技術(shù)知識分享：工程師詳解LED燈具的功率因數

所以到底拿什么來(lái)作為其視在功率，就是一個(gè)很大的問(wèn)題?，F在有各種做法。

1. 將電流的基波有效值和正弦電壓有效值相乘來(lái)作為其視在功率，或是把基波電流相位的余弦作為功率因數，或是把電流波形的過(guò)零點(diǎn)相位的余弦作為功率因素。有些儀器就是這樣來(lái)測量的。由這個(gè)電流的波形圖中就可以看出，這種波形的高次諧波非常豐富，其基波很小，如果用基波電流來(lái)乘基波電壓，那么是得到的功率相比有功功率就很小，這樣它的功率因數就會(huì )很高甚至有可能大于1。

例如在一些指針式的功率因素計就是如此。

2. 采用電壓的有效值和電流的有效值相乘來(lái)作為視在功率。

現在很多數字式功率因數儀是采用電壓有效值和電流有效值的乘積來(lái)作為視在功率的。

對于非正弦波電流的有效值可以用各次諧波電流的均方根值來(lái)表示：

如果定義功率因數等于實(shí)際功率和視在功率之比

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。

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