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LED 植物灯一个回路最多能带几盏?

种植间扩容时,先撞上的往往不是天花板,而是配电回路。一个分支回路能带几盏灯,由电流和连续负载规则决定,而不是由产品页上的瓦数决定。本文用一张对照表把算法走完,再讨论几种「正常运行时总功率看着很安全、但断路器仍然跳闸」的情况。

混凝土种植间内四根线性 LED 植物灯条由两根天花板导轨吊装,照亮两排种植袋中的生菜与罗勒,右墙装有灰色壁挂控制箱
图 1。灯具共用一路电源的小型种植间。这类房间还能再增加几根灯条,取决于分支回路电流与连续负载允许值,而不是天花板还剩多少空导轨。示意图:XineLam。

限制条件是电流,不是瓦数

分支回路是以「额定电压下的安培数」来定义的,回路末端的过流保护装置保护的是导线,而导线只关心电流。瓦数只有在按供电电压换算之后才有意义,而这个换算并不是电阻性负载那种简单的「瓦数 ÷ 电压」。

LED 灯具的输入电流是以短而高的脉冲形式抽取的,电流波形与电压波形并不同相。有功功率与视在功率之比就是功率因数,当驱动器功率因数小于 1 时,它实际抽取的电流会比「瓦数单独换算」得到的结果更大。植物灯驱动器在满载时通常能做到 0.9 左右的功率因数,但那只是某一个工作点上的铭牌值。真正可靠的数字是灯具铭牌上标注的额定输入电流——它已经把驱动器的功率因数和效率都算进去了,读它能让你少一个假设。

第一步:找到灯具的额定输入电流

商用灯具一般会按电压分别标注输入电流,例如同一盏灯标 120 V / 4.0 A 与 240 V / 2.0 A。如果只公布了瓦数和电压,可用下式估算:

I = W ÷(V × PF)

因此一盏 480 W 的灯具在 120 V、功率因数 0.90 时约抽取 4.4 A,而不是「瓦数 ÷ 电压」给出的 4.0 A。若功率因数未公布,用钳形表在输入端实测比猜更合适;而且应当在种植间实际使用的调光档位上测一台样灯,因为输入电流大致随输出成比例下降。

第二步:套用 80% 连续负载允许值

植物补光通常一次连续运行远超三小时,属于连续负载。为连续负载供电的过流保护装置按负载电流的 125% 选型;把同一条规则反过来表述在现场更好用:连续负载不应超过回路额定值的 80%。美国的《国家电气规程》就对农业建筑的电力负载(含接入其中的照明)给出了这类计算方法 [1]。

表 1。北美常见分支回路的连续负载允许值。80% 的额度意味着断路器额定值中还留有 20% 的余量。
回路断路器额定值连续负载允许值(80%)该电流对应的功率
120 V 单相15 A12.0 A1,440 W
120 V 单相20 A16.0 A1,920 W
240 V 单相15 A12.0 A2,880 W
240 V 单相20 A16.0 A3,840 W

注意两种电压下的允许值在安培数上是相同的,这正是 240 V 各行能用同样粗细的导线承载两倍功率的原因。专用单台设备回路与一般用途回路的处理方式可能不同,最终判定应以当地电气主管部门与持证电工的意见为准。

第三步:除完向下取整

同一回路上完全相同的灯具数量,等于连续负载允许值除以单台灯具输入电流,再向下取整:

灯具数 = floor(0.8 × 回路额定值 ÷ 单台输入电流)

表 2。单回路灯具数量,按功率因数约 0.90 时的厂家额定输入电流计算,结果向下取整;实际操作中一律建议用铭牌实测电流替换估算值。
单台输入功率120 V 电流120 V / 15 A120 V / 20 A240 V 电流240 V / 15 A240 V / 20 A
150 W 灯条1.4 A8110.7 A1722
320 W 灯条3.0 A451.5 A810
480 W 灯板4.4 A232.2 A57
600 W 灯板5.5 A222.8 A45

同样一路电源上,两根灯条和两块 600 W 灯板的表现完全不同:单台电流越小,向下取整带来的损失就越小。按 240 V 规划的种植间还能在同样光子输出下把线路电流减半,这也是商业项目常把照明布在高电压上的原因之一。

别把 80% 全花在灯上

风扇、除湿机、冷凝水泵、灌溉电磁阀和小型加热器常常插在同一个房间里。按规程算法,回路负载等于连续部分的 125% 加上非连续部分的 100%,因此一台连续运行的辅助设备占用额度,和灯具是一回事。实用做法是留出 10%~20% 的额度给启动瞬时电流和将来可能新增的灯具,并让照明单独走自己的回路,这样一台风扇故障不至于把整个房间一起带黑。

浅色背景上的多板式 LED 量子板植物灯,四块灯板上排列着白色与红色灯珠
图 2。G1000 系列的多板式量子板。这类灯板通常按小组接在同一条分支回路上,因此铭牌上的输入电流就是决定小组规模的数字。摄影:XineLam。

合闸涌流与整组开关

驱动器输入端的电容在上电瞬间充电,因此每次合闸的最初几毫秒里,电流会比稳态值大许多倍。当接触器或定时器一次性启动整组灯具时,这些涌流脉冲叠加起来,足以让稳态余量看起来充足的热磁式断路器跳闸。处理办法是常规电气做法,而不是临场应付:查断路器的脱扣曲线,把房间分成两组以上错开启动,或者选用带受控软启动的驱动器。照明定时器和控制器也应当按其将要承受的涌流来选,而不是只看标称开关容量。

按房间类型的配比建议

参考资料

常见问题

20 A 回路上能带几盏 600 W 的 LED 植物灯?

在北美 120 V 下,一盏 600 W 灯具约抽取 5.5 A,两盏合计 11 A,落在 16 A 的连续负载允许值之内;再加第三盏会到 16.5 A,超限。若换到 240 V,同一盏灯约 2.8 A,五盏合计 14 A,可以带。请用铭牌额定输入电流替代这里的估算值。

80% 规则适用于植物补光吗?

通常情况下适用。连续运行三小时以上的照明属于连续负载,过流保护装置按该负载的 125% 选型,这与「回路负载不超过额定值 80%」是同一条限制的两种表述。

120 V 的 15 A 回路上能放两盏 480 W 的灯吗?

只要该回路没有带其他负载就可以。两盏 480 W 灯具约抽取 8.8 A,落在 15 A 回路 12 A 的允许值以内。若同一回路上还有除湿机或加热器,必须重新求和,不能沿用这个结论。

我的灯只标了瓦数,怎么得到电流?

用瓦数除以供电电压与驱动器功率因数。若厂家没有公布功率因数,那就别猜,直接测:在种植间实际使用的调光档位上,用钳形表测一台灯具的输入端电流,这个值可以用于同组内所有相同灯具。

光效更高的灯具能让我在同一回路上多带几盏吗?

间接地可以。光效更高的灯具用更少的输入瓦数产出同样的光子通量,单位光输出的电流随之下降,每一安培额度能换回更多光子。回路限制本身没有改变,改变的是这个限制能买到多少光。

关于发布方

中山市瑞显电子厂(XineLam)拥有 17 年 LED 照明行业经验,在中国及海外拥有 300+ 项专利,生产植物照明 LED 灯具与调光配件,包括上文提到的 G1000 系列多板式量子板。本文面向种植者、灯具选型方与为受控环境房间布线的电工,作为技术参考资料撰写,不是安装指导;所有最终回路设计都应与持证电工及当地电气主管部门确认。