LED 灯条是如何设计和制造的？

每当夜幕降临，LED 灯带在夜色中流淌出星河的轨迹，窗外繁星点点，树梢间蜿蜒如万千流星划过，建筑墙面的屏幕色彩千变万化。光带柔柔洒下，轻轻包裹着每一个角落，让晚风带来浪漫的色彩。

朋友们你有没有想过，那些在夜晚闪耀着美丽光芒的 LED 灯条是如何生产出来的？你是否对 LED 灯条的设计和生产过程感到好奇，或者想了解生产细节，比如 DIY 或者购买时参考一下？今天，我就来给大家详细介绍一下这个有趣的 LED 灯条的设计和生产过程。

LED 灯条是由什么原材料制成的？

生产 LED 柔性灯条的原材料主要包括 LED 灯珠、PCB 板、电线、胶带等。其中，LED 是灯条的心脏，LED 的质量直接决定了灯条的亮度和寿命。电路板就像是灯条的血管，负责向 LED 传输电源；电线则是将电流从控制器传输到 LED 的介质；胶带就像是灯条的保护神，可以牢固地固定在灯条上，确保 LED 灯条安装牢固。

关于 LED 灯珠和灯带，我在上一篇文章中有详细介绍，有兴趣的朋友可以点击了解。

如何为 LED 灯条选择合适的 LED
如何判断和选择 LED 灯带胶带的质量？

什么是 LED 灯条印刷电路板？

下面我们来了解一下 LED 灯条的另一种重要材料：PCB 板。

用于 LED 灯条的 PCB 板是一种柔性电路板，也称为 FPC 电路板（柔性印刷电路），是一种由柔性材料制成的电路板，具有可弯曲、重量轻、布线密度高等特点。它可以弯曲、卷曲，适应复杂的空间布局。

FPC 的主要组成材料包括基板、导电材料、粘合剂和覆盖膜。每种材料都对 FPC 的性能和功能起着重要作用，以满足不同电路设计的需要。以下是 FPC 的常见层：

1.底层（基膜）:通常为聚酰亚胺（polyimide，简称 PI）或聚酯（polyester，简称 PET），常用厚度规格为 1/2mil、1mil 和 2mil；常用厚度规格为 1/2mil 和 1mil。

2.铜箔层（铜箔）压延铜(RA Copper)和电解铜(ED Copper)：压延铜(RA Copper)和电解铜(ED Copper)是两种厚度规格，分别为1/3盎司、1/2盎司、1盎司等。压延铜（RA 铜）由铜板制成，经过多次重复轧制，其结晶组织呈片状，而电解铜（ED 铜）则是通过专用电解机在圆形阴极鼓中连续生产而成。一般来说，FPC 需要对压延铜（RA）进行动态弯曲选择；而 FPC 只需要对电解铜（ED）进行 3-5 次弯曲（装配弯曲）选择。电解铜因其导电性能和成本优势；目前大部分光板都使用电解铜。

3.粘合剂粘合剂：环氧树脂，用于将铜箔粘合到基材上，提供强度和耐久性；丙烯酸酯粘合剂，用于某些特殊应用，提供更好的柔韧性和耐化学性。

4.覆盖层厚度：与底层、绝缘层、阻焊层和保护层的材料相同；常用厚度为 0.5mil。

如何为 LED 灯条选择 PCB 板？

LED 灯条的 PCB 板有单面板和双面板之分；单面板通常有 0.07 mm 和 0.11 mm 两种厚度。需要注意的是，如果使用白色覆盖膜，单面板的厚度将增加 18 um；双面板通常有 0.11 mm、0.12 mm 和 0.2 mm 三种厚度。同样，如果使用白色覆盖膜，双面板的厚度会增加 36 um。在一些特殊应用或高端产品中，FPC 的厚度可能达到 0.3 毫米至 0.55 毫米，以满足更高的机械性能、电气性能或热管理要求。

印刷电路板的铜厚通常是指层压板铜层的厚度，一般以每平方英尺（盎司）为单位，如 1 盎司、2 盎司等。如果铜的厚度增加，导电性应该会更好，载流能力也会更强，但铜本身是一种贵金属。2 盎司的铜厚度比 1 盎司贵，因为使用的铜量是 1 盎司的两倍；成本也会增加。

印刷电路板的铜厚度会影响灯板的价格。如果 LED 灯条的 PCB 需要承载较大的电流，例如功率为 20 W/m，则可能需要 2 盎司厚的铜来减少热量和提高效率。1 盎司铜厚单板价格约为 0.07 美元/平方分米；2 盎司铜厚可能会增加到 0.11-0.14 美元（材料+ 加工费增加约 60-100%）。铜厚每增加 1 盎司，则 LED 灯条 PCB 的成本可能增加 30%-50%。

虽然铜厚会增加成本，但可能是必要的设计选择。如果设计不需要厚铜，使用厚铜就是浪费成本，所以设计时需要结合电气性能、散热需求和预算来决定。目前使用较多的 PCB 板是双面板；单面板只适用于亮度不高、距离较短的场合；市场上使用份额很少的是双面板；双面板价格相对较高，但使用较为广泛。

如何利用 LED 串并联组合设计 LED 灯条？

LED 灯条有不同的 LED 密度，通常每米有不同数量的 LED，因此会有不同的串联和并联组合。例如，SignliteLED 生产的灯条有 60 个 LED/米、128 个 LED/米和 140 个 LED/米。在此，我们以 60 个 LED/米为例，介绍 LED 的串并联组合。首先，电源电压不同，串并联关系也不同，12V 电源的灯条，串并联组合是 3 串 20；如果是 24V 电源，串并联关系是 6 串 10。

举例说明：假设 LED 的 Vf 值为 3V，如下图 1 所示的 12V 电源电路，其串并联关系为 3 串 2 并；串联 3 个 LED 后，串联 LED 的总电压为 3V×3 = 9V。剩余的 12V - 9V = 3V 通过限流电阻 R 分压，以确保 LED 稳定工作，避免过压损坏。需要注意的是，如果单串 LED 数量过多（如 4 个串联需要 12V），可能会导致限流电阻没有电压余量，影响亮度控制。

下图 2 是一个 24V 电源电路，串联和并联的关系是 6 串 2 并。串联 6 个 LED 后，串联 LED 的总电压为 3V × 6 = 18V。剩余的 24V - 18V = 6V 被限流电阻 R 除以。然后，通过调节电阻 R 值的大小，可以改变 LED 的电流，从而改变 LED 的亮度。

如何计算 LED 灯条的电阻？

在 LED 灯条中，正确选择电阻至关重要。欧姆定律（V=IR）是计算电阻的基本定律。如下图所示：如果我们使用 24 伏电源，每个 LED 需要 3 伏电压，那么 6 个 LED 的总电压需求为 18 伏。因此，电阻两端的电压应为 24V - 18V = 6V。如果流过电路的电流为 0.03 安培，那么根据欧姆定律，电阻值为 6V ÷ 0.03A = 200 欧姆。

另一个值得注意的问题是，需要考虑电阻器承受功率的公式：P = UI；上图中电阻器的电源电压为 6V。如果流过电阻器的电流为 0.03A，则电阻器的功率计算如下：6V×0.03A = 0.18W。然后，我们在检查 0805 封装的电阻值（0.125W）和 1206 封装的电阻值（0.125W）后，选择芯片电阻，芯片电阻必须大于 0.18W。而一个 1206 封装的电阻值为 0.25W；如果选择 0805 封装的电阻值明显偏小，那么我们就需要选择 1206 封装的电阻。这样设计的电阻可以保证电流的稳定性和电阻长期工作的可靠性。

选择正确的电阻值可以确保 LED 灯条安全运行，避免过热或损坏。如果电阻值过大，可能导致电流过小，LED 可能无法正常发光；而如果电阻值过小，则可能导致电流过大，引发安全问题。

值得注意的是，实际应用中可能需要考虑更多因素，如温度变化对电阻值的影响、LED 的功率等因素。因此，在实际应用中，建议根据具体需要选择合适的电阻值，并进行必要的测试和调整。

此外，合理选择电阻还能优化电路的性能。例如，通过调整电阻值，可以改变 LED 的亮度。在某些情况下，可能需要并联多个电阻来分散电流，以确保电路的稳定性和可靠性。

简而言之，正确计算和选择合适的电阻值对于 LED 灯条的正常运行至关重要。理解和应用欧姆定律可以帮助我们更好地控制电路，确保 LED 灯条安全高效地运行。

为什么 LED 灯条中的 LED 数量不同？

现在市场上，每米 LED 的数量各不相同，常见的规格有每米 60 个、120 个、180 个和 240 个。为什么会有这么多种类呢？主要是因为不同的客户有不同的亮度要求，包括应用场景、能耗、散热、成本控制、安装效果等。LED 的数量越多，单位面积的亮度就应该越高。

例如，装饰性 LED 灯条可能不需要太高的密度，每米使用 60 个 LED 即可，而功能性照明可能需要每米 180 个 LED 或更高密度。商业场所可能需要使用高密度的条形灯来营造气氛，而普通家庭可能觉得每米 120 个 LED 的中等密度就足够了。

此外，切割间隔可能会影响设计中的灯珠数量。同样是每米 60 个 LED，假设每 3 个 LED 或 6 个 LED 为一个切割点。两个切割点的长度并不相同；3 个 LED 为一组的切割距离为 50 毫米，6 个 LED 为一组的切割距离为 100 毫米。

成本也是一个因素。更多的 LED 意味着更多的材料成本，价格可能会更高。不同密度的 LED 灯条可满足不同预算的消费者。低密度（每米 60 个 LED）适合预算有限的用户，而高密度（每米 180 个 LED）则适合追求效果的用户。

LED 越多，功率可能就越大，耗电量和发热量也会随之增加，因此需要注意设计。高密度 LED 灯条可能需要更好的散热设计，否则会影响灯条的使用寿命。

安装效果：LED 密度高，光线更连续、更均匀，避免出现明显的暗区或亮间隔。这在需要平滑光效的地方非常重要，如电视背景墙或展示柜。而低密度的 LED 灯条在弯曲安装时可能更灵活，因为 LED 间距大，弯曲时不易出现挤压集中，如 S 形 LED 灯条。

除了购买 LED 灯条，还需要同步灯条的功率（如每米 10W 或 20W）；高密度灯条可能需要更高的电源支持。

如何提高 LED 灯条的发光效率？

要提高 LED 灯条的光效，最直接的方法就是购买亮度更高的 LED 或增加 LED 的数量，但这样做的结果是成本也会相应增加，毕竟高亮度 LED 的价格会高很多。通常，亮度为 26-28 lm SMD2835 的 LED 价格约为 0.0025 美元。如果使用 30-32 lm LED，价格则为 0.0035 美元。按照 1 米用 120 个 LED 计算，1 米灯条的成本增加了 0.12 美元。

另一种提高光效的方法是适当增加串联 LED 的数量，以减少电阻中的功率损耗。这种方法相对提高了效率，成本也不会增加太多。

1.假设每米有 120 个功率为 10W 的 LED，电压为 24V，每组有 6 个 LED，那么 1 米的 LED 为 6 串 20 个，每组 LED 的电流为 10÷24V÷20=0.021A 。查阅 LED 下方的表格，Vf 值 = 2.77V。我们计算出其电阻的电压值为 24V - 2.77V × 6 = 7.38V。其中消耗在单个电阻上的无用功率为 7.38V × 0.021 = 0.155W；所有电阻消耗的总无用功率为 0.155W × 20 = 3.1W；3.1 ÷ 10 × 100% = 31%。因此，LED 灯条的发光效率为 69%。

2.让我们来看看每米 10W 的 120 个 LED 灯串联数的效率变化：8 个 LED 为一组，那么电路的串联数为 8 串 15，每组灯珠的电流为：10÷24÷15=0.028A；查下表。28 mA 对应的电压值为 Vf=2.8 V，我们计算出电阻的电压值为：24V-2.8V×8=1.6V，即消耗在电阻上无用的功率为：1.6V×0.028=0.045W。所有电阻消耗的总无用功率为 0.045×15=0.675W ，消耗在电阻上的功率比为：0.675÷10×100%=6.75%，由此得出灯带的发光效率为 93.25%。

从以上两组计算结果可以看出，8 个 LED 串联比 6 个 LED 串联效率更高；效率提高了约 25%，多 LED 串联光效提高了。但有一个问题需要注意，那就是要考虑 LED 灯条的压降问题。必须选择 Vf 值较小的 LED，这样才能保证在经过较长的距离后，LED 有足够的电压余量正常工作。此外，使用这种长度为 5 米的多 LED 系列时，最好增加互补功率。否则会导致限流电阻上没有电压余量，影响灯条后端的亮度。

高光效 LED 灯条具有节能、寿命长、亮度高、环保、设计灵活等优势，已成为现代照明的主流选择，尤其适合追求高效、美观和可持续性的用户。

SignliteLED 一直致力于提高 LED 灯条的发光效率。128 LEDs/m 是我们为客户开发的高亮度 LED 灯条。与市场上同类的 120 lm/m 相比，光效达到 180 lm/w；光效有效提高了约 25%，是目前最畅销的产品之一。

LED 灯条是如何制造的？

LED 灯条的制造是一个精细的过程，请观看我们的 LED 灯条制造视频，了解 LED 灯条的整个制造过程。

LED 灯条的 LED 适合的工作温度是多少？

在日常使用中，LED 灯条的表面温度以不烫手（约 50℃ 以下）为参考标准。如果温度过高，则需要排查散热条件或降低使用强度。LED 灯条的工作温度在 40 ℃ 至 60 ℃ 之间为宜，这个范围是根据灯条内部电子元件和材料的耐温性能设定的，以确保灯条稳定工作，保持良好的照明效果和使用寿命。

影响温度的因素 发光二极管 剥离

功率和亮度:LED 灯条的功率和亮度会直接影响其工作温度。功率越大，灯条的亮度越高，工作时产生的热量也会相应增加。

环境的利用使用环境：LED 灯条的使用环境也会对其温度产生影响。在封闭或通风不良的空间使用灯条，可能会导致热量积聚，从而使温度升高。

安装:LED 灯条的安装方法和散热系统的设计也是影响温度的重要因素。合理的安装和布线可确保灯条散热均匀，避免灯条过度弯曲或折叠，以免影响其散热性能。

温度过高会导致光衰加速，缩短 LED 灯条的使用寿命。LED 结温（芯片温度）一般不超过 85℃～105℃（具体以生产厂家的规格书为准）；温度过高会加速光衰。LED 的寿命通常与温度有关，温度每升高 10℃，LED 的寿命可能相应减少 10%。因此，将温度控制在合理的范围内非常重要。制造商一般会给出最高工作温度；例如，有些 LED 灯条可能标注最高 60°C 或 70°C，但实际上建议不要超过 55°C，以保持稳定性和寿命。  

下图是一组 LED 温度和寿命测试数据，供参考：

LED 灯带:尽量避免在密闭或高温环境中使用。如果是在室外，可能还要考虑环境温度的变化。需要有更好的散热措施，安装时搭配铝型材散热片；还要注意的是，如果 LED 灯条安装在温度较高的易燃物附近，可能会有安全隐患，这时需要确保散热和安装位置的安全。

为了有效降低灯珠的温度，功率设置要合理；大功率灯珠工作电流大，温度也会升高。所以灯珠的工作电流要严格控制在 30 毫安以内，这是最理想的。此外，LED 灯条上方选用 2OZ 厚的铜，散热效果也会加强。

摘要

"(《世界人权宣言》) 柔性 LED 灯带 LED灯条的生产工艺相对简单，但每个环节都非常重要，需要严格把关，只有通过严格的生产流程，才能生产出品质优良的LED灯条，满足消费者的需求。LED灯条生产过程的精细化管理是实现产品高可靠性、低成本批量生产的核心，直接影响到企业在市场上的竞争力。