智慧開關選購教學!安裝前你需要先瞭解開關是如何配線的

改造家中的照明是許多人邁入智能居家的第一步,如果你選擇要將原本傳統的開關替換成智能開關的話,那麼要事先考慮及瞭解的事會比直接換上智慧燈泡還來的多。你需要知道原本開關的配線、智慧開關的訊號傳輸方式、以及與其他智能裝置的兼容性…等等,才能避免買來智能開關卻沒辦法順利使用的窘境。

接下來,本文將引導各位知曉購買智慧開關前要考量的關鍵點,就算你原本對電燈配線一無所知,看完本文後也絕對有能力去挑選相符合的替換開關。文中也會提到一些智能開關的品牌,如果這些提及的開關規格符合你的需求的話,那就再好不過了!

注意:開關的更換有一定的危險性,如果有安全的疑慮,強烈建議請專業的師傅來幫你更換,千萬不要逞強!

傳統開關的種類

平常沒有在注意、也不清楚牆壁開關種類的人,需要先瞭解一下開關的分類及專有名稱,之後在挑選及查詢時使用對的關鍵字會有效率許多。

單/雙/三開(1/2/3-gang)開關:根據同一個開關上能控制不同電燈組數量的多寡所做的區分,常見的就是單開、雙開及三開,當然也有數量再上去的開關,但在一般住屋就比較不常見了。更換智能開關時,當然是看原本開關是幾開的就換幾開的囉。

單/雙切(1/3-way)開關:一組電燈如果僅由一個開關控制稱為單切,如果存在兩個開關皆能操控的話則稱為雙切。在美國雙切開關稱為3-way switch,英國則叫做2-way switch,如果要在國外購物平台購買的話可以稍微留意一下。另外要注意的是,如果家中是雙切開關,那麼購買單切的智慧開關就無法使用;如果原本家裡是單切的,購買雙切的智能開關原則上是可以通用的。這部分之後解釋到線路時,你會有更清楚的理解。

86/118/120型開關:台灣最常見的規格是118型的,與美國120型開關原則上是通用的。至於較多人知道的陸版Aqara牆壁開關則屬於86型開關,大小尺寸與118型有明顯差異,因此如果要在台灣安裝的話,會需要用到86轉118轉接盒(可能不是很美觀),或是把牆壁凹槽打成適合86型開關的大小。

開關的類型與規格

最簡單的智慧開關-單開單切線路舉例

家裡開關原本的線路,也會影響到你要買哪種智能開關。這裡先用最容易理解的單開單切開關配線來舉例,讓各位瞭解開關內會有哪些接線。示意圖如下:

傳統開關配線

家裡的線路會有火線(110V)中性線(0V,又稱零線)在牆壁裡面走,在有需要使用到電燈或電器的地方,就會分別將兩條線拉出來,提供110V的工作電壓。牆壁上看到的兩孔插座即是分別連接到火線中性線。至於開關,火線會直接連接到開關的L位,中性線會先接到電燈,再透過燈線接到開關的L1位,L及L1位之間即是控制整個線路是“通路” 還是“斷路” 的地方。換句話說,拆開單開單切開關後,裡面應該是要有一黑(火線)一紅(燈線)兩條線連接的。

傳統開關只有火線和燈線兩條線並沒有什麼問題,但是當你要換上智慧開關時問題就來了。智慧開關也是需要供電的,也就是說當開關是“斷路” 的狀況下,如果還只是接兩條線的話,就沒辦法順利供電給智能開關了。因此這時候就需要將中性線直接拉到開關上,這樣子不論L及L1(火線及燈線)之間是“通路” 還是“斷路”,火線中性線間的110V跨壓都能持續供電給智能開關。示意圖如下:

單開單切智慧開關配線

不過圖中綠色的線又是什麼呢?這條線稱為接地線,當你的開關有漏電情形時,可以將電導到地面避免觸電。家中三孔插座側邊的圓孔就是連接接地線的,也是為了避免你在碰觸電器時會觸電。至於開關在牆壁中的線路,常常會遇到裡頭沒有接地線的情況,這時候是可以將智能開關上的接地線用接線帽鎖住,直接讓它沒有作用。但如果選擇這樣做的話,就要避免碰觸到開關上的金屬部份,以防真的有漏電情形時會觸電。原則上只要不碰觸到開關的金屬部份,就不必太過擔心,此時的狀態就跟原本的開關本來就沒有接地線是一樣的。

在這裡已經將標準單開單切智能開關會遇到的線路都講過了,不過如果要自己接線時,還是要看得懂英文名稱及代號,所以在這邊做個整理。

火線:110V、通常是黑色、Live Wire、Line Wire、L、L-in
燈線:0V、通常是紅色、又稱負載線、Load Wire、L1、L-out
中性線:0V、通常是白色、又稱零線、Neutral Wire、N
接地線:通常是綠色、Ground Wire

接下來再來看一張接線示意圖如下。一個標準的智慧開關會有4條線要接上牆壁裡的線路,分別是火線、燈線、中性線及接地線。最常遇到的狀況是牆壁裡沒有中性線,那麼有中性線的智能開關就不適用於你家,你只能購買“不需要中性線的智能開關”,這部分之後會再詳細說明;再來可能會遇到牆壁裡沒有接地線,此時則可以考慮封死智慧開關上的接地線,讓它沒有作用。如果很幸運的牆壁裡4條線都有,那麼就可以拿接線帽或電氣絕緣膠帶將它們一一接上囉!

單開單切智慧開關接線示意圖

由於牆壁裡有沒有中性線,會直接影響到你該挑選哪類的智慧開關,那麼又該如何判斷家裡的開關到底有沒有中性線呢?你可以找找開關的牆壁內是否有一條看似沒什麼作用的白色電線通過,如果沒有就是原本就沒有拉中性線過來這個開關。而如果家裡的開關是跟插座孔裝在一起的,那麼這個開關就會有中性線,因為插座孔的一端是接0V中性線的。(保險起見,在拆開關時記得要去關閉電箱的電源!)


不需要中性線的智能開關有哪些?

如果你家的開關原本沒有中性線,那麼就只好選擇“不需要中性線” 的智能開關了。例如即將在美國販售的美版Aqara智能開關,就有推出兩款分別為“需要中性線”的零火版及“不需要中性線” 的單火版牆壁開關。Lutron 及Insteon 這兩家公司也有推出“不需要中性線” 的智慧開關,型號分別為Lutron PD-6WCL 以及Insteon 2474DWH,都可以在美國Amazon 購物平台找到。

另外也有兩家台灣本土廠商有在做“不需要中性線” 的智能開關,像是隆怡工業推出的Aurora HomeKit 燈控開關,以及King I Electronics 所推出的Frontier Aura Switch。值得一提的是兩者皆有支援Apple HomeKit,對在台灣的HomeKit 使用者來說無疑是一個好消息。不過目前這兩款開關還沒有在各大通路上開始販售。

無中性線智慧開關(圖片來源:美國Amazon)

不需要中性線的智慧開關是如何運作的?

既然有“不需要中性線” 也能順利運作的智慧開關,那麼它與“需要中性線”的開關又有什麼差別呢?讓我們用下圖來做解釋。

智慧開關有無中性線的差異

左邊的圖代表的是有中性線的智能開關,就跟前面介紹的一樣,L及L1之間可以控制電燈的開關,但不論L及L1之間是“通路” 還是“斷路”,都會有一條流經火線→L→R1→N→中性線的“通路”,電流經過電阻R1代表的是給智慧開關的供電。

右圖則是沒有中性線的智慧開關,當L及L1“斷路”時,會有流經火線→L→R1→L1→電燈→中性線的“通路”,電流通過電阻R1同樣代表著能供電給智能開關。但此時其實也會有電流通過電燈,這樣可能會減少電燈的壽命,甚至造成就算L及L1之間是“斷路”,電燈還是有微微閃爍的情形發生。

這樣的情形可以藉由使用合適的電阻來減緩或避免。電阻R1需要充分的限制電流,讓流經電燈的電流小到不會讓電燈打開;同時電阻R1本身的電流也要足夠大,這樣才能為開關本身供電。雖然看似簡單,但事實上因為交流電源的複雜性,要順利的設計適合LED燈泡的智能開關其實沒有想像中的容易。

這也是為什麼有些開關在使用上會有一些限制,例如Insteon 2474DWH 僅適用於白熾燈及鹵素燈泡;或是Lutron PD-6WCL 適合總功率150W以下的LED燈泡組合,以1顆10W的LED燈泡計算,一個開關迴路中最多只能串連15個LED燈泡。也因為如此,在挑選“不需要中性線” 的智慧開關時,記得要留意該款智能開關的適用燈泡種類及功率限制。


三開/雙切開關舉例說明

前面說明完最易懂的單開單切開關線路,還有中性線的作用後,接下來會介紹三開及雙切開關的配線。如果前面內容都有理解,那麼接下來的說明應該會容易許多。

三開開關

與單開開關類似,會有一條火線接到開關的L位,以及3條燈線接到L1、L2及L3位,控制電燈開或關的地方分別為L及L1、L及L2、L及L3之間。如下圖所示:

三開開關配線

實際開關拆開來的樣子會是左下圖這樣,有一條火線接到L位(或是0號位),且有兩條ㄇ字型的跳線將火線延伸到另外兩個開關,也就是左圖中紅色虛線的地方。火線的對位則分別有3條燈線接到各自控制的電燈上。至於三開智能開關的接線通常如右下圖所示,這款Moes Smart Switch 需要中性線,其從右至左分別需要接上火線L、燈線L1、燈線L2、燈線L3及中性線。左圖開關的牆內如果有拉中性線的話,這款智能開關就適用於它。

三開單切智慧開關配線

雙切開關

雙切開關的配線與上面都不太一樣,如下圖所示。火線會接到開關A 的0號位,電燈的燈線則是接到開關B 的0號位。兩個開關裡都會有1及3號位,按下開關時內部的走線會從“1轉到3” 或從“3轉到1”。兩開關間的1及3號位會分別用來回線(Traveler Wire)連接起來。因此不論是開關A 還是B,兩者都會有三條接線,一個是兩條來回線一條火線;另一個是兩條來回線一條燈線

雙切開關配線

圖中此時是“斷路” 的狀態,這時如果按下開關A,因為走線由3轉到1的關係,就會變成通過兩個開關1號位的“通路”;如果是按下開關B,那麼走線由1轉3也會變成經由3號位的“通路” 狀態。依此類推,便能做到由兩個開關控制同一組電燈的雙切功能。

開關實際拆開來會像左下圖這樣,有兩條來回線接出來,另一端則是火線燈線。與之搭配的雙切智慧開關如右下圖所示,這款Moes 3 Way Smart Switch 需要中性線,也有接地線可以接出來,由左至右分別需接上來回線、火線或燈線、來回線、中性線及接地線。如果左圖開關的牆內沒有中性線,那麼這款雙切智能開關就不適用;如果沒有牆內接地線,則可以考慮封死智慧開關上的接地線(前面第二段有提到)。

單開雙切智慧開關配線

如果你家裡的開關同時具備三開及雙切功能,那麼你可以參考綠銀科技的智能開關。這也是一家台灣本土的廠商,單、雙、三開開關都有推出,同時支援雙切功能,而且不需要連接中性線。綠銀科技的產品齊全,原則上家中各種不同類型的開關都能找到對應的產品去做更換,而且官網上還有各種接線情況的安裝教學圖

三開雙切智慧開關(圖片來源:綠銀科技)

智能開關的通訊協定

不同品牌的智慧開關有不同的傳輸協定互相通訊,並連接到家裡網路,這樣才能透過手機或平板上的App 使用開關的“智慧” 功能。你可以使用WiFi 傳輸協定的智能開關,這是最簡單的選擇,但並不是所有產品都支援WiFi 通訊,其他常見的通訊協定還包括了Bluetooth、ZigBee及Z-Wave…等。大致上可以將開關採用的通訊方式,區分成以下三個主要類別:

WiFi 或Bluetooth

用WiFi 或Bluetooth傳輸的產品設定上最為簡單,可以直接將智能開關連上家裡的網絡,不需要再搭配額外的“網關” 使用,Wemo WiFi Light Switch 以及前面提到的Moes WiFi Smart Switch 皆屬於此類。

但要購買這類通訊協定的開關時要注意兩點。首先你要確保家裡的WiFi 訊號可以覆蓋到所有的開關;如果是Bluetooth 開關使用上會更嚴苛,因為是直接與手機(或智慧中樞)通訊,你的智能開關可能需要在距離你手機10公尺的範圍內才能順利操作。再來是當你的WiFi 網絡添加越多的智能設備,消耗的頻寬就會越多,你的WiFi 速度可能會受到影響。

綜合上述,採WiFi 或Bluetooth 通訊的智慧開關比較適合家裡不大,或是家中沒有要連接很多WiFi 智慧裝置的人使用。

ZigBee 或Z-Wave

至於ZigBee 或Z-Wave 傳輸協定最大的好處是有網狀網絡(Mesh Network)的特性,意思是你的每個開關都能當作訊號的節點,將訊號延伸出去。這樣的好處是當家裡的空間比較大、或是有好幾層樓時,只要開關分布的夠均勻,訊號是可以順利延伸成為網狀網絡的。

不過由於手機沒有辦法用ZigBee 或Z-Wave 通訊協定傳輸訊號,因此這類智能開關都會需要搭配“網關” 使用。“網關” 可以看成是整個網狀網絡的中心,將開關的ZigBee 訊號做轉換,再傳輸給手機或路由器,這樣才能彼此順利溝通。Aqara牆壁開關即屬於此類。

廠商自家系統

少數的廠商有自己專有的通訊標準,用來連接及控制自家的智能開關,明顯的好處是如果家裡的WiFi 斷訊了,這類開關還是能持續工作。前面介紹過的Lutron Caseta 以及Insteon 即屬於此類。此類開關用的通訊與ZigBee 類似,通常也擁有網狀網絡的特性,以確保訊號的覆蓋範圍。當然,這些開關也需要將訊號做轉換,才能與手機溝通,因此除了開關外,你還需要再購買一個“網關” 來搭配。

延伸閱讀:WiFi vs ZigBee vs Bluetooth vs Z-Wave 智慧家庭產品間的傳輸協定


與其他智慧家庭裝置的相容性

如果你不僅僅只是要用手機上的App 操作智慧開關,你還想要用智慧音箱聲控電燈,或是搭配智慧感測器讓電燈自動打開,那麼就需要再多考慮開關與其他智能裝置的整合性。

台灣較多人使用的智慧家庭整合平台有Apple HomeKit Google Home,這兩個平台能將不同廠商的產品整合到同一個介面一起操作,以及讓各個裝置間能相互溝通和連動自動化。另外台灣小米在智慧家庭這塊的發展也越來越完善,雖然米家生態系僅有小米自家的產品有支援,但該有的智能裝置品項也還算完整(陸版比較完整)。

延伸閱讀:Apple HomeKit vs Google Home vs Amazon Alexa 三大智慧家庭平台該怎麼選擇

延伸閱讀:讓家更便利!5種方法控制智慧家庭裝置


原本的開關沒有中性線怎麼辦?

在台灣有很大的機率牆壁開關內是沒有中性線的,除了前面有提到可以選擇“不需要中性線” 的智慧開關,其實還有其它的取代方案。這裡將其整理如下:

請師傅來拉線

如果開關的牆內沒有中性線,拉一條中性線過來接當然是可行的。如果你不是專業人士,那麼建議找師傅來完成這項工作比較妥當,不過需要付出的代價是最高的,你可以先詢問報價後再決定是否要施工。

選擇不需要中性線的智慧開關

“不需要中性線” 的智慧開關其實為數不多,如果剛好有符合你需求的開關,那麼再好不過了。不過在挑選智能開關時,記得要留意該款產品適用燈泡的種類及功率限制,否則你可能會遇到燈泡閃爍或是無法正常運作的情形。

使用智慧燈泡

如果家裡是使用燈泡作為照明,那麼改選擇安裝智慧燈泡是最簡便的方法。智慧燈泡發展至今已經變得非常便宜了,如果你選擇的是白光單色燈泡,甚至有300元以下的選擇。不過使用智慧燈泡的缺點是當牆壁開關被關閉時,燈泡就發揮不了“智慧” 的功用了。

使用SwitchBot

還有一種替代方案是在原本的開關上加裝機械式智能開關,SwitchBot 即是此例。這類產品十分適合租屋處使用,既不會動到原本的開關,也不用去理解牆壁內部複雜的電線配置。不過缺點則是稍微影響了牆壁的美觀。

SwitchBot(圖片來源:美國Amazon)

延伸閱讀:SwitchBot 開關機器人開箱!無痛升級電燈、家電好幫手


總結

本文從開關的種類介紹到開關的配線,還提到了選購時要注意的事項,其中的資訊量似乎有些龐大,因此這邊再做一下總整理,幫各位理清一下挑選智慧開關時,該考慮事項的順序!

  1. 確認家中的開關是單開、雙開還是三開的
  2. 確認開關是否有雙切功能
  3. 確認開關牆壁內是否有中性線
  4. 有中性線的話就可以開始挑選開關了
  5. 沒有中性線的話,之後的開關要挑選“不需要中性線” 的版本
  6. 沒有中線線的話,也可以選擇其他的替代方案
  7. 根據家裡的大小還有WiFi 訊號範圍,選擇適合的通訊協定
  8. 要注意開關是否需要搭配“網關” 使用
  9. 依個人需求挑選支援Apple HomeKit 或Google Home (Assistant) 的開關
  10. 找到合適的智能開關,終於可以把電燈也變“智慧” 了

延伸閱讀:10款支援HomeKit 或Google Home的智慧開關推薦及整理

延伸閱讀:3種智慧家庭產品打造智慧照明系統

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11 Replies to “智慧開關選購教學!安裝前你需要先瞭解開關是如何配線的

  1. 建議還要注意一下產品的尺寸。即使買120的開關,還是有可能因為厚度而裝不下去。
    我在Amazon買了Treatlife牌的就遇到這樣狀況。
    牆內預埋的接線盒只有約4公分左右,背後線路都頂到接線盒的底了,還是沒辦法貼合螺絲座。
    只好請水電把接線盒換成加深(5公分)的。

  2. 想請教版大,如果雙切開關,可以一邊是傳統開關,一邊是智慧開關來控制嗎? 還是兩邊都得使用智慧開關呢?

    1. 您好,就我們的理解,是有辦法一邊保留傳統開關,一邊裝上新智慧開關的。
      但是智慧開關是否滿足這樣的使用情境,取決於廠商智慧開關內的控制器是如何設計的。
      簡單來說,最基本概念仍要選擇“雙切版(3-ways)”智慧開關才行,“單切版”的智慧開關是無法做到的;
      再來,該雙切智慧開關上要有兩個來回線(traveler wire)接孔,
      智慧開關的開/關時迴路要在這兩條來回線間切換才行,不過這點比較難從智慧開關的外觀做判斷。
      所以建議購買前還是詢問一下廠商,該產品是否有辦法在你所說的情境下使用比較保險喔~

      1. 您好 , 這個問題也困惱我,在新建案有留中性線下 , 像是TP-LINK HS210 & HS210 Kit 就兩個很接近 . 但似乎HS210支援更換單一座. 這不像貴森森的WEMO說明這麼詳細 . 這都要一個一個確認

        1. 確實,如果要更換雙切開關會比較麻煩一些!
          購買前都要確認是否有支援只更換一邊即可。

  3. 您好~我想要請教一下~一般開關沒改智能開關~直接用智慧燈炮 開關持續開著~燈泡關閉的情況下會耗電嗎?

    1. 您好,我們覺得應該是會耗電哦~
      因為智慧燈泡要保持連線通訊的狀態,應該會耗少量的電去維持它的連線。

  4. 很詳細的解說,正想在裝潢中加入智慧開關,感謝版大。不過台灣廠商的售價沒有我想像的低,有點可惜。

    1. 有幫到您太好了!
      確實台廠的售價都較高一點,但有些廠商的客服十分完整,不但有細心的安裝解說,也有提供到府安裝服務。

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