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道路照明灯具功率因数解析

道路照明灯功率因素定义：

我们知道所有发电机都是旋转机械，产生的电压就是正弦波，这就是我们所谓的交流电。交流电有一个好处就是通过电磁感应可以用变压器来改变其电压，而且可以升高到几十万伏进行远距离传输以减小传输中的损耗，到目的地以后再降下来变成我们常用的市电。我们现在的市电就是220V，50Hz的交流电。而在电工学里交流电是可以用矢量来表示的。矢量可以表示电压也可以表示电流。对于纯电阻的负载，电压和电流是同相的，而对于纯电容负载或纯电感负载，电流和电压就不同相，而是有一个90度的相角，或者称为相位差。在纯电感负载时，其上的电压是好于电流90度，而纯电容负载时， 其上的电压落后于电流90度。

如果我们用波形表示时，通常把电压表现为余弦波，如果电流落后于电压，就是电感性负载，好于电压就是电容性负载。

因为实际上纯电感和纯电容都不存在的，实际的负载只能称为电感性负载或者是电容性负载。这时候其交流电压和交流电流之间就有一个夹角φ，对于电感性负载我们把这个夹角称为φL，而对于电容性负载的夹角就称为φC。

功率等于电压和电流的乘积，但是只有在纯阻负载的时候(电压和电流同相)是这样，而在电感性或电容性负载的时候就要把电流的矢量投影到电压矢量(水平轴)上去，也就是要乘以cosφL或者cosφC。我们通常就把这个cosφL或者cosφC称为功率因数。

但是由于这个夹角可以是正的，也可以是负的，所以功率因数也是可能为正数(感性负载)也可能为负数(容性负载)。但是当我们用矢量来代表电压和电流时，前提是它们的频率必须是完全相同的。而且是在一个线性系统里。

在线性系统里我们也会把功率因数用有功功率和视在功率之比来表示。所谓有功功率就是和电流同相的那部分电压和电流的有效值的乘积。而视在功率就是不考虑其间的相位差而将电压和电流的有效值直接相乘所得到的“功率”。而这二者之比显然就是前面所说的相角的余弦cosφ。

各种灯具的功率因素：

白炽灯因为是一个纯电阻（感性负载），它的功率因数等于1，目前传统道路照明光源（高压钠、金卤灯、飞利浦COSMO等）功率因数都能达到0.9以上，采用电子镇流器功率因数能提高到0.95以上。使电网谐波降低，减少电网危害、让电能利用率更高。

LED灯具的功率因素：

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。

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。

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。

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现在日常生活中马路上的道路灯主要分为两种，一种是低碳无极道路灯，另一种是高效节能道路灯，它们都被广泛的用于道路、地方公路、城市主干道等公共场所用于夜间照明。这里给大家分享些两者之间的优点：

 　　无极灯在性能方面，由于其采用的是无极灯作为照明灯源，所以在照明亮度相同的情况下要比传统白炽灯节能三分之二以上。另外其寿命更是可以达到六万小时以上，对于后期难以更换灯泡的道路和地区十分适合。另外照明时不会出现眩光或者是频闪的现象。优良科学的配光设计加上高纯铝反射器使得无极道路灯的显色性十分优越。另外无极道路灯的透明件透光效果好，抗冲击力强。方便运输和搬运。

　　而节能道路灯多采用气体放电灯作为灯具灯源，光效高，穿透力强。对于道路分散照明的效果十分明显。，对于配光的设计也十分科学。照明角度大，光线均匀也是其一大特点。另外灯具采用的是密封结构，能够防雨，当灰尘的进入。

     据了解，目前在国内一些地方，即便能一次性投入巨资，采用太阳能路灯进行道路亮化工程，但随后却拿不出更多的资金用于后期维护和更换，太阳能路灯成了摆设。由于存在这些制约因素，太阳能路灯现阶段多在城市小区道路、公园、乡镇等亮度、照度要求不高的地方推广应用。

　　如何突破技术、成本等诸多障碍，让太阳能路灯能够普及大全国各地城市，这已成为我国城市道路照明行业亟须解决的问题。甘贵林介绍说，太阳能电池板光电转换效率不高一直是国际技术难题，如果太阳能路灯光电转换效率能够由目前的15%提高到50%，这就意味着太阳能路灯将拥有无可比拟的技术优势。