LED照明与功率因数之间的关系

交流电流过负载时，加在该负载上的交流电压与通过该负载的交流电流产生相位差，人们便从中引出功率因数这一概念。人们生产、生活用电来自电网，电网提供频率为50Hz或60Hz的交流电。作为交流电的负载有电阻、电感、电容三种类型：

    1、当交流电通过纯电阻负载时，加在该电阻上的交流电压与通过该电阻的交流电流是同相位的，即它们之间的相位夹角ф= 0°，同时在电阻负载上消耗有功功率，电网要供出能量。
   
    2、当交流电通过纯电感负载时，其上的交流电压的相位超前交流电流相位90°，它们之间的夹角ф= 90°，在电感负载上产生无功功率，电网供给的电能在电感中变为磁场能短暂储存后又回馈到电网变为电能，如此周期性循环，结果电网并不供出能量，故谓“无功功率”，但产生“无功功率”的“无功电流”还是实际存在的。

    3、当交流电通过纯电容负载时，亦类似于此，只不过其上的交流电压的相位滞后交流电流相位90°，它们之间的夹角ф= - 90°。

    这里，定义相位角度超前为正，相位角度滞后为负。实际负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学式即是：阻抗Z= R+j ( XL – XC、。其中R为电阻，XL为感抗，XC为容抗。如果( XL– XC、> 0， 称为“感性负载”；反之，如果( XL – XC、< 0称为“容性负载”。

    交流电通过感性负载时，交流电压的相位超前交流电流相位(0°<ф<90°)；交流电通过容性负载时，交流电压的相位滞后交流电流相位(-90°<ф< 0°)；电工学定义该角度ф为功率因数角，功率因数角ф的余弦值即Cosф叫做功率因数。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为0°，因此，电路的功率因数为1最大（Cos 0°=1、；而纯电感电路，电压与电流的位相差为90°，并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压与电流的位相差则为- 90°，即电流超前电压。在后两种电路中，功率因数都为零（Cos 90°= 0、。对于一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间。由数学式阻抗Z= R+ j ( XL – XC)，如果XL = XC，则Z= R，即阻抗Z变成了一个纯电阻，功率因数便等于1。

    这就是说，感性负载和容性负载可以互相补偿，一个电路里的感性元件的感抗值正好等于容性元件的容抗值则可以完全补偿，功率因数补偿的办法就源于此。交流电通过阻抗负载时，产生的总功率S称“视在功率”，视在功率S包括有功功率P和无功功率Q两个分量。其中有功功率P = S*Cosф，无功功率Q = S*Sinф。只有当功率因数Cosф值等于最大值1即ф= 0°时，无功分量Q才等于零，有功功率P等于视在功率 S的值。但负载的实际工作能力只与有功功率相关。