina de cobre PCB y voltaje de entrada excesivamente bajo. A continuación analizamos estos tres aspectos.

Resistencia de alambre

La resistencia del alambre es una cantidad física que mide el grado de oposición que encuentra la corriente que fluye a través de un conductor. Indica la capacidad del conductor para impedir el flujo de corriente y se mide en ohmios (Ω). Su magnitud depende del material del alambre, la longitud, el área de la sección transversal y la temperatura.

Los metales como el cobre y el aluminio tienen una resistividad más baja, mientras que las aleaciones y los materiales semiconductores exhiben una mayor resistividad. Los cables más largos presentan mayor resistencia, mientras que un área de sección transversal más grande reduce la resistencia. Además, los aumentos de temperatura pueden elevar la resistencia en ciertos materiales (por ejemplo, metales).

Asegúrese de utilizar el cableado de tamaño adecuado entre la fuente de alimentación y la tira de luz durante el funcionamiento. Los cables más gruesos tienen una resistencia más baja, lo que significa que transmiten electricidad de manera más eficiente. Basándose en su carga de potencia (en vatios) y la longitud del cable (en pies), puede utilizar la tabla a continuación para seleccionar el tamaño de cable adecuado para una cómoda gestión de caída de voltaje.

Gráfico de caída de voltaje de 12 voltios (caída de 5%)
Calibre de alambre	12 W	24 W	36 W	48 W	60 W	72 W	84 W	96 W	108 W	120 W
22 AWG	16 pies	8 pies	5 pies	4f.	3 pies	3 pies	2 pies	2 pies	2 pies	2 pies
20 AWG	25 pies	13 pies	8 pies	6 pies	5 pies	4 pies	4 pies	3 pies	3 pies	3 pies
18 AWG	42 pies	21 pies.	14 pies	10 pies.	8 pies	7 pies	6 pies	5 pies	5 pies	4 pies
16 AWG	75 pies.	38 pies	25 pies	19 pies	15 pies	13 pies	11 pies	9 pies	8 pies	8 pies
14 AWG	117 4.	58 pies	39 pies	29 pies	23 pies	19 pies	17 pies	15 pies	13 pies	12 pies
12 aug	183 pies.	92 pies	61 pies	46 pies	37 pies	31 pies	26 pies.	23 pies	20 pies	18 pies
10 AWG	275 pies.	138 pies.	92 pies	69 pies	55 pies	46 pies	39 pies	34 pies	31 pies	28 pies
Gráfico de caída de voltaje de 24 voltios (caída de 5%)
Calibre de alambre	12 W	24 W	36 W	48 W	60 W	72 W	84 W	96 W	108 W	120 W
22 AWG	73 pies	37 pies	24 pies.	18 pies	15 pies	12 pies	10 pies.	9 pies	8 pies	7 TT.
20 AWG	117 pies.	58 pies	39 pies	29 pies	23 pies	19 pies	17 pies	15 pies	13 pies	12 pies
18 AWG	183 pies.	92 pies	61 F+.	46 pies	37 pies	31 pies	26 pies.	23 pies	20 pies	18 pies
16 AWG	300 pies.	150 pies.	100 pies.	75 pies.	60 pies	50 pies	43 pies	38 pies	33 pies	30 pies
14 AWG	475 pies.	238 pies.	158 pies.	119 pies	95 pies	79 pies.	68 pies	59 pies	53 pies	48 pies
12 aug	750 pies.	375 pies.	250 pies.	188 pies.	150 pies.	125 pies.	107 pies	94 pies	83 pies	75 pies.
10 AWG	1092 pies.	546 pies.	364 pies.	273 pies.	218 pies	182 pies.	156 pies.	136 pies.	121 pies.	109 pies

Observación:

1. Calcular la carga total en vatios.
2. Mida la distancia desde la fuente de alimentación hasta la tira de LED.
3. Seleccione un calibre de cable adecuado.

Minimice la longitud de funcionamiento de la tira de LED. El mejor enfoque es alimentarlo desde la sección central.

Por ejemplo, suponga que necesita una franja de 50 pies para iluminar una habitación. Recomendamos colocar la fuente de alimentación en el medio y dividir la tira en dos secciones de 25 pies que corren a la izquierda y a la derecha, en lugar de una longitud continua de 50 pies. No es necesario dividirlo exactamente por la mitad; si es más conveniente, es aceptable dividir en secciones de 20 pies y 30 pies.

Si no es factible colocar la fuente de alimentación en el medio, la segunda opción es ejecutar un cable del tamaño adecuado (consulte la tabla de caída de voltaje) desde la fuente de alimentación hasta el centro de la tira. De esta manera, usted mantiene la potencia al comienzo de la carrera mientras que el cable del tamaño adecuado (ofreciendo menor resistencia que la tira de LED) maneja el levantamiento pesado.

Limitaciones de la lámina de cobre para tiras de LED

Si bien la lámina de cobre ofrece una conductividad térmica superior en comparación con los materiales estándar, se oxida fácilmente en entornos de alta temperatura, lo que reduce la eficiencia de disipación del calor. La operación prolongada a temperaturas elevadas puede acelerar la degradación de la lámina de cobre, acortando la vida útil de la tira.

La lámina de cobre es delgada y quebradiza. La presión o flexión externa durante la instalación o el uso puede causar fracturas, provocando cortocircuitos o luces que no funcionan.

Además, la lámina de cobre se corroe fácilmente en ambientes húmedos o de alta temperatura, lo que requiere tratamientos antioxidación adicionales (como el revestimiento de níquel o el revestimiento de agente de acoplamiento de silano) para prolongar su vida útil.

Niveles de voltaje de la fuente de alimentación (12 V frente a 24 V frente a 48 V)

Las tiras de LED de 12, 24 y 48 V muestran diferencias significativas en el impacto de la caída de voltaje y la comparación de rendimiento:

• Las tiras de 12 V experimentan pérdidas de línea notables debido a la menor tensión y mayor corriente. El brillo permanece estable dentro de los 5 metros, pero una caída de voltaje significativa ocurre más allá de los 5 metros, lo que provoca una decaimiento de brillo en el extremo de la cola.

• Las tiras de 24 V reducen la corriente a la mitad, reducen las pérdidas de línea y permiten una transmisión sin caída de voltaje a más de 10 metros con uniformidad superior de brillo.

• Las tiras de 48 V funcionan a corrientes más bajas, solo 1/4 de tiras de 12 V a una potencia equivalente, minimiza la caída de voltaje. Se adaptan a la iluminación de larga distancia (por ejemplo, más de 30 metros) pero requieren una fuente de alimentación estable.

‌A las mismas longitudes, las tiras de 24 V suelen ofrecer una mayor potencia y brillo que las tiras de 12 V. Las tiras de 48 V, que funcionan a mayor voltaje, pueden conducir más chips LED para mejorar el brillo. Las tiras de alto voltaje (24 V/48 V) consumen menos corriente y sufren pérdidas de línea más bajas, lo que las hace más eficientes energéticamente para un uso a largo plazo.

Las tiras de 12 V requieren una mayor corriente, exigiendo una mayor disipación de calor y son propensos a sobrecalentarse en espacios reducidos. 24 V/48 V‌: la corriente más baja reduce el estrés por calor, pero se debe garantizar la protección del aislamiento en entornos de alto voltaje. Las tiras de 12 V tienen costos iniciales más bajos, pero las longitudes extendidas requieren transformadores o cableado adicionales, lo que aumenta los gastos generales.

Comparación de rendimiento de tira de 12 V vs 24 V vs 48 V LED

Tipo de tira LED	DC12V	24 V CC	DC48V
Actual	Más alto	Baja	inferior
Distancia de instalación	≤5m	≤10m	≤30m
Coste	Mayor costo de la fuente de alimentación para largas distancias	bajo costo	relativamente económico
Longitud de corte	corta distancia	Distancia media	Distancia relativamente larga
Seguridad	Baja tensión, relativamente seguro	a salvo	Menor seguridad, requiere precauciones de aislamiento
Disipación del calor	Pobre	Bien	bastante bueno

Resumen: La selección de voltaje requiere distancia de equilibrio, brillo, costo y seguridad. Opte por 12 V para uso residencial de corta distancia, 24 V para aplicaciones comerciales de media a larga distancia y priorice 48 V para distancias ultralargas o proyectos de alta potencia.

Lee el blog”¿Cuándo elegir sistemas de tira de LED de 12 V, 24 V o 48 V? (actualizado para uso comercial)” para aprender más.

¿Cómo calcular la caída de voltaje?

Calcular la caída de voltaje de las tiras de LED requiere considerar factores como la corriente, la resistencia del cable y la longitud.

Fórmula básica: Caída de voltaje = Corriente × Resistencia del cable

donde:

• Corriente (A) = Potencia de la tira total (W) ÷ Tensión de funcionamiento (V)
• Resistencia del conductor (Ω) = resistividad (cable de cobre: 0,0175 Ω·mm²/m) × Longitud del conductor (m) ÷ Área de la sección transversal del conductor (mm²)

Por ejemplo: Tira de 24 V LED, 240 W de potencia, 40 m de longitud del conductor, calibre de cable de 4 mm²:

Corriente = 240 ÷ 24 = 10A

Resistencia = 0,0175 × 40 ÷ 4 = 0,175Ω

Caída de voltaje = 10A × 0.175Ω = 1.75V

En sistemas de baja tensión (por ejemplo, 12 V/24 V), la caída de voltaje normalmente no supera los 5% del voltaje nominal (por ejemplo, los sistemas de 24 V permiten una caída de ≤1,2 V). Si la caída de voltaje excede las especificaciones, aumente el medidor de cable o acorte la distancia de la fuente de alimentación.

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‌Recomendaciones de selección de cables: Para recorridos largos (>10 metros), priorice los sistemas de 24 V/48 V para reducir la corriente; se recomienda una fuente de alimentación de un solo extremo para tiras de LED de 12 V para ≤5 metros; 24 V ≤10 metros; una fuente de alimentación de doble extremo puede extenderse a 20 metros.

Pruebas prácticas: Un multímetro puede verificar el efecto de división de voltaje de las resistencias en serie en circuitos LED.

Soluciones prácticas para evitar caídas de voltaje

La caída de voltaje en tiras de LED causadas por la resistencia del circuito y la pérdida de corriente afecta directamente la uniformidad de la iluminación y la vida útil. A continuación se presentan varios métodos efectivos para evitar la caída de voltaje.

Inyección de energía desde ambos extremos

Fuente de alimentación de doble extremo: para tiras más largas, implemente una solución de fuente de alimentación de doble extremo conectando fuentes de alimentación tanto al comienzo como al final de la tira. Esto asegura un suministro de voltaje estable en toda la tira, evitando un brillo desigual. Si es factible, agregue puntos de potencia intermedios a lo largo de la tira para reducir aún más la caída de voltaje.

Múltiples puntos de inyección de energía

Control segmentado: divide tiras largas de LED en múltiples secciones, cada una alimentada por un conductor independiente. Este enfoque minimiza de manera efectiva la caída de voltaje por sección al tiempo que mejora la estabilidad general del sistema y la uniformidad del brillo.

Optimice el diseño y las conexiones de la tira: asegúrese de que el cableado sea funcional y estéticamente agradable, evitando cables enredados o excesivamente doblados. Cuando conecte las tiras, garantice un contacto seguro y fiable para evitar que se produzcan caídas de tensión y de resistencia adicionales causadas por conexiones sueltas o defectuosas.

Utilice tiras de LED de 24V o 48V

Emplear tiras de LED de 24V o 48V mitiga eficazmente los problemas de caída de voltaje, mostrando un impacto significativamente menor en comparación con las tiras de 12V. Mientras que las tiras de 12 V experimentan una notable decadencia de brillo más allá de 5 metros, las tiras de 24 V soportan longitudes de hasta 10 metros sin necesidad de fuentes de energía adicionales. Sus puntos de corte flexibles (cada 6 LED) los hacen ideales para instalaciones de larga distancia.

‌A niveles de potencia equivalentes, las tiras de 48 V solo consumen la mitad de la corriente de las tiras de 24 V. Según la fórmula de pérdida de potencia Q=I²R, los sistemas de 48V presentan pérdidas térmicas significativamente reducidas y relaciones de caída de voltaje más bajas. Los sistemas de 48 V permiten conectar más accesorios en serie, lo que reduce los costos de cableado y mano de obra; las tiras de 24 V simplifican la instalación al eliminar los potenciadores de potencia frecuentes. Las tiras de 24 V generan menos calor, lo que las hace adecuadas para un funcionamiento prolongado; los sistemas de 48 V optimizan aún más la eficiencia energética.

Cables más gruesos

Use cables más gruesos o reduzca la longitud del cable: la resistencia del cable es un factor importante que causa una caída de voltaje. Por lo tanto, el uso de cables más gruesos puede reducir la resistencia y mitigar los problemas de caída de voltaje. Además, minimizar la longitud del cable entre la tira y la fuente de energía reduce eficazmente la resistencia y la caída de voltaje.

Usar soluciones de corriente constante

Las tiras de LED de corriente constante resuelven fundamentalmente las caídas de voltaje inducidas por fluctuación de voltaje inherentes a las tiras de voltaje constante a través de una regulación de corriente precisa.

Sus ventajas centrales se manifiestan en tres aspectos: primero, los circuitos de corriente constante ajustan automáticamente el flujo de corriente. Cuando la impedancia de la línea aumenta o la tensión de la fuente de alimentación fluctúa, mantienen la estabilidad de la corriente del LED a un valor establecido (por ejemplo, 20mA ±3%), asegurando un brillo constante de principio a fin. En segundo lugar, la corriente constante evita la decaimiento de la luz acelerada causada por el sobrecalentamiento localizado en los LED. Las pruebas muestran que la vida útil del LED se extiende por más de 30% bajo la unidad de corriente constante.

Además, esta solución presenta una baja sensibilidad a la resistencia de la línea. Incluso con cables delgados (por ejemplo, 28 AWG) o cableado de larga distancia, la compensación de caída de voltaje dinámico se ajusta dinámicamente a las pérdidas de línea compensada. Este diseño es especialmente adecuado para escenarios que requieren cableado flexible, como tiras de luz decorativas de larga distancia, lo que garantiza un brillo constante de la tira de LED.

Usar amplificadores / repetidores en tira RGB/RGBW

Durante la transmisión a larga distancia de tiras RGB/RGBW, las señales se degradan debido a la resistencia y la interferencia, causando un brillo desigual o una distorsión de color en el extremo de la tira. Para tiras de 12 V (típicamente ≤5 metros), los amplificadores/repetidores permiten un control estable en distancias más largas (por ejemplo, 30+ metros). Las tiras de alto voltaje (por ejemplo, 24 V/48 V) tienen menor corriente de corriente y reducción de voltaje, minimizando la dependencia de los amplificadores/repetidores. Cuando utilice tiras de 12 V, instale un repetidor cada 10 metros para compensar la caída de voltaje.

En resumen, el direccionamiento de la caída de voltaje de la tira de LED requiere un enfoque multifacético, que incluye mejorar los métodos de suministro de energía, optimizar el cableado y el diseño, y utilizar equipos auxiliares. Los usuarios pueden seleccionar soluciones apropiadas en función de condiciones específicas para mejorar el rendimiento y el atractivo estético de sus instalaciones de tiras LED.

Recomendaciones para diseñadores y compradores

Como elemento central del diseño de iluminación moderno, las especificaciones de voltaje de las luces LED, 12 V/24 V/48 V, afectan directamente los resultados del proyecto y la experiencia del usuario.

El sistema de 12 V sobresale en seguridad y flexibilidad, lo que lo hace ideal para la decoración del hogar. El sistema de 24 V logra un equilibrio entre la caída de voltaje y la comodidad de corte, convirtiéndose en la opción principal para entornos comerciales. El sistema de 48 V, con su pérdida de línea ultra baja, está diseñado específicamente para proyectos de iluminación a gran escala.

Los diseñadores deben seleccionar en función de la distancia de transmisión, los requisitos de seguridad y las consideraciones de costo. Los compradores deben priorizar las necesidades reales de aplicación y evitar persiguiendo a ciegas especificaciones de voltaje.

Comparación de clasificación de voltaje de tira de LED

Clasificación de voltaje‌‌	Ventajas clave	Aplicaciones adecuadas	consideraciones
12V‌	Alta seguridad (sin riesgo de descarga eléctrica), luz suave para protección ocular, fácil instalación (reverso autoadhesivo)	Decoración del hogar (habitaciones/escaleras/gabinetes infantiles), iluminación ambiental de corta distancia (estudio/balcón), iluminación de equipos auxiliares	Requiere extensión de potencia más allá de 5 metros para evitar caídas de voltaje en recorridos largos
24V‌	Caída de voltaje mínima (soporta 10 m sin potenciador de potencia), corte flexible (corte cada 6 luces), equilibra la seguridad y la eficiencia	Decoración del hogar, vitrinas comerciales/cajas de luz, iluminación de proyecto de gama media	Requiere fuente de alimentación dedicada, costo ligeramente superior a los sistemas de 12 V
48V‌	Pérdida de línea mínima (actual solo la mitad de 24 V), adecuada para conexiones de serie ultra largas, alta estabilidad del proyecto	Iluminación arquitectónica a gran escala, lavado de paredes de larga distancia, proyectos de iluminación de alta densidad	Requiere una instalación profesional con requisitos de cableado estrictos

Recomendaciones de selección de diseño

Escenarios de prioridad de seguridad‌ (por ejemplo, hogares/espacios para niños): opta por sistemas de 12 V para facilitar la seguridad y la instalación. Combínalo con tiras RGB para efectos de iluminación ambiental.

Aplicaciones comerciales de corto a mediano gama:‌ Recomendamos tiras de 24 V para un costo y rendimiento equilibrados. Para la iluminación de las cajas de exhibición, asegúrese de que el brillo constante en los puntos de corte.

Proyectos a gran escala: Adopta sistemas de 48 V para minimizar las pérdidas de línea. Por ejemplo, al conectar más de 50 metros de iluminación de contorno arquitectónico en serie, la caída de voltaje de 48 V es solo 1/4 que la de 12 V.

Guía del comprador

‌Usuarios residenciales‌: al seleccionar tiras de 12 V, priorice las clasificaciones de impermeabilidad (por ejemplo, IP65 para balcones) y la funcionalidad del control remoto. Elija LED de alta densidad (por ejemplo, 60 LEDs/metro) para garantizar una iluminación uniforme.

Compradores de proyectos: para tiras de 24 V/48 V, verifique los datos de prueba de caída de voltaje de los proveedores y solicite informes de comparación de decaimiento de brillo de 5 m/10 m.

Control de costes: los sistemas de 12 V tienen costos iniciales más bajos pero requieren de potencia para el uso de largos tramos; los sistemas de 48 V tienen costos unitarios más altos pero ahorran en cableado y mano de obra. Evalúa los costos totales del ciclo de vida de manera exhaustiva.

Notas importantes: Todos los voltajes requieren fuentes de alimentación de alta calidad para evitar fluctuaciones de voltaje que acortan la vida útil. En ambientes húmedos (por ejemplo, baños/jardines), seleccione siempre modelos impermeables (IP65 o superior). Pruebe la caída de voltaje antes de las instalaciones de larga distancia y utilice una fuente de alimentación segmentada cuando sea necesario.