Comment éviter les chutes de tension dans les longues installations de sommiers à LED

Dans les installations de slip LED à longue distance, la chute de tension est le problème central, entraînant une luminosité irrégulière et une durée de vie réduite. Comme le courant dans les bandes de LED basse tension (12 V/24 V) diminue avec la distance croissante, la perte de tension due à la résistance du fil a un impact significatif sur les performances d'éclairage à l'extrémité la plus éloignée.

Sans intervention, une chute de tension peut entraîner une luminosité excessive à la section avant et une obscurité à l'arrière, ce qui peut accélérer le vieillissement des copeaux en raison d'une surintensité. De plus, les fluctuations de tension peuvent déclencher des réactions en chaîne telles que la surchauffe localisée ou la défaillance du circuit du conducteur.

Par conséquent, la résolution systématique de la chute de tension nécessite une approche multidimensionnelle englobant la conception de l'alimentation, l'optimisation des circuits et la sélection des équipements pour assurer un fonctionnement stable du système d'éclairage à bande LED.

Qu'est-ce que la chute de tension ?

La chute de tension dans les bandes de LED fait référence à la diminution progressive de la tension qui se produit pendant le fonctionnement en raison de la résistance rencontrée par le courant lorsqu'il traverse des composants tels que des LED et des circuits imprimés. Ce phénomène entraîne une luminosité réduite et un éclairage irrégulier sur la bande.

En termes simples, cela se manifeste par une luminosité incohérente entre le début et la fin de la bande, la section près de la source d'alimentation apparaissant plus lumineuse tandis que la fin de fuite s'est sensiblement atténuée.

La chute de tension affecte non seulement la luminosité et l'attrait esthétique des bandes LED, mais peut également raccourcir leur durée de vie. Par conséquent, une bonne compréhension et une résolution des problèmes de chute de tension sont essentielles pour améliorer les performances des bandes LED.

Comme indiqué ci-dessous : lorsque la tension d'entrée de la bande LED est de 12 V, après avoir parcouru une distance de 5 mètres, la tension chute à 9,01 V. Cette différence de 3 V représente la chute de tension.

Plus la bande LED est longue, plus la chute de tension est importante. Une chute de tension dépassant 5% peut réduire le courant de fonctionnement des puces LED, ce qui diminue leur luminosité.

La chute de tension est une quantité physique décrivant la capacité d'un champ électrique à déplacer la charge, également appelée différence de potentiel ou tension. Lorsque le courant circule à travers un conducteur (tel que des fils ou des résistances), l'énergie électrique est convertie en chaleur en raison de la résistance du conducteur, entraînant une réduction de la différence de potentiel entre ses terminaux.

Lecture connexe : Chute de tension sur les bandes LED : Causes et solutions.

Causes de chute de tension dans les bandes LED

La chute de tension dans les bandes de lumière LED est un problème courant affectant l'uniformité de l'éclairage, résultant de trois facteurs principaux : la perte de résistance du fil d'entrée, la conductivité insuffisante de la feuille de cuivre PCB et la tension d'entrée trop basse. Ci-dessous, nous analysons ces trois aspects.

résistance au fil

La résistance du fil est une quantité physique mesurant le degré d'opposition rencontré par le courant traversant un conducteur. Il indique la capacité du conducteur à empêcher le flux de courant et est mesuré en ohms (Ω). Son ampleur dépend du matériau du fil, de la longueur, de la section transversale et de la température.

Les métaux comme le cuivre et l'aluminium ont une résistivité plus faible, tandis que les alliages et les matériaux semi-conducteurs présentent une résistivité plus élevée. Les fils plus longs présentent une plus grande résistance, tandis qu'une plus grande section transversale réduit la résistance. De plus, les augmentations de température peuvent augmenter la résistance de certains matériaux (par exemple, les métaux).

Assurez-vous que le câblage de taille appropriée est utilisé entre la source d'alimentation et la bande lumineuse pendant le fonctionnement. Les fils plus épais ont une résistance plus faible, ce qui signifie qu'ils transmettent plus efficacement l'électricité. En fonction de votre charge de puissance (en watts) et de votre longueur de fil (en pieds), vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous pour sélectionner la taille de fil appropriée pour une gestion pratique des chutes de tension.

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

Remarque :

1. Calculez la charge totale en watts.
2. Mesurez la distance entre la source d'alimentation et la bande LED.
3. Sélectionnez une jauge de fil appropriée.

Minimiser la longueur de fonctionnement de la bande LED. La meilleure approche consiste à l'alimenter à partir de la section du milieu.

Par exemple, supposons que vous ayez besoin d'une bande de 50 pieds pour éclairer une pièce. Nous recommandons de placer la source d'alimentation au milieu et de diviser la bande en deux sections de 25 pieds en courant à gauche et à droite, plutôt qu'une longueur continue de 50 pieds. Il n'a pas besoin d'être divisé exactement en deux, s'il est plus pratique, il est acceptable de se diviser en sections de 20 pieds et 30 pieds.

Si placer la source d'alimentation au milieu n'est pas possible, la deuxième option consiste à exécuter un fil de taille appropriée (voir le tableau des chutes de tension) de la source d'alimentation au milieu de la bande. De cette façon, vous maintenez la puissance au début de la course tandis que le fil de taille appropriée (offrant une résistance inférieure à la bande LED lui-même) gère le levage lourd.

Limites sur le papier de cuivre pour les bandes LED

Alors que le papier de cuivre offre une conductivité thermique supérieure par rapport aux matériaux standard, il s'oxyde facilement dans des environnements à haute température, réduisant ainsi l'efficacité de la dissipation thermique. Un fonctionnement prolongé à des températures élevées peut accélérer la dégradation du papier de cuivre, ce qui raccourcit la durée de vie de la bande.

Le papier de cuivre est fin et cassant. Une pression externe ou une flexion lors de l'installation ou de l'utilisation peut provoquer des fractures, entraînant des courts-circuits ou des lumières non fonctionnelles.

De plus, le papier de cuivre se corrode facilement dans des environnements humides ou à haute température, nécessitant des traitements anti-oxydation supplémentaires (tels que le nickelage ou le revêtement d'agent de couplage au silane) pour prolonger sa durée de vie.

Niveaux de tension d'alimentation (12V VS 24V VS 48V)

Les bandes LED 12V, 24V et 48V présentent des différences importantes dans l'impact et la comparaison des performances de chute de tension:

• Les bandes 12V subissent des pertes de ligne notables en raison d'une tension plus faible et d'un courant plus élevé. La luminosité reste stable à moins de 5 mètres, mais une chute de tension importante se produit au-delà de 5 mètres, provoquant une décroissance de la luminosité à l'extrémité arrière.

• Les bandes de 24 V réduisent de moitié le courant, réduisant les pertes de ligne et permettant une transmission sans chute de tension sur 10 mètres avec une uniformité supérieure de la luminosité.

• Les bandes 48V fonctionnent à des courants inférieurs, soit seulement 1/4 des bandes 12V à puissance équivalente, en minimisant la chute de tension. Ils conviennent à un éclairage ultra longue distance (par exemple, plus de 30 mètres) mais nécessitent une alimentation électrique stable.

‌A des longueurs égales, les bandes 24V offrent généralement une puissance et une luminosité plus élevées que les bandes 12V. Les bandes 48V, fonctionnant à une tension plus élevée, peuvent entraîner davantage de puces LED pour une amélioration supplémentaire de la luminosité. Les bandes haute tension (24 V/48 V) consomment moins de courant et subissent des pertes de ligne plus faibles, ce qui les rend plus éconergétiques pour une utilisation à long terme.

Les bandes 12V nécessitent un courant plus élevé, exigent une plus grande dissipation thermique et sont sujettes à une surchauffe dans les espaces confinés. 24V/48V‌ : Le courant réduit réduit le stress thermique, mais la protection de l'isolation dans les environnements à haute tension doit être assurée. Les bandes 12V ont des coûts initiaux inférieurs, mais des longueurs étendues nécessitent des transformateurs ou des câblages supplémentaires, ce qui augmente potentiellement les dépenses globales.

Comparaison des performances de la bande LED 12V contre 24V vs 48V

Type de bande LED	DC12V	DC24V	DC48V
Actuel	Plus élevé	Plus bas	le plus bas
Distance d'installation	≤ 5 m	≤ 10 m	≤ 30 m
Coût	Augmentation du coût d'alimentation pour les longues distances	low-coût	relativement économique
longueur coupée	courte distance	moyenne distance	Distance relativement longue
Sécurité	Basse tension, relativement sûre	coffre-fort	Réduction de la sécurité, nécessite des précautions d'isolation
Dissipation de la chaleur	Pauvre	Bon	Assez bien

Résumé : La sélection de tension nécessite une équilibrage de la distance, de la luminosité, du coût et de la sécurité. Optez pour le 12V pour une utilisation résidentielle à courte distance, 24V pour des applications commerciales de moyenne à longue distance et priorisez la 48V pour les distances ultra longues ou les projets à haute puissance.

Lisez le blog "Quand choisir les systèmes de bandes LED 12V, 24V ou 48V ? (mis à jour pour un usage commercial)” pour en savoir plus.

Comment calculer la chute de tension ?

Le calcul de la chute de tension des bandes de LED nécessite de prendre en compte des facteurs tels que le courant, la résistance du fil et la longueur.

Formule de base : chute de tension = courant × résistance du fil

où :

• Courant (A) = puissance totale de la bande (W) ÷ Tension de service (V)
• Résistance du conducteur (Ω) = Résistivité (fil de cuivre : 0,0175 Ω·mm²/m) × Longueur du conducteur (m) ÷ Surface de la section transversale du conducteur (mm²)

Exemple : Bande LED 24V, puissance 240W, longueur de conducteur 40M, jauge de fil de 4mm²:

Courant = 240 ÷ 24 = 10A

Résistance = 0,0175 × 40 ÷ 4 = 0,175Ω

Chute de tension = 10A × 0,175Ω = 1,75V

Dans les systèmes à basse tension (par exemple, 12 V/24 V), la chute de tension ne dépasse généralement pas 51 tp3 T de la tension nominale (par exemple, les systèmes 24 V permettent une chute de 1,2 V). Si la chute de tension dépasse les spécifications, augmentez la jauge de fil ou raccourcissez la distance d'alimentation.

Vous ne voulez pas faire face à des calculs compliqués ? Utilisez ensuite un Calculateur de chute de tension en ligne!

‌Recommandations de sélection de fils : Pour les longues courses (> 10 mètres), il est recommandé de prioriser les systèmes 24 V/48 V pour réduire le courant ; une alimentation à une extrémité pour les bandes de LED 12 V est recommandée pour ≤ 5 mètres ; 24 V ≤ 10 mètres ; une alimentation à double extrémité peut s'étendre à 20 mètres.

Essais pratiques : Un multimètre peut vérifier l'effet de division de tension des résistances série dans les circuits LED.

Solutions pratiques pour éviter la chute de tension

La chute de tension dans les bandes de LED causée par la résistance du circuit et la perte de courant a un impact direct sur l'uniformité et la durée de vie de l'éclairage. Vous trouverez ci-dessous plusieurs méthodes efficaces pour éviter les chutes de tension.

Injection de puissance des deux côtés

Alimentation à double extrémité : Pour les bandes plus longues, mettez en place une solution d'alimentation à double extrémité en connectant des sources d'alimentation au début et à la fin de la bande. Cela garantit une alimentation en tension stable sur toute la bande, empêchant une luminosité irrégulière. Si possible, ajoutez des points de puissance intermédiaires le long de la bande pour réduire davantage la chute de tension.

Plusieurs points d'injection de puissance

Commande segmentée : divisez les longues bandes LED en plusieurs sections, chacune alimentée par un pilote indépendant. Cette approche minimise efficacement les chutes de tension par section tout en améliorant la stabilité globale et l'uniformité de la luminosité.

Optimiser la disposition et les connexions des bandes : assurez-vous que le câblage est à la fois fonctionnel et esthétique, en évitant les câbles emmêlés ou trop pliés. Lors du raccordement des bandes, garantissez un contact sûr et fiable pour éviter une résistance et des chutes de tension supplémentaires causées par des connexions desserrées ou défectueuses.

Utilisez des bandes LED 24V ou 48V

L'utilisation de bandes LED 24V ou 48V atténue efficacement les problèmes de chute de tension, avec des bandes de 12V nettement moins importantes. Alors que les bandes 12V présentent une luminosité notable au-delà de 5 mètres, les bandes de 24 V prennent en charge des longueurs allant jusqu'à 10 mètres sans nécessiter de sources d'énergie supplémentaires. Leurs points de coupe flexibles (tous les 6 LED) en font un endroit idéal pour les installations longue distance.

‌Avec des niveaux de puissance équivalents, les bandes 48V ne tirent que la moitié du courant des bandes 24V. Selon la formule de perte de puissance Q=i²R, les systèmes 48V présentent des pertes thermiques significativement réduites et des rapports de chute de tension plus faibles. Les systèmes 48V permettent de connecter davantage de luminaires en série, ce qui réduit les coûts de câblage et de main-d'œuvre; les bandes 24V simplifient l'installation en éliminant les amplificateurs de puissance fréquents. Les bandes 24V génèrent moins de chaleur, ce qui les rend adaptées à un fonctionnement prolongé; les systèmes 48V optimisent davantage l'efficacité énergétique.

Fils plus épais

Utilisez des fils plus épais ou réduisez la longueur du fil : la résistance du fil est un facteur majeur, provoquant une chute de tension. Par conséquent, l'utilisation de fils plus épais peut réduire la résistance et atténuer les problèmes de chute de tension. De plus, la réduction de la longueur du fil entre la bande et la source d'alimentation réduit efficacement la résistance et la chute de tension.

Utiliser des solutions à courant constant

Les bandes de LED à courant constant résolvent fondamentalement les chutes de tension induites par les fluctuations de tension inhérentes aux bandes de tension constante grâce à une régulation précise du courant.

Leurs avantages principaux se manifestent sous trois aspects : Premièrement, les circuits à courant constant ajustent automatiquement le flux de courant. Lorsque l'impédance de ligne augmente ou que la tension d'alimentation fluctue, ils maintiennent la stabilité du courant LED à une valeur définie (par exemple, 20 mA ± 31 tp3t), assurant une luminosité constante du début à la fin. Deuxièmement, le courant constant empêche la décroissance de la lumière accélérée causée par la surchauffe localisée dans les LED. Les tests montrent que la durée de vie des LED s'étend de plus de 30% sous un entraînement à courant constant.

De plus, cette solution présente une faible sensibilité à la résistance de ligne. Même avec des fils fins (par exemple, 28 AWG) ou des câbles longue distance, la compensation dynamique des chutes de tension s'ajuste dynamiquement pour décaler les pertes de ligne. Cette conception est particulièrement adaptée aux scénarios nécessitant un câblage flexible, tels que des bandes lumineuses décoratives longue distance, garantissant une luminosité constante de la bande LED.

Utilisez des amplificateurs / répéteurs dans la bande RGB/RGBW

Pendant la transmission longue distance des bandes RGB/RGBW, les signaux se dégradent en raison de la résistance et des interférences, entraînant une luminosité ou une distorsion de couleur inégales à l'extrémité de la bande. Pour les bandes de 12 V (généralement ≤ 5 mètres), les amplificateurs/répéteurs permettent un contrôle stable sur de plus longues distances (par exemple, plus de 30 mètres). Les bandes haute tension (par exemple, 24 V/48 V) ont une baisse de courant et une baisse de tension réduite, minimisant ainsi la dépendance aux amplificateurs/répéteurs. Lorsque vous utilisez des bandes de 12 V, installez un répéteur tous les 10 mètres pour compenser la chute de tension.

En résumé, la chute de tension de la bande LED de la bande de LED nécessite une approche à multiples facettes, notamment l'amélioration des méthodes d'alimentation, l'optimisation du câblage et la disposition, et l'utilisation d'équipements auxiliaires. Les utilisateurs peuvent choisir des solutions appropriées en fonction de conditions spécifiques pour améliorer les performances et l'attrait esthétique de leurs installations de bandes de LED.

Recommandations pour les concepteurs et les acheteurs

En tant qu'élément central de la conception d'éclairage moderne, les spécifications de tension des éclairages à bande LED - 12 V/24 V/48 V, ont un impact direct sur les résultats du projet et l'expérience utilisateur.

Le système 12V excelle en matière de sécurité et de flexibilité, ce qui en fait un endroit idéal pour la décoration intérieure. Le système 24V établit un équilibre entre la chute de tension et la commodité de coupe, devenant ainsi le choix principal pour les environnements commerciaux. Le système 48V, avec sa perte de ligne ultra-faible, est spécialement conçu pour les projets d'éclairage à grande échelle.

Les concepteurs doivent sélectionner en fonction de la distance de transmission, des exigences de sécurité et des considérations de coût. Les acheteurs doivent donner la priorité aux besoins réels de l'application et éviter de poursuivre aveuglément des spécifications de tension plus élevées.

Comparaison de la tension nominale de la bande

Tension nominale‌‌	Principaux avantages	Applications appropriées	considérations
‌12V‌	Haute sécurité (sans risque de choc électrique), lumière douce pour la protection des yeux, installation facile (dosage auto-adhésif)	Décoration d'intérieur (chambres/escaliers/armoires pour enfants), éclairage ambiant à courte distance (étude/balcon), éclairage auxiliaire	Nécessite une extension de puissance au-delà de 5 mètres pour éviter la chute de tension dans les longues courses
‌24V‌	Chute de tension minimale (10 m sans boost de puissance), coupe flexible (coupe toutes les 6 lumières), équilibre la sécurité et l'efficacité	Décoration d'intérieur, Vitrines commerciales/Boxes, Éclairage de projet de milieu de gamme	Nécessite une alimentation électrique dédiée, un coût légèrement supérieur à celui des systèmes 12 V
‌48V‌	Perte de ligne minimale (actuellement la moitié de celle de 24 V), adaptée aux connexions ultra longues, la stabilité du projet élevée	Éclairage architectural à grande échelle, projets de lavage de murs longue distance, haute densité	Nécessite une installation professionnelle avec des exigences de câblage

Recommandations de sélection de conception

‌Scénarios de priorité de sécurité‌ (par exemple, maisons/espaces pour enfants) : optez pour des systèmes 12 V pour la sécurité et la facilité d'installation. Associez-le à des bandes RGB pour les effets d'éclairage ambiant.

‌Des applications commerciales courtes à moyennes :‌ recommandent des bandes 24 V pour un coût et des performances équilibrés. Pour l'éclairage de la vitrine, assurez-vous d'une luminosité constante aux points de coupe.

‌Projets à grande échelle : ‌ Adoptez des systèmes 48 v pour minimiser les pertes de ligne. Par exemple, lors de la connexion de plus de 50 mètres d'éclairage de contour architectural en série, la chute de tension de 48 V est de seulement 1/4 de celle de 12 V.

Guide de l'acheteur

‌Utilisateurs résidentiels‌ : lors de la sélection de bandes 12 V, accordez la priorité aux cotes d'étanchéité (par exemple, IP65 pour les balcons) et aux fonctionnalités de contrôle à distance. Choisissez des LED haute densité (par exemple, 60 LED/mètre) pour assurer un éclairage uniforme.

‌Acheteurs de projets‌: pour les bandes 24V/48V, vérifiez les données de test de chute de tension des fournisseurs et demandez des rapports de comparaison de décroissance de luminosité de 5 m/10 m.

Contrôle des coûts : les systèmes 12V ont des coûts initiaux inférieurs mais nécessitent une supplémentation en puissance pour les longues courses; les systèmes 48V ont des coûts unitaires plus élevés, mais permettent d'économiser sur le câblage et la main-d'œuvre. Évaluer les coûts de cycle de vie totaux de manière exhaustive.

NOTES IMPORT: Toutes les tensions nécessitent des alimentations électriques de haute qualité pour éviter les fluctuations de tension qui raccourcissent la durée de vie. Dans les environnements humides (par exemple, salles de bains/jardins), sélectionnez toujours des modèles imperméables (IP65 ou supérieur). Testez la chute de tension avant les installations à longue distance et utilisez une alimentation segmentée si nécessaire.