詳解LED燈具的功率

LED將走出一條嚴(yán)格的路線，也就是說(shuō)，五瓦的燈就像是低于一米二的小孩上車(chē)不用買(mǎi)票一樣，不作要求，5W以上必須要求功率因數(shù)>0.7。而LED燈具除了很小的MR16射燈是3瓦以外，絕大多數(shù)都是在5瓦以上。所以這個(gè)規(guī)定正好卡住了LED的“脖子”。

　　有功功率是指實(shí)際輸出的功率，而視在功率是指輸入電壓有效值和輸入電流有效值的乘積。這個(gè)在正弦波系統(tǒng)里是完全可以和Cosφ等效的，所以是沒(méi)有問(wèn)題的。但是在非線性系統(tǒng)里，什么是有功功率什么是視在功率就很值得探討的了。因?yàn)樵诜蔷€性系統(tǒng)里，其電流波形有很多高次諧波，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。現(xiàn)在有各種做法。

　　整流后的電壓電流波形都不是正弦波，而且雖然整流前的電壓波形是正弦波，但是其電流波形也不是正弦波。所以整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)。而本來(lái)功率因數(shù)是針對(duì)線性系統(tǒng)定義的，而且要求輸入輸出電壓電流都是同頻率的正弦形，否則的話無(wú)法采用Cosφ。但是在非正弦系統(tǒng)中，因?yàn)殡妷弘娏鞑ㄐ味疾皇钦也?，是沒(méi)有什么相位角可以說(shuō)的。所以非線性系統(tǒng)中的功率因數(shù)必須重新定義。

　　1、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(xiàn)在很多數(shù)字式功率因數(shù)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。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(rèn)為是功率，因?yàn)槠漕l率不一樣，所以是沒(méi)有意義的數(shù)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(xiàn)在很多數(shù)字儀表都是這樣來(lái)測(cè)量的。

　　2、把基波電流相位的余弦作為功率因數(shù)，或是把電流波形的過(guò)零點(diǎn)相位的余弦作為功率因素，或是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。有些儀器就是這樣來(lái)測(cè)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(shù)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(jì)就是如此。

　　3、在非線性負(fù)載時(shí)，最大的問(wèn)題是諧波電流，因?yàn)殡m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(bǔ)償?shù)?。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(shù)”。

　　實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題在學(xué)術(shù)界是一直存在爭(zhēng)議的，所以美國(guó)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，在非線性的情況下，現(xiàn)在對(duì)于功率因數(shù)就已經(jīng)有人提出了7種不同的定義，同樣一個(gè)非線性系統(tǒng)在不同的定義下，就可能得出完全不同的功率因數(shù)值。而且不管是哪種定義它都不符合當(dāng)初在線性系統(tǒng)里提出功率因數(shù)的初衷。例如。在線性系統(tǒng)里，只要采用純電容或純電感就可以補(bǔ)償感性或容性的負(fù)載。這在非線性系統(tǒng)里顯然是無(wú)效的。所以這些定義的功率因數(shù)完全失去了原來(lái)功率因數(shù)的含義。