恒流驱动与恒压驱动 LED 电源:怎么选
几乎所有被归咎于「灯珠不行」的 LED 故障,追查下去都是驱动电源配错了。恒流与恒压是驱动输出调节的两种方式,不是两个质量档次,它们各自适配不同的负载。选错的后果包括输出偏暗、频闪、热失控乃至直接损坏,而区分二者的信息就印在每一台驱动电源的标签上。本文说明两种方式各自稳定的是什么量、标签怎么读,以及在一盏灯做出来之前该如何核对匹配算法。
LED 为什么必须配驱动电源
发光二极管本质是二极管。它的电流随两端电压呈陡峭的非线性上升:以白光 LED 为例,额定电流下的正向电压典型值大致在 2.7–3.4 V,而在这个工作点附近,几十毫伏的变化就足以让电流成倍改变。由此产生两个结果。
- 市电不能直接接灯珠。驱动电源的作用是把交流输入转换为适合负载的稳定直流输出。
- 必须由某一环节决定电流。如果施加固定电压,灯珠发热后其正向电压在同样电流下会下降,于是电流增大、温度进一步升高;不加控制,这就是热失控。电路中必须有某个环节打断这个正反馈。
打断它的成熟做法有两种:稳定电流,或者稳定电压并要求负载自己限流。
两种调节方式
| 维度 | 恒流(CC) | 恒压(CV) |
|---|---|---|
| 被稳定的量 | 输出电流,稳定在设定值 | 输出电压,稳定在设定值 |
| 典型标签形式 | 「700 mA」加一段输出电压窗口,例如 20–40 V DC | 「24 V DC」加最大输出电流,例如 2.5 A |
| 灯珠电流由谁决定 | 驱动电源 | 负载自带的电阻或恒流电路 |
| 输出电压的行为 | 随负载电压(受温度影响)在标注窗口内浮动 | 保持恒定,电流随负载变化 |
| 典型负载 | 串联的 LED 灯串、阵列与模组 | 自带限流的恒压灯带、灯条与模组 |
| 匹配规则 | 电流必须等于模组额定值;灯串电压在各工作温度下都要落在窗口内 | 母线电压必须等于模组额定值;总电流不得超过驱动上限 |
| 配错后的主要故障 | 灯串电压落在窗口之外:输出偏暗或失去调节 | 向不限流的负载输出不受控电流:过热损坏 |
| 规格示例 | 700 mA,20–40 V DC,30 V 时约 21 W | 24 V DC,最大 2.5 A,60 W |
怎么读驱动电源的标签
恒流标签一定带两个数字,两个都要看。以标注 700 mA,20–40 V DC 的驱动为例:700 mA 是被稳定的电流,20–40 V 是它能维持该电流的电压范围。行业内常见的恒流值包括 350 mA、500 mA、700 mA、1050 mA 与 1400 mA。恒压标签给出被稳定的电压与最大电流,例如 24 V DC,2.5 A,即 60 W 驱动。
恒流方案的匹配算法很直接。若灯串由正向电压约 3 V 的白光灯珠串联构成:
因此 7 到 13 颗灯珠的串联灯串,在常温下落在 20–40 V 窗口之内,驱动可以稳定地给它 700 mA。以 30 V、700 mA 计,负载约 21 W。
第三种选择:恒功率驱动
还有一类驱动稳定的是输出功率,而不是电流或电压,通过两者互相调节实现。它的适用场景是制造商希望用同一个型号覆盖多个功率相近、但电压电流组合不同的模组。它并不免除核对工作窗口的义务:负载仍必须落在驱动可调节的范围内,最小负载的规则同样适用。
调光接口
调光环节是驱动电源选型与控制设计交汇的地方,也是一次看起来没问题的选型真正出错的地方。接口必须存在于驱动电源本体上,而不是事后在市电侧加一个外部开关——除非产品本身就是按这种方式设计并通过认证的。
- 0–10 V——独立的一对线传输模拟控制电压,商用工程中应用广泛。
- DALI——可寻址数字总线,支持单灯或分组控制。
- PWM——脉宽信号,常用于模组级别。
- 切相(TRIAC)——市电侧调光;对为此设计的驱动可用,对不支持的驱动则问题频发。
- 电阻或电位器调光——简单的外部控制方式,灯体上带旋钮的灯具常见。
任何有线控制端都会改变驱动电源的结构要求。ANSI/UL 8750 是针对照明用 LED 设备的安全标准,其在 Supplement SF 中专门处理带内置有线控制端(包括 0–10 V 与 DALI)的 LED 驱动电源:其中 SF3.1 条款要求控制电路与其他电路之间必须分离(隔离)。2020 年 4 月达成共识的一项例外条款,允许在输出功率电路属于 Class 2、且控制电路本身按 Class 2 电路评估或拟连接外部 Class 2 电源时采用替代设计。UL 将该要求集的生效日期延长了六个月,至 2020 年 11 月 2 日。
标准与认证项目
标签背后有两类要求。针对控制装置本身,IEC 61347-2-13 覆盖 LED 模组用电子控制装置;该标准描述的控制装置既可提供恒压、也可提供恒流输出,工作于安全特低电压或更高电压。在北美,UL 8750 是照明用 LED 设备的安全标准,覆盖模组、阵列、控制器、驱动电源与电源供应器,内容包括电气绝缘、接地、过流保护、温度管理、耐火性能与机械强度。整灯认证时,它与灯具标准 UL 1598 配合使用。
性能要求与安全要求是两回事。美国 DesignLights Consortium 的园艺照明技术规范 V4.0(2025 年 4 月 18 日生效)针对完整 LED 灯具或模组,采用 ANSI/IES LM-79-19、LM-80 与 LM-84 测试方法,并包含现场测量测试(ISTMT)。其最重要的一处修订是把光合光子效能门槛提高到不低于 2.5 µmol/J,较 V3.0 提高 8.7%,并比效能最高的非 LED 方案(1000 W 双端高压钠灯)高出 45% 以上。驱动电源的效率属于输入功率的一部分,直接决定一盏灯具能否越过这道门槛。
常见错误
- 把恒流驱动的窗口当成单一定值来匹配电压。窗口是一个范围,只对上标称值会忽略两端界限。
- 用恒压电源直接拖裸灯串。没有自带限流时,电流完全由二极管伏安特性决定,而这条特性随温度移动。
- 忽略最小负载。部分驱动在低于标注负载时无法稳定工作,表现为低档位频闪或调光异常。
- 只按常温灯串选型。正向电压随温度下降,热态灯串可能跑出窗口。
- 在非调光驱动上外挂市电调光器。驱动若不是按切相设计,结果通常是频闪、异响或提前失效。
- 忽略浪涌电流。大量驱动同时上电的工程,需要在断路器层面考虑浪涌电流。
- 把证书当成性能声明。安全认证说明驱动用起来是安全的,并不等于灯具达到了某项效能或光输出指标。
常见问题
可以用恒压驱动电源直接驱动 LED 模组吗?
只有当模组自身限流时才可以。恒压驱动适用于自带限流电阻或自带恒流电路的高压灯带、灯条与模组,以及按固定母线电压设计的组件。没有自带限流的裸灯串,其电流完全由所加电压对应的二极管伏安特性决定,因此这类负载通常必须使用恒流驱动。
灯串电压超出驱动电源的输出窗口会怎样?
恒流驱动只有在负载电压落在标注窗口内时才能维持额定电流。低于下限时驱动无法达到额定电流,灯会偏暗;高于上限时驱动进入电压限制区,电流不再受调节。应按灯具实际会遇到的温度上下限核对灯串电压,而不是只看常温数值。
恒流驱动比恒压驱动效率更高吗?
驱动效率取决于拓扑、元器件质量与工作点,而不取决于调节方式本身。灯具中更大的损耗通常来自限流元件上消耗的电压余量与光学效率,因此应比较实际负载下数据手册中的实测值,而不是从调节原理反推。
要调光就必须用恒流驱动吗?
两种类型都可以调光,但接口必须匹配。恒流驱动常见 0–10 V、DALI 或 PWM 输入,用来按比例调节被稳定的电流;恒压驱动更多采用输出侧 PWM 或可调光市电接口。调光接口属于驱动电源认证结构的一部分:ANSI/UL 8750 的 Supplement SF 专门针对带内置有线控制端(如 0–10 V 与 DALI)的 LED 驱动电源提出了要求。
参考资料
- IECEE,IEC 61347-2-13:2014 — 灯的控制装置 第 2-13 部分:LED 模组用直流或交流电子控制装置的特殊要求。https://www.iecee.org/certification/iec-standards/iec-61347-2-132014
- Intertek,UL 8750 — LED Equipment Safety Standard(适用范围、覆盖部件与受测项目)。https://www.intertek.com/lighting/standards/ul-8750/
- UL Solutions,Updates to LED Equipment for Use in Lighting Products — UL 8750: What you need to know(Supplement SF、SF3.1 条款、Class 2 例外条款与生效日期调整)。https://www.ul.com/news/updates-led-equipment-use-lighting-products-ul-8750-what-you-need-know
- DesignLights Consortium,Horticultural Technical Requirements V4.0(2025 年 4 月 18 日生效;光合光子效能门槛 2.5 µmol/J;测试方法 ANSI/IES LM-79-19、LM-80、LM-84 与现场测量测试 ISTMT)。https://designlights.org/our-work/horticultural-lighting/technical-requirements/hort-v4-0/
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 LED 灯具、驱动电源与植物生长灯模组。本文面向灯具选型方、系统集成商与种植者撰写,作为技术参考资料,不是产品宣传册。