探讨LED灯具的功率因数（二）

作者：时间：2013-06-07 来源：网络收藏

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/175102.htm

因为LED是一个半导体二极管，它需要直流供电，如果用市电供电的话，就一定会有一个整流器，通常是二极管整流桥。为了得到尽可能平滑的直流避免出现纹波闪烁，通常都需要加上一个大电解电容。而后面的LED可以近似为一个电阻，所以整个电路如图3所示。

其各种电流电压如图4所示。

整流后的电压电流波形都不是正弦波，而且虽然整流前的电压波形是正弦波，但是其电流波形也不是正弦波。所以整个系统是一个非线性系统。而本来功率因数是针对线性系统定义的，而且要求输入输出电压电流都是同频率的正弦形，否则的话无法采用Cosφ。但是在非正弦系统中，因为电压电流波形都不是正弦波，是没有什么相位角可以说的。所以非线性系统中的功率因数必须重新定义。

图3. LED灯具的等效电路

图4. 桥式整流加电容滤波后的电压电流波形

如前所述功率因数的另一个定义是有功功率和视在功率之比。有功功率是指实际输出的功率，而视在功率是指输入电压有效值和输入电流有效值的乘积。这个在正弦波系统里是完全可以和Cosφ等效的，所以是没有问题的。但是在非线性系统里，什么是有功功率什么是视在功率就很值得探讨的了。

因为在非线性系统里，其电流波形有很多高次谐波(见图5)，

图5. 普通桥式整流器的电流高次谐波

所以到底拿什么来作为其视在功率，就是一个很大的问题。现在有各种做法。

1.将电流的基波有效值和正弦电压有效值相乘来作为其视在功率，或是把基波电流相位的余弦作为功率因数，或是把电流波形的过零点相位的余弦作为功率因素。有些仪器就是这样来测量的。由这个电流的波形图中就可以看出，这种波形的高次谐波非常丰富，其基波很小，如果用基波电流来乘基波电压，那么是得到的功率相比有功功率就很小，这样它的功率因数就会很高甚至有可能大于1。

例如在一些指针式的功率因素计就是如此。

2.采用电压的有效值和电流的有效值相乘来作为视在功率。

现在很多数字式功率因数仪是采用电压有效值和电流有效值的乘积来作为视在功率的。

对于非正弦波电流的有效值可以用各次谐波电流的均方根值来表示：