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道路照明燈具功率因數(shù)解析

道路照明燈功率因素定義：

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，豐城中華燈，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，中華燈燈頭，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。對于純電阻的負(fù)載，電壓和電流是同相的，而對于純電容負(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)，其上的電壓是好于電流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，好于電壓就是電容性負(fù)載。

因?yàn)閷?shí)際上純電感和純電容都不存在的，中華燈價(jià)錢，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，對于電感性負(fù)載我們把這個(gè)夾角稱為φL，而對于電容性負(fù)載的夾角就稱為φC。

功率等于電壓和電流的乘積，中華燈生產(chǎn)廠家，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)。

但是由于這個(gè)夾角可以是正的，也可以是負(fù)的，所以功率因數(shù)也是可能為正數(shù)(感性負(fù)載)也可能為負(fù)數(shù)(容性負(fù)載)。但是當(dāng)我們用矢量來代表電壓和電流時(shí)，前提是它們的頻率必須是完全相同的。而且是在一個(gè)線性系統(tǒng)里。

在線性系統(tǒng)里我們也會(huì)把功率因數(shù)用有功功率和視在功率之比來表示。所謂有功功率就是和電流同相的那部分電壓和電流的有效值的乘積。而視在功率就是不考慮其間的相位差而將電壓和電流的有效值直接相乘所得到的“功率”。而這二者之比顯然就是前面所說的相角的余弦cosφ。

各種燈具的功率因素：

白熾燈因?yàn)槭且粋€(gè)純電阻（感性負(fù)載），它的功率因數(shù)等于1，目前傳統(tǒng)道路照明光源（高壓鈉、金鹵燈、飛利浦COSMO等）功率因數(shù)都能達(dá)到0.9以上，采用電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)能提高到0.95以上。使電網(wǎng)諧波降低，減少電網(wǎng)危害、讓電能利用率更高。

LED燈具的功率因素：

因?yàn)長ED是一個(gè)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(huì)有一個(gè)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(gè)大電解電容。而后面的LED可以近似為一個(gè)電阻。

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(gè)系統(tǒng)是一個(gè)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?yàn)殡妷弘娏鞑ㄐ味疾皇钦也?，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。

如前所述功率因數(shù)的另一個(gè)定義是有功功率和視在功率之比。有功功率是指實(shí)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(gè)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。

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照明的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的頒布：

1、上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《照明設(shè)備合理用電標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/178-1996）。

2、北京市標(biāo)準(zhǔn)《綠色照明工程技術(shù)規(guī)程》（DBJ 01-607-2001）。

3、國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（Gb50034—2004）。

近些年我國先后頒布了普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈、普通照明用雙端熒光燈、普通照明用單端熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈的能效標(biāo)準(zhǔn)和管型熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈鎮(zhèn)流器能效標(biāo)準(zhǔn)，分別制定了各自能效的限定值及能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。