詳解LED燈具的功率因數(shù)

功率因數(shù)從來不是什么問題，過去國家有規(guī)定，要功率超過75瓦才有功率因數(shù)的要求(到現(xiàn)在為止，對(duì)于筆記本電腦還是規(guī)定75W以下無功率因數(shù)要求)。所以從來沒有對(duì)燈具提出過什么功率因數(shù)的要求。就像日光燈吧，功率因數(shù)都是很差的，從來也沒有人提出過意見，國家也沒有提出什么要求。后來有了節(jié)能燈，國家雖然提出了一個(gè)要求，但是非常寬松，對(duì)15瓦以上才有要求，而節(jié)能燈大多數(shù)是小于15瓦的。所以等于沒有提出要求。唯獨(dú)出現(xiàn)LED燈具以后反而嚴(yán)格要求起來了，只有在5瓦以下才不要求，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。那么，讓我們仔細(xì)來了解一下有關(guān)功率因數(shù)的問題吧!

　　一. 什么是功率因數(shù)

　　我們知道所有發(fā)電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)機(jī)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)好處就是通過電磁感應(yīng)可以用變壓器來改變其電壓，而且可以升高到幾十萬伏進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸以減小傳輸中的損耗，到目的地以后再降下來變成我們常用的市電。我們現(xiàn)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表示的。矢量可以表示電壓也可以表示電流。對(duì)于純電阻的負(fù)載，電壓和電流是同相的，而對(duì)于純電容負(fù)載或純電感負(fù)載，電流和電壓就不同相，而是有一個(gè)90度的相角，或者稱為相位差。在純電感負(fù)載時(shí)，其上的電壓是領(lǐng)先電流90度，而純電容負(fù)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(xiàn)為余弦波，如果電流落后于電壓，就是電感性負(fù)載，領(lǐng)先于電壓就是電容性負(fù)載。

圖1. 電感性負(fù)載的交流電壓和交流電流之間的關(guān)系

　　因?yàn)閷?shí)際上純電感和純電容都不存在的，實(shí)際的負(fù)載只能稱為電感性負(fù)載或者是電容性負(fù)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(duì)于電感性負(fù)載我們把這個(gè)夾角稱為φL，而對(duì)于電容性負(fù)載的夾角就稱為φC。(見圖2)

　　交流電壓

　　純電容負(fù)載的交流電流

　　純電感負(fù)載的交流電流

　　交流電壓

　　實(shí)際容性負(fù)載的交流電流

　　實(shí)際感性負(fù)載的交流電流

　　φC

　　φL

圖2. 電感性負(fù)載和電容性負(fù)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(fù)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(fù)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稱為功率因數(shù)。