探討LED燈具的功率因數(shù)（二）
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
因為LED是一個半導(dǎo)體二極管，它需要直流供電，如果用市電供電的話，就一定會有一個整流器，通常是二極管整流橋。為了得到盡可能平滑的直流避免出現(xiàn)紋波閃爍，通常都需要加上一個大電解電容。而后面的LED可以近似為一個電阻，所以整個電路如圖3所示。
其各種電流電壓如圖4所示。
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。所以整個系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng)。而本來功率因數(shù)是針對線性系統(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，否則的話無法采用Cosφ。但是在非正弦系統(tǒng)中，因為電壓電流波形都不是正弦波，是沒有什么相位角可以說的。所以非線性系統(tǒng)中的功率因數(shù)必須重新定義。
圖3. LED燈具的等效電路
圖4. 橋式整流加電容濾波后的電壓電流波形
如前所述功率因數(shù)的另一個定義是有功功率和視在功率之比。有功功率是指實際輸出的功率，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。這個在正弦波系統(tǒng)里是完全可以和Cosφ等效的，所以是沒有問題的。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。
因為在非線性系統(tǒng)里，其電流波形有很多高次諧波(見圖5)，
圖5. 普通橋式整流器的電流高次諧波
所以到底拿什么來作為其視在功率，就是一個很大的問題?，F(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(diǎn)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
二極管相關(guān)文章:二極管工作原理(史上最強(qiáng)二極管攻略)
模擬電路相關(guān)文章:模擬電路基礎(chǔ)
led燈相關(guān)文章:led燈原理
評論