Hoe spanningsdalingen in lange LED-striplichtinstallaties te voorkomen

Bij langeafstands-lichtinstallaties is spanningsval het kernprobleem dat ongelijke helderheid en een verkorte levensduur veroorzaakt. Aangezien de stroom in laagspannings-LED-strips (12V/24V) afneemt bij toenemende afstand, heeft het spanningsverlies als gevolg van de draadweerstand een aanzienlijke invloed op de lichtprestaties aan het uiteinde.

Zonder tussenkomst kan spanningsval overmatige helderheid aan de voorkant en dim aan de achterkant veroorzaken, waardoor versnelde veroudering van de chip als gevolg van overstroom mogelijk wordt. Bovendien kunnen spanningsfluctuaties kettingreacties veroorzaken, zoals gelokaliseerde oververhitting of uitval van de drivercircuit.

Daarom vereist het systematisch aanpakken van spanningsval een multidimensionale benadering die het ontwerp van de voeding, circuitoptimalisatie en apparatuurselectie omvat om een stabiele werking van het LED-stripverlichtingssysteem te garanderen.

Wat is spanningsval?

Spanningsdaling in LED-strips verwijst naar de geleidelijke afname van de spanning die optreedt tijdens bedrijf als gevolg van weerstand die de stroom ondervindt terwijl deze door componenten zoals LED's en printplaten stroomt. Dit fenomeen veroorzaakt verminderde helderheid en oneffen verlichting over de strip.

In termen van de leek manifesteert het zich als inconsistente helderheid tussen het begin en het einde van de strip - waarbij het gedeelte bij de stroombron helderder lijkt terwijl het achterste uiteinde merkbaar dimt.

Spanningsdaling beïnvloedt niet alleen de helderheid en esthetische aantrekkingskracht van LED-strips, maar kan ook hun levensduur verkorten. Daarom is het van cruciaal belang om problemen met spanningsval te begrijpen en aan te pakken van cruciaal belang voor het verbeteren van de prestaties van LED-strips.

Zoals hieronder wordt weergegeven: Wanneer de ingangsspanning naar de LED-strip 12V is, na een afstand van 5 meter, daalt de spanning tot 9,01 V Dit verschil van 3V vertegenwoordigt de spanningsdaling.

Hoe langer de LED-strip, hoe groter de spanningsval. Een spanningsval van meer dan 51 TP3T kan de bedrijfsstroom van de LED-chips verminderen, waardoor de helderheid ervan wordt verminderd.

Spanningval is een fysieke hoeveelheid die het vermogen van een elektrisch veld beschrijft om lading te verplaatsen, ook bekend als potentiaalverschil of spanning. Wanneer stroom door een geleider (zoals draden of weerstanden) stroomt, wordt elektrische energie omgezet in warmte vanwege de weerstand van de geleider, waardoor het potentiaalverschil over de klemmen wordt verminderd.

Verwante lezing: Spanningsdaling op LED Strips: Oorzaken en oplossingen.

Oorzaken van spanningsdaling in LED-striplichten

Spanningsdaling in LED-striplichten is een veelvoorkomend probleem dat de uniformiteit van de verlichting beïnvloedt, als gevolg van drie kernfactoren: verlies van de ingangsdraadweerstand, onvoldoende geleidbaarheid van PCB-koperfolie en te lage ingangsspanning. Hieronder analyseren we deze drie aspecten.

Draad weerstand

Draadweerstand is een fysieke grootheid die de mate van tegenstand meet die wordt geconfronteerd met stroom die door een geleider stroomt. Het geeft het vermogen van de geleider om de stroomstroom te belemmeren aan en wordt gemeten in ohm (). De grootte ervan is afhankelijk van het draadmateriaal, de lengte, het dwarsdoorsnede-oppervlak en de temperatuur.

Metalen zoals koper en aluminium hebben een lagere soortelijke weerstand, terwijl legeringen en halfgeleidermaterialen een hogere weerstand vertonen. Langere draden vertonen een grotere weerstand, terwijl een groter dwarsdoorsnede-oppervlak de weerstand vermindert. Bovendien kunnen temperatuurstijgingen de weerstand in bepaalde materialen (bijv. metalen) verhogen.

Zorg ervoor dat tijdens het gebruik tussen de stroombron en de lichtstrip tijdens het gebruik wordt gebruikt. Dikkere draden hebben een lagere weerstand, wat betekent dat ze elektriciteit efficiënter doorgeven. Op basis van uw vermogensbelasting (in watt) en draadlengte (in voeten), kunt u de onderstaande tabel gebruiken om de juiste draadmaat te selecteren voor gemakkelijk spanningsvalbeheer.

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

opmerking:

1. Bereken de totale belasting in watt.
2. Meet de afstand van de stroombron tot de LED-strip.
3. Selecteer een geschikte draadmeter.

Minimaliseer de bedrijfslengte van de LED-strip. De beste manier is om het vanuit het middengedeelte te voeden.

Stel dat u bijvoorbeeld een strip van 50 voet nodig heeft om een kamer te verlichten. We raden aan om de stroombron in het midden te plaatsen en de strip te splitsen in twee secties van 25 voet die naar links en rechts lopen, in plaats van één doorlopende lengte van 50 voet. Het hoeft niet precies in tweeën te worden gesplitst - als het handiger is, is het acceptabel om te splitsen in secties van 20 voet en 30 voet.

Als het niet mogelijk is om de stroombron in het midden te plaatsen, is de tweede optie om een draad van de juiste maat (zie de spanningsvaltabel) van de stroombron naar het midden van de strip te laten lopen. Op deze manier behoudt u de stroom aan het begin van de run, terwijl de draad van de juiste maat (die een lagere weerstand biedt dan de LED-strip zelf) het zware werk afhandelt.

Beperkingen op koperfolie voor LED-strips

Terwijl koperfolie superieure thermische geleidbaarheid biedt in vergelijking met standaardmaterialen, oxideert het gemakkelijk in omgevingen met hoge temperaturen, waardoor de efficiëntie van de warmteafvoer wordt verminderd. Langdurige werking bij verhoogde temperaturen kan de afbraak van koperfolie versnellen, waardoor de levensduur van de strip wordt verkort.

Koperfolie is dun en broos. Externe druk of buiging tijdens installatie of gebruik kan breuken veroorzaken, wat resulteert in kortsluiting of niet-functionerende lichten.

Bovendien corrodeert koperfolie gemakkelijk in vochtige of hoge temperatuuromgevingen, waardoor aanvullende antioxidatiebehandelingen (zoals nikkel of silaankoppelingsmiddel) nodig zijn om de levensduur te verlengen.

Voedingsspanningsniveaus (12V versus 24V versus 48V)

12V, 24V en 48V LED-strips vertonen significante verschillen in spanningsval-impact en prestatievergelijking:

• 12V-strips ervaren merkbare lijnverliezen als gevolg van lagere spanning en hogere stroom. De helderheid blijft stabiel binnen 5 meter, maar een aanzienlijke spanningsval treedt op na 5 meter, waardoor helderheid aan het uiteinde van de staart vervalt.

• 24V-strips halveren de stroom, waardoor lijnverliezen worden verminderd en spanningsvrije transmissie meer dan 10 meter mogelijk is met superieure helderheidsuniformiteit.

• 48V-strips werken bij lagere stromen - slechts 1/4 van de 12V-strips bij een equivalent vermogen - waardoor de spanningsval wordt geminimaliseerd. Ze passen bij ultralange afstandsverlichting (bijvoorbeeld meer dan 30 meter) maar vereisen een stabiele stroomvoorziening.

Bij gelijke lengtes leveren 24V-strips doorgaans een hoger vermogen en helderheid dan 12V-strips. 48V-strips, die werken op hogere spanning, kunnen meer LED-chips aandrijven voor verdere helderheid. Hoogspanningsstrips (24V/48V) verbruiken minder stroom en lijden onder lagere lijnverliezen, waardoor ze energiezuiniger zijn voor langdurig gebruik.

12V-strips vereisen een hogere stroom, vereisen een grotere warmteafvoer en zijn vatbaar voor oververhitting in krappe ruimtes. 24V/48V‌: Lagere stroom vermindert hittestress, maar isolatiebescherming in hoogspanningsomgevingen moet worden gegarandeerd. 12V-strips hebben lagere initiële kosten, maar langere lengtes vereisen extra transformatoren of bedrading, waardoor de totale kosten mogelijk worden verhoogd.

12V versus 24V versus 48V LED-stripprestatievergelijking

LED-strip type	DC12V	DC24V	DC48V
Huidige	Hoger	Onder	laagst
Installatie afstand	5m	≤10m	≤30m
Kosten	Verhoogde stroomvoorzieningskosten voor lange afstanden	lage kosten	Relatief zuinig
Snijd lengte	korte afstand	middelmatige afstand	Relatief lange afstand
Veiligheid	Laagspanning, relatief veilig	brandkast	Lagere veiligheid, vereist isolatievoorzorgsmaatregelen
Warmteafvoer	Slecht	Goed	Vrij goed

Samenvatting: Spanningselectie vereist balanceerafstand, helderheid, kosten en veiligheid. Kies voor 12V voor residentieel gebruik op korte afstand, 24V voor commerciële toepassingen met gemiddelde tot lange afstand, en geef prioriteit aan 48V voor ultralange afstanden of krachtige projecten.

Lees de blog “Wanneer kies je 12V, 24V of 48V LED-stripsystemen? (bijgewerkt voor commercieel gebruik)” om meer te leren.

Hoe spanningsval berekenen?

Het berekenen van de spanningsval van LED-strips vereist rekening houden met factoren zoals stroom, draadweerstand en lengte.

Basisformule: Spanningval = stroom × draadweerstand

waar:

• Stroom (A) = Totaal Strookvermogen (W) ÷ Bedrijfsspanning (V)
• Geleiderweerstand (Ω) = soortelijke weerstand (koperdraad: 0,0175 Ω·mm²/m) × Leiderlengte (m) ÷ Geleiderdoorsnede-oppervlak (mm²)

Voorbeeld: 24V LED-strip, 240W vermogen, 40 m geleiderlengte, 4 mm² draadmeter:

Stroom = 240 ÷ 24 = 10A

Weerstand = 0,0175 × 40 ÷ 4 = 0,175Ω

Spanningsval = 10A × 0,175Ω = 1,75V

In laagspanningssystemen (bijv. 12V/24V) overschrijdt spanningsval doorgaans niet 51 TP3T van de nominale spanning (bijv. 24V-systemen laten een daling van ≤1,2V toe). Als de spanningsval de specificaties overschrijdt, verhoog dan de draadmeter of verkort de afstand van de stroomvoorziening.

Wil je niet te maken krijgen met ingewikkelde berekeningen? Gebruik dan een Online spanningsvalcalculator!

‌Bedrading van de wire-selectie: Voor lange runs (>10 meter), prioriteer 24V/48V-systemen om de stroom te verminderen; single-end voeding voor 12V LED-strips wordt aanbevolen voor 5 meter; 24V ≤10 meter; een voeding met twee uiteinden kan uitlopen tot 20 meter.

Praktisch testen: Een multimeter kan het spanningsverdelingseffect van serieweerstanden in LED-circuits verifiëren.

Praktische oplossingen om spanningsval te voorkomen

Spanningsdaling in LED-strips veroorzaakt door circuitweerstand en stroomverlies heeft een directe invloed op de uniformiteit en levensduur van de verlichting. Hieronder staan ​​verscheidene effectieve methoden om spanningsval te voorkomen.

Vermogensinjectie aan beide uiteinden

Dual-end voeding: implementeer voor langere strips een oplossing voor een dubbele stroomvoorziening door stroombronnen aan zowel het begin als het einde van de strip aan te sluiten. Dit zorgt voor een stabiele spanningstoevoer over de hele strip, waardoor een ongelijkmatige helderheid wordt voorkomen. Indien mogelijk, voeg tussenliggende stroompunten langs de strip toe om de spanningsval verder te verminderen.

Meerdere vermogensinjectiepunten

Gesegmenteerde besturing: verdeel lange LED-strips in meerdere secties, elk aangedreven door een onafhankelijke bestuurder. Deze benadering minimaliseert effectief de spanningsval per sectie, terwijl de algehele systeemstabiliteit en helderheiduniformiteit worden verbeterd.

Optimaliseer de lay-out en verbindingen van de strip: zorg ervoor dat de bedrading zowel functioneel als esthetisch aantrekkelijk is, waarbij verwarde of overmatig gebogen kabels worden vermeden. Garandeer bij het aansluiten van strips een veilig, betrouwbaar contact om extra weerstand en spanningsval door losse of defecte verbindingen te voorkomen.

Gebruik 24V of 48V LED-strips

Het gebruik van 24V of 48V LED-strips vermindert effectief spanningsvalproblemen, wat een significant minder impact vertoont in vergelijking met 12V-strips. Terwijl 12V-strips merkbare helderheid ervaren die meer dan 5 meter vervalt, ondersteunen 24V-strips lengtes tot 10 meter zonder dat er extra stroombronnen nodig zijn. Door hun flexibele snijpunten (elke 6 LED's) zijn ze ideaal voor langeafstandsinstallaties.

Bij gelijkwaardige vermogensniveaus trekken 48V-strips slechts de helft van de stroom van 24V-strips. Volgens de vermogensverliesformule Q=I²R vertonen 48V-systemen aanzienlijk verminderde thermische verliezen en lagere spanningsvalverhoudingen. 48V-systemen maken het mogelijk om meer armaturen in serie te koppelen, waardoor de bedrading en arbeidskosten worden verminderd; 24V-strips vereenvoudigen de installatie door frequente stroomversterkers te elimineren. 24V-strips genereren minder warmte, waardoor ze geschikt zijn voor langdurig gebruik; 48V-systemen optimaliseren de energie-efficiëntie verder.

Dikkere draden

Gebruik dikkere draden of verminder de draadlengte: draadweerstand is een belangrijke factor die spanningsval veroorzaakt. Daarom kan het gebruik van dikkere draden de weerstand verminderen en problemen met de spanningsval verminderen. Bovendien vermindert het minimaliseren van de draadlengte tussen de strip en de stroombron effectief de weerstand en spanningsval.

Gebruik constante stroomoplossingen

Constante stroom-LED-strips lossen door spanningsfluctuatie veroorzaakte spanningsvals inherent aan constante spanningsstrips op fundamenteel wijze op door middel van nauwkeurige stroomregeling.

Hun kernvoordelen manifesteren zich in drie aspecten: ten eerste passen constante stroomcircuits de stroomstroom automatisch aan. Wanneer de lijnimpedantie toeneemt of de voedingsspanning fluctueert, behouden ze de LED-stroomstabiliteit op een ingestelde waarde (bijv. 20mA ±3%), waardoor een consistente helderheid van begin tot eind wordt gegarandeerd. Ten tweede voorkomt constante stroom versneld lichtverval veroorzaakt door gelokaliseerde oververhitting in LED's. Tests tonen aan dat de levensduur van de LED's zich uitstrekt met meer dan 301 TP3T onder constante stroomaandrijving.

Bovendien vertoont deze oplossing een lage gevoeligheid voor lijnweerstand. Zelfs met dunne draden (bijv. 28 AWG) of langeafstandsbedrading, past de dynamische spanningsvalcompensatie zich dynamisch aan om lijnverliezen te verschuiven. Dit ontwerp is met name geschikt voor scenario's die flexibele bedrading vereisen, zoals decoratieve lichtstrips over lange afstanden, waardoor een consistente helderheid van de LED-strips wordt gegarandeerd.

Gebruik versterkers / repeaters in RGB/RGBW-strip

Tijdens lange-afstandsoverdracht van RGB/RGBW-strips, degraderen signalen als gevolg van weerstand en interferentie, waardoor ongelijkmatige helderheid of kleurvervorming aan het uiteinde van de strip ontstaat. Voor 12V-strips (meestal ≤5 meter) maken versterkers/repeaters een stabiele controle over langere afstanden mogelijk (bijv. 30+ meter). Hoogspanningsstrips (bijv. 24V/48V) hebben een lagere stroomafname en een verminderde spanningsval, waardoor de afhankelijkheid van versterkers/repeaters wordt geminimaliseerd. Installeer bij gebruik van 12V-strips elke 10 meter een repeater om de spanningsval te compenseren.

Samenvattend, het aanpakken van de spanningsval van de LED-strip vereist een veelzijdige aanpak, inclusief het verbeteren van de voedingsmethoden, het optimaliseren van bedrading en lay-out en het gebruik van hulpapparatuur. Gebruikers kunnen passende oplossingen selecteren op basis van specifieke omstandigheden om de prestaties en esthetische aantrekkingskracht van hun LED-stripinstallaties te verbeteren.

Aanbevelingen voor ontwerpers en kopers

Als kernelement van modern lichtontwerp, hebben de spanningsspecificaties van LED-stripverlichting - 12V/24V/48V - direct invloed op projectresultaten en gebruikerservaring.

Het 12V-systeem blinkt uit in veiligheid en flexibiliteit, waardoor het ideaal is voor interieurdecoratie. Het 24V-systeem zorgt voor een balans tussen spanningsval en snijgemak en wordt de belangrijkste keuze voor commerciële instellingen. Het 48V-systeem, met zijn ultralage lijnverlies, is speciaal ontworpen voor grootschalige verlichtingsprojecten.

Ontwerpers moeten selecteren op basis van transmissieafstand, veiligheidseisen en kostenoverwegingen. Kopers moeten prioriteit geven aan de werkelijke toepassingsbehoeften en voorkomen dat ze blind hogere spanningsspecificaties nastreven.

Vergelijking van de spanningsclassificatie van LED-s

Spanning classificatie‌‌	Belangrijkste voordelen	Geschikte toepassingen	overwegingen
12V‌	Hoge veiligheid (geen elektrische schokken), zacht licht voor oogbescherming, eenvoudige installatie (zelfklevende achterkant)	Home Decor (kinderkamers/trappen/kasten), korte afstandssfeerverlichting (study/balcony), hulpapparatuur verlichting	Vereist stroomverlenging van meer dan 5 meter om spanningsdaling bij lange runs te voorkomen
24V‌	Minimale spanningsval (ondersteunt 10 m zonder stroomstoot), flexibel snijden (elke 6 lichten gesneden), balanceert veiligheid en efficiëntie	Home Decor, commerciële vitrines/lightboxen, middenklasse projectverlichting	Vereist speciale stroomvoorziening, iets hogere kosten dan 12V-systemen
48V‌	Minimaal lijnverlies (stroom slechts de helft van 24V), geschikt voor ultralange serieverbindingen, hoge projectstabiliteit	Grootschalige architecturale verlichting, lange afstanden, muurwassen, hoge dichtheidsverlichtingsprojecten	Vereist professionele installatie met strenge bedradingsvereisten

Aanbevelingen voor ontwerpselect

‌Veiligheidsprioriteitsscenario's (bijv. huizen/kinderruimten): Kies voor 12V-systemen voor veiligheid en installatiegemak. Combineer met RGB-strips voor omgevingslichteffecten.

‌Commercieel kort-tot-medium bereik Toepassingen: ‌ Beveel 24V-strips aan voor evenwichtige kosten en prestaties. Zorg voor een vitrineverlichting op een consistente helderheid op snijpunten.

Grootschalige projecten: ‌ Gebruik 48V-systemen om lijnverliezen te minimaliseren. Wanneer u bijvoorbeeld meer dan 50 meter architecturale omtrekverlichting in serie aansluit, is de spanningsdaling van 48V slechts 1/4 die van 12V.

Kopergids

‌Residentiële gebruikers‌: bij het selecteren van 12V-strips, prioriteer de waterdichtheid (bijv. IP65 voor balkons) en functionaliteit voor afstandsbediening. Kies LED's met hoge dichtheid (bijv. 60 LED's/meter) om een uniforme verlichting te garanderen.

Projectkopers: voor 24V/48V-strips, verifieer de testgegevens van de leveranciers en vraag 5 m/10 m helderheidsvergelijkingsrapporten.

Kostenbeheersing: 12V-systemen hebben lagere initiële kosten, maar vereisen stroomsuppletie voor lange runs; 48V-systemen hebben hogere eenheidskosten, maar besparen op bedrading en arbeid - evalueer de totale levenscycluskosten volledig.

Belangrijke opmerkingen: Alle spanningen vereisen hoogwaardige voedingen om spanningsschommelingen te voorkomen die de levensduur verkorten. In vochtige omgevingen (bijv. badkamers/tuinen) selecteert u altijd waterdichte modellen (IP65 of hoger). Test de spanningsval vóór installaties over lange afstanden en gebruik indien nodig een gesegmenteerde voeding.