詳解LED燈具的功率因數

功率因數從來(lái)不是什么問(wèn)題，過(guò)去國家有規定，要功率超過(guò)75瓦才有功率因數的要求(到現在為止，對于筆記本電腦還是規定75W以下無(wú)功率因數要求)。所以從來(lái)沒(méi)有對燈具提出過(guò)什么功率因數的要求。就像日光燈吧，功率因數都是很差的，從來(lái)也沒(méi)有人提出過(guò)意見(jiàn)，國家也沒(méi)有提出什么要求。后來(lái)有了節能燈，國家雖然提出了一個(gè)要求，但是非常寬松，對15瓦以上才有要求，而節能燈大多數是小于15瓦的。所以等于沒(méi)有提出要求。唯獨出現LED燈具以后反而嚴格要求起來(lái)了，只有在5瓦以下才不要求，5W以上必須要求功率因數>0.7。而LED燈具除了很小的MR16射燈是3瓦以外，絕大多數都是在5瓦以上。所以這個(gè)規定正好卡住了LED的脖子。那么，讓我們仔細來(lái)了解一下有關(guān)功率因數的問(wèn)題吧!

　　一. 什么是功率因數

　　我們知道所有發(fā)電機都是旋轉機械，產(chǎn)生的電壓就是正弦波，這就是我們所謂的交流電。交流電有一個(gè)好處就是通過(guò)電磁感應可以用變壓器來(lái)改變其電壓，而且可以升高到幾十萬(wàn)伏進(jìn)行遠距離傳輸以減小傳輸中的損耗，到目的地以后再降下來(lái)變成我們常用的市電。我們現在的市電就是220V，50Hz的交流電。而在電工學(xué)里交流電是可以用矢量來(lái)表示的。矢量可以表示電壓也可以表示電流。對于純電阻的負載，電壓和電流是同相的，而對于純電容負載或純電感負載，電流和電壓就不同相，而是有一個(gè)90度的相角，或者稱(chēng)為相位差。在純電感負載時(shí)，其上的電壓是領(lǐng)先電流90度，而純電容負載時(shí)，其上的電壓落后于電流90度。

　　如果我們用波形表示時(shí)，通常把電壓表現為余弦波，如果電流落后于電壓，就是電感性負載，領(lǐng)先于電壓就是電容性負載。

圖1. 電感性負載的交流電壓和交流電流之間的關(guān)系

　　因為實(shí)際上純電感和純電容都不存在的，實(shí)際的負載只能稱(chēng)為電感性負載或者是電容性負載。這時(shí)候其交流電壓和交流電流之間就有一個(gè)夾角φ，對于電感性負載我們把這個(gè)夾角稱(chēng)為φL，而對于電容性負載的夾角就稱(chēng)為φC。(見(jiàn)圖2)

　　交流電壓

　　純電容負載的交流電流

　　純電感負載的交流電流

　　交流電壓

　　實(shí)際容性負載的交流電流

　　實(shí)際感性負載的交流電流

　　φC

　　φL

圖2. 電感性負載和電容性負載電壓和電流的矢量表示法

　　功率等于電壓和電流的乘積，但是只有在純阻負載的時(shí)候(電壓和電流同相)是這樣，而在電感性或電容性負載的時(shí)候就要把電流的矢量投影到電壓矢量(水平軸)上去，也就是要乘以cosφL或者cosφC。我們通常就把這個(gè)cosφL或者cosφC稱(chēng)為功率因數。