一文了解如何解决LED行业基波功率因数测试难点

LED灯主打“节能、环保”,所以LED灯出厂前都会进行功率因数测试。但LED驱动电源输入电流是非正弦波,因此需要进行基波功率因数的测试,那么该如何正确进行此项测试?本文带你一探究竟。

为什么LED行业要测试基波功率因数?

功率因数通用定义是有功功率功率与视在功率之比。功率因数低,说明电路无功功率大。功率因数越低,供电设备的负荷越重,电网越不稳定。对于大功率的灯具来说,若功率因数低了,可能会造成:设备损耗大、电力设备超负荷、电网不稳定、谐波污染等问题。

在大家印象中,“功率因数由电压与电流之间的相位差决定,它的物理意义是指电压和电流之间相角差的余弦值”。如下图所示。

图1 电流电压相位角关系

注:θ=90°

以上关系只适用于“正弦波电路中”,Vc2而如果在非正弦波电路中,功率因数与总谐波失真及基波功率因数有关,如在LED灯电路中。

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2所示。

图2 LED灯的等效电路

其各种电压电流波形如下如所示,其中VAC为输入交流电压,Vc2为LED电路中整流二极管的充放电波形,为输入电流波形。因其电流波形不是正弦波。所以整个系统是一个非线性系统。

通常电气设备的波形比较接近正弦波,谐波不多,大多数情况下基波电流l1≈总电流 lrms,输入电流失真系数λ≈1,cosφ ≈ cosφ1,所以cosφ可以等同为功率因数。

而在非正弦供电电路中,功率因数没有明确的物理意义,因此在LED行业这种非正弦供电电路中会关注的是基波功率因数cosφ1。

图3 各种电压电流波形

如何进行基波功率因数测试呢?

推荐测试设备1——PA5000H功率分析仪

图4 PA5000H

LED行业关注较多的则是电源的电压、电流、功率、谐波及功率因数,如何准确测量这些参数是首要解决的问题,PA5000H功率分析仪拥有0．05%功率测量精度,5MHz带宽以及丰富的谐波测量功能可以广泛应用于LED电源的研发与测试。

1、丰富的电参数测量