探討LED燈具的功率因數（二）

通常把諧波失真定義為：

現在的很多數字式功率因素計基本上都是用這種方法來(lái)定義的。

但是功率的定義必須是相同頻率正弦波的電壓有效值和電流有效值的乘積。電流高次諧波有效值和基波電壓有效值的乘積不能認為是功率，因為其頻率不一樣，所以是沒(méi)有意義的數字。所以用這種方法來(lái)定義視在功率是有問(wèn)題的。遺憾的是，現在很多數字儀表都是這樣來(lái)測量的。

實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題在學(xué)術(shù)界是一直存在爭議的，所以美國的碩士論文和瑞典的博士論文都還在研究這個(gè)問(wèn)題。

例如瑞典的Stefan Svensson在他的博士論文里就指出，在非線(xiàn)性的情況下，現在對于功率因數就已經(jīng)有人提出了7種不同的定義，同樣一個(gè)非線(xiàn)性系統在不同的定義下，就可能得出完全不同的功率因數值。而且不管是哪種定義它都不符合當初在線(xiàn)性系統里提出功率因數的初衷。例如。在線(xiàn)性系統里，只要采用純電容或純電感就可以補償感性或容性的負載。這在非線(xiàn)性系統里顯然是無(wú)效的。所以這些定義的功率因數完全失去了原來(lái)功率因數的含義。

其實(shí)，在非線(xiàn)性負載時(shí)，最大的問(wèn)題是諧波電流，因為雖然諧波電流不能和基波電壓形成視在功率，但是諧波電流的平方乘以線(xiàn)路電阻就會(huì )引起熱損耗。而且這種諧波電流是無(wú)法采用簡(jiǎn)單的電容或電感加以補償的。所以真正需要限制的是諧波電流值。而不是所謂的“功率因數”。

現在的有關(guān)規定是否合理

就算我們接受現有的普通功率因數測量?jì)x所測得的LED燈具的功率因數值，但是到底是多少是允許的。按照美國能源之星規定凡是功率小于5瓦的LED燈具不要求功率因數。而大于5瓦則要求功率因數必須高于0.7。中國現在采用和美國一樣的規定。但深圳市LED產(chǎn)業(yè)標準聯(lián)盟的標準規定10W, PF>0.7;功率在10W-30W之間，PF>0.85;功率>30W，PF>0.9。比國家規定還要高。

但是這個(gè)規定顯然是不合理的。

1. 為什么對于含汞的“節能燈”規定15瓦以上才有功率因數的要求，反而對于既節能又環(huán)保的LED燈具提出更為嚴格的要求。這顯然是對于節能減排促進(jìn)LED燈具的推廣是有害而無(wú)益的。這使人不得不懷疑其中涉及某些大公司的利益。

2. 大多數的LED燈具的功率因數都是負值，也就是容性負載。而絕大多數的家電都是感性負載，本來(lái)電業(yè)局都需要采用大型高壓電容在變壓器的次級加以補償，現在有了LED燈具可以在負載端就加以補償，這顯然是好事，為什么還要加以限制。

3. 雖然現在很多LED驅動(dòng)電源都加上了功率因數校正使其接近于1。但是具有諷刺意味的是，當初之所以很多LED驅動(dòng)芯片公司全力開(kāi)發(fā)高功率因數芯片的主要原因是為了能夠和可控硅調光器(Triac)相配合。因為原來(lái)的可控硅調光器只能用于功率因數為1的純阻白熾燈?，F在LED燈具提高了功率因數所以就可以和可控硅調光器相配合了。但是采用可控硅調光器以后整體的功率因數卻隨著(zhù)光線(xiàn)調暗而越來(lái)越差，直到小于0.5。而且整體的效率也越來(lái)越低，完全失去了LED的高效節能的優(yōu)點(diǎn)。下面是作者實(shí)測的可控硅調光系統的功率因數值：

由表中可見(jiàn)，即使是功率因數已經(jīng)改進(jìn)至高于0.96的LED燈具，但是在和可控硅配合在一起進(jìn)行調光時(shí)，當輸入功率從9.4W調到6W時(shí)，其整體的功率因數就從0.96降低到0.635.而無(wú)法滿(mǎn)足>0.7的要求了。更何況其整體的效率也非常低下。完全失去LED燈具的高效節能的優(yōu)點(diǎn)了。

實(shí)際上LED的最大特點(diǎn)就是它很容易實(shí)現低功率模擬調光甚至無(wú)需功率的數字PWM調光。難以理解的是有關(guān)當局對于可控硅這樣一個(gè)幾十年以前的非常落后的調光器件卻沒(méi)有任何功率因數的限制，而且還對其去配合最先進(jìn)的LED使用熟視無(wú)睹。這種配合美其名曰“與現存設備兼容”。而實(shí)際上是任意遷就落后!

最近我們從日本買(mǎi)來(lái)一些日本本國使用的LED球泡燈，并且測量了它的功率因數，所得結果如下：

由此看來(lái)，日本對于至少15W以下的球泡燈都沒(méi)有功率因數的要求。這對于LED燈具在日本的迅速推廣起了很大的促進(jìn)作用。

結束語(yǔ)

科學(xué)發(fā)展觀(guān)中最重要的就是可持續發(fā)展。而其中重中之重就是節能減排。對于一切有助于節能減排的新生科技國家都應該加以扶植。LED就是其中最重要的一項。想當初國家還曾經(jīng)免費發(fā)送每家每戶(hù)一個(gè)節能燈以取代白熾燈。但節能燈存在著(zhù)光效不夠高、有汞污染、易碎等很多問(wèn)題。遠遠無(wú)法和LED相比?，F在LED已經(jīng)日趨成熟，國家完全應該以更大的力度從各方面來(lái)加以扶植并極力推廣!更不應該設置比節能燈更嚴格的功率因數的指標要求，來(lái)限制LED的發(fā)展!