Dalam banyak projek pencahayaan, parameter optik selalunya menjadi tumpuan reka bentuk, pemilihan dan penilaian, seperti keberkesanan bercahaya, taburan cahaya, UGR dan indeks pemaparan warna. Walau bagaimanapun, sebenarnya, masalah seperti kecerahan yang tidak mencukupi pada hujung jalur yang diketuai, kecerahan yang tidak stabil, kelipan pemacu yang tidak normal atau kegagalan pramatang sering menunjukkan faktor lain yang dipandang remeh—penurunan voltan.

Penurunan voltan bukanlah parameter produk, dan juga tidak ditunjukkan dalam helaian data, tetapi ia sangat menjejaskan:

• Operasi stabil lekapan lampu LED;
• Kecerahan, konsistensi dan pembiakan warna sistem jalur LED;
• Tekanan haba dan jangka hayat jangka panjang pemandu;
• Kecekapan tenaga dan keselamatan keseluruhan sistem pencahayaan;

Daripada jalur lampu voltan rendah kepada sistem AC voltan tinggi, daripada bekalan kuasa pasif kepada litar pemacu pampasan aktif, penurunan voltan bukan sahaja menyebabkan kecerahan yang boleh dilihat dan masalah peralihan warna, tetapi juga boleh menyebabkan haba tidak terkawal dan mencetuskan mekanisme perlindungan elektrik di dalam pemandu, akhirnya menjejaskan jangka hayat keseluruhan lampu.

Artikel ini akan memberi tumpuan kepada sistem pencahayaan LED, menganalisis sumber secara mendalam, laluan impak, manifestasi dan mekanisme kegagalan penurunan voltan, dan menyediakan penyelesaian kejuruteraan untuk seni bina sistem yang berbeza.

01 Apakah penurunan voltan? Bagaimanakah ia menjejaskan mentol lampu?

Dalam litar, apabila arus mengalir melalui wayar, rintangan wayar sendiri akan "memakan" sebahagian daripada voltan, mengakibatkan perbezaan antara voltan keluaran bekalan kuasa dan voltan yang diterima oleh lampu.

Perbezaan ini dipanggil penurunan voltan. Faktor utama yang mempengaruhinya termasuk:

• Panjang wayar: Semakin besar jarak, semakin besar penurunan voltan.
• Ketebalan wayar: Semakin nipis wayar, semakin besar rintangan.
• Aliran semasa: Sistem arus tinggi mengalami penurunan voltan yang lebih ketara.
• Bahan konduktor: Kawat tembaga lebih unggul daripada dawai aluminium.

Anda boleh menganggap keseluruhan litar sebagai paip air: tekanan air mewakili voltan, dan aliran air mewakili arus. Sekiranya paip sangat nipis dan panjang, dan banyak air mengalir, maka tekanan air dari paip pasti tidak akan mencukupi—ini adalah gerak hati fizikal penurunan voltan. Untuk pencahayaan LED, akibat tekanan air yang tidak mencukupi tidak remeh.:

• Jalur LED voltan rendah: Hujungnya menjadi gelap dan bertukar menjadi merah, mengakibatkan herotan warna.
• Lekapan lampu voltan tinggi: Pampasan beban tinggi pemandu boleh menyebabkan terlalu panas, berkelip, atau keletihan pramatang.

Selain itu, ia bukan hanya tentang sama ada ia "terang atau tidak", ia juga boleh mengenai "sama ada seseorang boleh bekerja."。

02 Dari mana datangnya penurunan voltan? Ia kelihatan mudah, tetapi ia sangat sistematik.

Intipati penurunan voltan ialah apabila arus mengalir melalui konduktor dengan rintangan, sebahagian daripada voltan "dimakan" di sepanjang jalan. Walaupun dalam fizik ia hanya V=IR, dalam sistem pencahayaan sebenar ia selalunya merupakan manifestasi dinamik yang terhasil daripada superposisi pelbagai faktor. Faktor pengaruh biasa:

• Panjang talian: Semakin panjang garisan, semakin besar rintangan dan semakin ketara penurunan voltan.
• Spesifikasi kabel: Semakin nipis wayar (kawasan keratan rentas yang lebih kecil), semakin besar rintangan.
• Magnitud arus muatkan: Semakin tinggi kuasa sistem dan semakin tinggi arus, semakin ketara penurunan voltan.
• Bahan konduktor: Kuprum lebih unggul daripada aluminium, mengakibatkan penurunan voltan yang lebih kecil untuk spesifikasi yang sama.
• Tahap voltan sistem: Sistem voltan rendah lebih sensitif kepada penurunan voltan (lihat Bahagian 3 untuk butiran).

Kesan pemanasan bukan linear: Walaupun penurunan voltan berkaitan secara linear dengan arus, pemanasan talian meningkat secara eksponen. Iaitu, apabila arus meningkat sebanyak 50%, penurunan voltan hanya meningkat sebanyak 50%, tetapi kuasa pemanasan talian akan meningkat kepada 2.25 kali ganda daripada nilai asalnya, dengan mudah membawa kepada akibat berikut.:

• Kenaikan suhu wayar yang berlebihan
• Terlalu panas, perubahan warna, atau pencairan terminal pendawaian
• Penuaan input lekapan lampu
• Voltan input pemacu jatuh daripada julat operasinya, mencetuskan mekanisme perlindungan atau menyebabkan keletihan

"Kesalahan yang tidak kelihatan" ini sering ditemui apabila lampu berkelip, mengurangkan kecerahan, atau pramatang gagal berfungsi, apabila tetingkap untuk pencegahan sering berlalu.

Imej: Kecerahan keluaran cahaya yang tidak konsisten disebabkan oleh penurunan voltan dalam jalur LED (Imej dari internet)

03 DC voltan rendah lwn AC voltan tinggi: Seni bina sistem menentukan kepekaan.
Sistem pencahayaan LED boleh dibahagikan secara meluas kepada dua kategori::

1. Sistem DC voltan rendah (LVDC): seperti jalur LED 12V/24V
2. Sistem AC voltan tinggi (HVAC): seperti lekapan lampu berkuasa AC 220V (lampu downlight, lampu panel, mentol, dll.)

Kedua-dua jenis sistem ini mempunyai mekanisme tindak balas yang sama sekali berbeza terhadap penurunan voltan: satu ialah "peredupan langsung," dan satu lagi ialah "ketegangan pemandu."

3.1 Sistem voltan rendah: Mengapakah jalur LED sentiasa menjadi lebih malap semasa anda bergerak melaluinya?

Mengambil kuasa 60W sebagai contoh:

• Arus sistem 12V: 60 / 12 = 5 A
• Sistem 220V semasa: 60 / 220 ≈ 0.27 A

Di bawah keadaan litar yang sama, arus dalam sistem voltan rendah boleh lebih daripada 15 kali ganda daripada sistem voltan tinggi, dan kerana penurunan voltan berkadar terus dengan arus, ini membawa kepada:

• Penurunan voltan yang besar:Sistem voltan rendah mungkin jatuh 2V, iaitu sudah 16%–20% daripada jumlah voltan.
• Peratusan mempunyai kesan yang lebih besar:Jika jalur LED 12V memotong 2.5V, hujungnya mungkin malap atau berubah warna.

Di samping itu, jalur cahaya RGB mungkin mempamerkan anjakan warna disebabkan oleh nilai Vf yang tidak konsisten bagi tiga cip warna (biru dan hijau dimatikan terlebih dahulu, hanya meninggalkan merah), yang merupakan manifestasi tipikal ketidakpadanan penurunan voltan.

3.2 Sistem voltan tinggi: Pemandu "bergelut"

Kebanyakan luminair LED 220V mempunyai pemacu SMPS (bekalan kuasa pensuisan) terbina dalam, yang mempunyai keupayaan penyesuaian voltan input tertentu (seperti julat 100–240V).

Ciri-ciri prestasi:

• Apabila terdapat sedikit penurunan voltan: pemandu akan secara aktif melaraskan kitaran tugas pensuisan untuk menstabilkan arus keluaran.
• Apabila penurunan voltan terlalu dalam: Perlindungan voltan rendah (UVLO) dicetuskan, dan keseluruhan lampu tiba-tiba dimatikan.
• Pendedahan yang berpanjangan kepada keadaan tepi: Peningkatan beban pemandu, jangka hayat yang dipendekkan, dan juga kegagalan haba MOSFET.

Kelebihan mekanisme ini ialah pengguna tidak dapat melihat perubahan kecerahan, tetapi risiko sistem tersembunyi di dalam, yang meletakkan tuntutan yang lebih tinggi kepada kakitangan dan pereka penyelenggaraan.

04 Apa sebenarnya perubahan penurunan voltan? Daripada "lampu malap" kepada "kegagalan sistem"?"
Penurunan voltan tidak secara langsung menyebabkan lampu "padam", tetapi ia secara beransur-ansur melemahkan kestabilan dan konsistensi sistem pencahayaan dengan cara yang sistematik. Kita boleh memahami laluan impaknya dari tiga peringkat:

4.1 Manifestasi visual: kecerahan yang tidak konsisten, kegelapan, pelakon warna

• Jalur cahaya menjadi lebih malap semasa anda bergerak.
  Biasanya ditemui dalam projek jalur LED 12V/24V, ia terang pada permulaan dan bertukar menjadi kemerahan atau berubah warna pada hujungnya, terutamanya ketara dalam sistem RGB. Puncanya ialah voltan input cip yang tidak mencukupi disebabkan oleh penurunan voltan, dan Vf yang tidak sekata (penurunan voltan hadapan) menyebabkan perbezaan warna.
• Kecerahan yang tidak konsisten dalam berbilang lampu downlight/lampu sorot
  Dalam litar yang sama, lampu yang lebih dekat dengan bekalan kuasa lebih terang, manakala lampu yang lebih jauh lebih malap, mengakibatkan konsistensi fluks bercahaya yang lemah dan menjejaskan kesan visual keseluruhan dan kesetiaan reka bentuk.
• Kerlipan setempat dalam bekalan kuasa jarak jauh
  Apabila voltan berada di pinggir ambang permulaan pemacu, ia akan mencetuskan permulaan/penutupan berkala, yang akan kelihatan kepada pengguna sebagai berkelip.

Perubahan visual ini bukan sahaja merendahkan kualiti pencahayaan tetapi juga mudah disalah diagnosis sebagai "isu kualiti lampu" atau "ketidakstabilan pemandu", sambil mengabaikan masalah bekalan kuasa sistemik.

4.2 Respons Pemandu: daripada pampasan kepada terlalu panas kepada kerosakan

Untuk lekapan lampu LED voltan tinggi (seperti lampu downlight, lampu sorot dan lampu industri), "mangsa" utama penurunan voltan sebenarnya adalah bekalan kuasa. Ia nyata sebagai:

• Operasi beban tinggi berterusan:Untuk mengekalkan output arus yang berterusan, pemandu secara aktif meningkatkan masa transistor pensuisan, mengakibatkan peningkatan suhu.
• Beroperasi dalam keadaan kritikal:Apabila voltan input hampir dengan had bawah permulaan, kelipan sekali-sekala mungkin berlaku, atau bahkan perlindungan voltan rendah mungkin dicetuskan.
• Pengumpulan kerosakan jangka panjang:Komponen teras seperti MOSFET dan kapasitor elektrolitik berada di bawah tekanan tinggi untuk tempoh yang panjang, mengakibatkan jangka hayat yang dipendekkan dengan ketara.

Pendek kata: penurunan voltan tidak akan membakar lampu, tetapi ia akan membakar pemandu.

4.3 Kelemahan kestabilan sistem: sukar untuk dikesan, sukar untuk menyelesaikan masalah, dan dengan akibat yang serius.

• Tidak kelihatan semasa fasa pembinaan
  Semasa pemasangan dan ujian awal, lampu hendaklah menyala tanpa sebarang keabnormalan yang jelas. Masalah selalunya hanya muncul beberapa bulan selepas peranti digunakan.
• Sukar dicari semasa penyelenggaraan
  Lekapan lampu jelas berfungsi, dan pemacu telah diganti, tetapi lampu masih berkelip sekejap-sekejap atau kecerahannya tidak stabil. Puncanya, bagaimanapun, terletak pada penurunan voltan merentasi garisan, yang terletak berpuluh-puluh meter jauhnya.
• Kos penyelenggaraan yang tinggi
  Sekiranya titik kesalahan diedarkan secara meluas, ia sering memerlukan pendawaian semula atau penggantian dengan kabel keratan rentas yang lebih besar, yang jauh lebih mahal daripada pelaburan awal.

Dalam reka bentuk kejuruteraan, penurunan voltan bukanlah tanggungjawab pembekal lekapan lampu mahupun tanggungjawab pembekal sistem kawalan. Ia sering diabaikan dalam reka bentuk atau pasukan pembinaan memilih pendawaian berdasarkan pengalaman, menjadikannya sukar untuk menentukan tanggungjawab dan mengelakkan masalah.

05 Strategi Tindak Balas Penurunan Voltan: Daripada "Pengesahan" kepada "Reka Bentuk Berlebihan"
Bagaimanakah kita boleh mengelakkan atau mengurangkan kesan kejatuhan voltan semasa fasa reka bentuk dan pembinaan? Berikut ialah beberapa strategi biasa yang boleh diambil tindakan:

5.1 Pengiraan penurunan voltan mesti dilakukan sebelum memilih kabel.

Gunakan undang-undang Ohm atau jadual carian untuk menganggarkan penurunan voltan, memastikan voltan pada hujung kekal dalam julat operasi normal peralatan.

Formula pengiraan penurunan voltan (AC fasa tunggal)：

Antaranya:

ΔV: penurunan voltan (V)

L: Panjang kabel (m)

I:Arus (A)

ρ:Kerintangan konduktor (Kuprum ialah 0.0175)

J: Luas keratan rentas konduktor (mm²)

Cadangan: Jumlah penurunan voltan hendaklah disimpan dalam lingkungan 3% hingga 5% daripada voltan sistem.

5.2 Rancang lebih awal untuk bekalan kuasa bersegmen atau pampasan jauh

• Sistem jalur LED sebaiknya menggunakan bekalan kuasa bersegmen atau bekalan kuasa dwi-hujung.
• Pemasangan berskala besar boleh menggunakan bekalan kuasa berpusat + talian voltan malar + seni bina modul step-down tempatan.

Pemacu dengan fungsi maklum balas voltan jauh boleh mengimbangi kehilangan talian dengan tepat.

Imej: Bekalan kuasa bersegmen dan bekalan kuasa dwi-hujung untuk jalur LED (Imej dari internet)

5.3 Redundansi bukan pembaziran, melainkan satu bentuk insurans sistem.

• Tingkatkan diameter wayar dengan sewajarnya (cth, daripada 1.5mm² kepada 2.5mm²).
• Apabila menggunakan voltan rendah untuk jarak dekat, 24V disyorkan melebihi 12V.
• Susun atur garisan harus mempertimbangkan "rintangan gelung" dan bukannya hanya jarak.

Penurunan voltan bukanlah persoalan "sama ada ia wujud," melainkan sempadan "sama ada ia telah menyebabkan masalah." Semakin ketat reka bentuk kejuruteraan, semakin tinggi kestabilan sistem.

06 Sistem pencahayaan bukanlah projek tampalan, tetapi projek kejuruteraan yang lengkap.
Dalam era pencahayaan LED, kami terbiasa mengejar penunjuk kualiti cahaya "boleh dilihat" seperti indeks rendering warna, konsistensi suhu warna, UGR rendah dan kawalan rasuk, dan kami juga suka menekankan konsep "lanjutan" seperti reka bentuk optik, kawalan pintar dan kesihatan irama sirkadian. Walau bagaimanapun, semakin banyak sistem ini meningkatkan keupayaan mereka, semakin kita tidak boleh mengabaikan faktor kejuruteraan asas yang termasuk dalam kategori "pengagihan kuasa".

Penurunan voltanialah contoh yang paling mewakili: ia tidak muncul dalam pengiraan pencahayaan atau muncul dalam jadual parameter luminair, namun ia boleh menurunkan garis dasar prestasi keseluruhan sistem secara senyap-senyap. Semakin besar projek, semakin kompleks litar, dan semakin jauh jarak terminal, semakin besar kemungkinan penurunan voltan menjadi "pembunuh tersembunyi" yang tidak dapat dikenal pasti dengan cepat.

Ia menjadikan produk yang baik "tidak boleh digunakan", menyebabkan pemacu stabil berhenti berfungsi secara tidak dapat dijelaskan, dan menyebabkan sistem kawalan mempamerkan kerosakan yang kelihatan "tidak dapat dijelaskan". Masalah ini sebenarnya boleh dielakkan pada peringkat awal reka bentuk—dengan syarat kami bersedia untuk menganggap sistem pencahayaan sebagai sistem kejuruteraan yang lengkap, dan bukannya hanya gabungan lekapan lampu dan pengawal.

Sistem pencahayaan yang benar-benar stabil, cekap dan boleh dikawal bukanlah sekadar superposisi cahaya, tetapi sistem sinergistik cahaya, elektrik dan kawalan. Hanya dengan menghargai logik "elektrik" kita boleh benar-benar menegakkan kualiti "cahaya".