技術(shù)知識分享：工程師詳解LED燈具的功率因數(shù)

所以到底拿什么來作為其視在功率，就是一個很大的問題。現(xiàn)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(shù)，或是把電流波形的過零點相位的余弦作為功率因素。有些儀器就是這樣來測量的。由這個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表示：

如果定義功率因數(shù)等于實際功率和視在功率之比

通常把諧波失真定義為：

現(xiàn)在的很多數(shù)字式功率因素計基本上都是用這種方法來定義的。

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(rèn)為是功率，因為其頻率不一樣，所以是沒有意義的數(shù)字。所以用這種方法來定義視在功率是有問題的。遺憾的是，現(xiàn)在很多數(shù)字儀表都是這樣來測量的。

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)里顯然是無效的。所以這些定義的功率因數(shù)完全失去了原來功率因數(shù)的含義。

其實，在非線性負(fù)載時，最大的問題是諧波電流，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路電阻就會引起熱損耗。而且這種諧波電流是無法采用簡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)”。現(xiàn)在的有關(guān)規(guī)定是否合理

就算接受現(xiàn)有的普通功率因數(shù)測量儀所測得的LED燈具的功率因數(shù)值，但是到底是多少是允許的。按照美國能源之星規(guī)定凡是功率小于5瓦的LED燈具不要求功率因數(shù)。而大于5瓦則要求功率因數(shù)必須高于0.7。中國現(xiàn)在采用和美國一樣的規(guī)定。但深圳市LED產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(guī)定還要高。

但是這個規(guī)定顯然是不合理的。

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

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

3. 雖然現(xiàn)在很多LED驅(qū)動電源都加上了功率因數(shù)校正使其接近于1。但是具有諷刺意味的是，當(dāng)初之所以很多LED驅(qū)動芯片公司全力開發(fā)高功率因數(shù)芯片的主要原因是為了能夠和可控硅調(diào)光器(Triac)相配合。因為原來的可控硅調(diào)光器只能用于功率因數(shù)為1的純阻白熾燈。現(xiàn)在 LED燈