摘要：本文通過引入功率因數(shù)的定義，在對LED燈具的驅(qū)動特點和功率因數(shù)特性進行梳理的基礎上，對影響LED燈具功率因數(shù)測試結(jié)果的關鍵要素進行了詳細解析，旨在為相關的檢測機構和技術人員提供借鑒和參考。 

關鍵詞：LED燈具；功率因數(shù)；結(jié)果分析

隨著大功率LED 光源的發(fā)展，LED逐漸進入普通照明區(qū)域，如今在城市照明、景觀照明、道路照明中廣泛應用。LED照明符合節(jié)能環(huán)保的大趨勢，具有長壽命、高可靠性、可控硅相控調(diào)光、單級電氣隔離、光學調(diào)光等特點。功率因數(shù)是衡量LED燈具效率高低的一個系數(shù)，它是交流電路中有功功率和視在功率的比值：功率因數(shù)＝有功功率/視在功率。功率因數(shù)低，說明電路中用于交變磁場吞吐轉(zhuǎn)換的無功功率大，造成很大的浪費。另外，功率因數(shù)低，說明使用的驅(qū)動電源、電路設計不好，會大大降低燈具的使用壽命。

在功率因數(shù)檢測過程中有時會出現(xiàn)這種現(xiàn)象：按高功率因數(shù)線路設計的燈具，功率因數(shù)測試結(jié)果卻非常低，或者不同測試儀器的所得的結(jié)果差異較大，甚至在不同時間采用同一臺儀器也會得出不一致的結(jié)果。由于測試結(jié)果存在這種不確定性，檢測人員需要在不同的儀器之間進行重復測試以確保檢測的準確性和可靠性，這不僅影響檢測工作的效率，同時也會引起相關企業(yè)對檢測結(jié)果的質(zhì)疑，給檢測機構造成一定的不良影響。因此，對LED燈具的功率因數(shù)特征和測試結(jié)果影響要素的分析研究是很有必要的，這將有助于提高檢測結(jié)果的準確度，提高檢測工作效率，同時為功率因數(shù)測試規(guī)范的推出提供技術參考。

1 LED燈具功率因數(shù)特性分析

1.1 功率因數(shù)的定義

功率因數(shù)為有功功率對視在功率的比值，即：
  （1）

　式中：稱為基波功率因數(shù)，是由基波電壓與基波電流的相位差所決定的；

稱為諧波功率因數(shù)，其中為電壓總諧波畸變率，為電流總諧波畸變率。

1.2 LED燈具的功率因數(shù)特征

1.2.1 LED的發(fā)光特性

LED（Light EmittingDiode），即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附著在一個支架上，是負極，另一端連接電源的正極，整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴符合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。

LED是靠電流驅(qū)動的一種低電壓單向?qū)щ娖骷?，LED的輸入直流電壓必須高于其正向電壓降，否則LED不能正常導通和發(fā)光；采用直流電流或單向脈沖電流驅(qū)動，當并聯(lián)的LED或驅(qū)動LED串時，要求恒流供電而非恒壓；由于LED的光能量與電流呈非線性關系，LED需要在光效比稍高的電流值下工作。

1.2.2 LED燈具的驅(qū)動特性

LED照明系統(tǒng)是一種電光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，從供電部分算起，其電光轉(zhuǎn)換過程依次包括原始電源、電源管理與變換、傳感與控制、驅(qū)動器、熱管理、LED混光、散射、光學提取等部分。

LED實際上是依靠電流驅(qū)動的低電壓單向?qū)щ娦推骷琇ED驅(qū)動應具備高效率、過壓保護、直流控制、PWM調(diào)光、負載斷開、尺寸小及簡單易操作等特點。如圖1是基本的LED驅(qū)動框圖。當驅(qū)動器設定好工作條件在某一范圍后，其主要功能是不管輸入電壓或輸出電壓怎樣波動，限制LED中通過的電流大小。

“非隔離”狀態(tài)沒有通過任何措施對電路進行物理上的電氣隔離。反之，“隔離”狀態(tài)是指LED與電網(wǎng)交流電本身沒有任何電氣連接，多數(shù)采取高頻變壓器作為電氣隔離使用。

設計照明用的LED時需要配置不同恒流驅(qū)動電路與交直流變換電路，分為兩種配置方式：整體配置式和分布配置式，整體配置式在照明燈具內(nèi)融合兩部分電路，優(yōu)點是安裝方便簡易，能源效率優(yōu)化。而分布配置式不融合兩部分電路，方式簡單靈活、安全可靠。

由于LED芯片單向?qū)щ娞匦?，需要采用直流供電，所以必須使用?qū)動電源將交流電（市電）轉(zhuǎn)化成直流電后才能啟動LED芯片。LED驅(qū)動包括恒壓驅(qū)動和恒流驅(qū)動，而目前比較常見的是恒流電路。