節(jié)能燈及LED燈的負(fù)荷特性分析

摘 要：傳統(tǒng)發(fā)光效率低的照明設(shè)備已經(jīng)無法滿足人們的需求，節(jié)能燈、LED燈應(yīng)運(yùn)而生。基于此，本文將對節(jié)能燈、LED燈的原理進(jìn)行分別闡述，并以仿真建模的方式對二者的負(fù)荷進(jìn)行探究，進(jìn)而對節(jié)能燈、LED燈進(jìn)行具體分析，旨在能夠進(jìn)一步掌握當(dāng)前節(jié)能燈、LED燈的特征，為進(jìn)一步優(yōu)化電力系統(tǒng)提供具體參考，并全面落實(shí)低節(jié)能、環(huán)保的理念。

關(guān)鍵詞：節(jié)能燈；LED燈；負(fù)荷特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.180

0 前言

電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在照明設(shè)備之中，最為顯著的就是節(jié)能燈、LED燈。但是，將電力電子設(shè)備與節(jié)能燈、LED燈連接起來，就影響其自身的運(yùn)行負(fù)荷，所以并不能繼續(xù)按照分析傳統(tǒng)照明設(shè)備負(fù)荷的方式進(jìn)行分析，否則將會影響分析的結(jié)果。對此，為了得出科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)果，就需要通過仿真的方式進(jìn)行分析。

1 節(jié)能燈負(fù)荷分析

1.1 節(jié)能燈的原理

對于節(jié)能燈而言，其最為主要的部件就是電子鎮(zhèn)流器，由多種部件構(gòu)成，如電磁干擾濾波電路（EMI濾波器）、逆變電路、功率因數(shù)校正電路、啟動電路，其具體的原理如下：

（1）EMI濾波器，是排除當(dāng)前電網(wǎng)對設(shè)備的電磁干擾，并避免設(shè)備的電磁干擾影響電網(wǎng)運(yùn)行，充分發(fā)揮其自身的雙向隔離的效果。

（2）逆變電路。根據(jù)連接功率開關(guān)管方式的差異，可以將逆變電路分析4種不同的類型[1]。

（3）功率因數(shù)校正電路。與傳統(tǒng)的無源功率因數(shù)相比，有源功率因數(shù)能夠有效提高設(shè)備的功率因數(shù)，同時還可以降低諧波污染。

（4）啟動電路。啟動電路主要包括脈沖變壓器式啟動電路、諧振啟動電路、電子觸發(fā)器式啟動電路，其中諧振啟動電路的結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛，對于穩(wěn)定照明系統(tǒng)具有重要作用。

1.2 節(jié)能燈的建模

對節(jié)能燈進(jìn)行仿真建模，從而得出關(guān)于節(jié)能燈負(fù)荷的分析結(jié)果。在試驗(yàn)的過程中，將電源接入節(jié)能燈，此時在1s時間的位置，節(jié)能燈前置電壓將會從220V直接降低，將電壓的數(shù)值保持在176V左右，并在后續(xù)的時間保持穩(wěn)定不變。對有功功率、無功功率進(jìn)行具體分析如下：

（1）節(jié)能燈的有功功率。電路的電壓從開始的220V下降至176V，正是在電壓發(fā)生跌落情況下，有功功率的響應(yīng)時間也會發(fā)生變化，即在1s的時間，由原本的500p/W，下降至380p/W，但是隨即會上升，并保持在480p/W左右，波動較小，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）節(jié)能燈的無功功率。由于電路的電壓從開始220V下降至176V，那么無功功率所需要響應(yīng)會隨之上升，當(dāng)電源接入節(jié)能燈以后，在1s時間的位置上，無功功率的響應(yīng)波動頻繁，同時幅度相對較大，但是其數(shù)值基本均小于0。當(dāng)1s以后，電壓趨于平穩(wěn)，無功功率的響應(yīng)波動頻率降低、幅度減小[2]。

2 LED燈負(fù)荷分析

2.1 LED燈的原理

LED燈屬于電致發(fā)光二極管，但LED有很多不同的特性：導(dǎo)通以前，幾乎沒有任何電流在LED燈中通過，但一旦正負(fù)極的電壓差比接通電源時大，LED燈的電流就迅速上升，出現(xiàn)發(fā)光的現(xiàn)象。但是LED燈驅(qū)動中沒有啟動電路、逆變電路。在運(yùn)行的過程中，LED燈光的輸出值與平均電流呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，因此最好將恒流驅(qū)動作為其主要的驅(qū)動方式。LED燈的驅(qū)動分為2種不同的類型，包括直流方式、脈沖寬度調(diào)制方式。相比之下，脈沖寬度調(diào)制方式的調(diào)光精度相對較高，同時其自身色偏較小，在LED燈的驅(qū)動之中基本以脈沖寬度調(diào)制方式為主[3]。

2.2 LED燈的建模

需要積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)方式，對LED燈進(jìn)行仿真建模，從而得出關(guān)于LED燈負(fù)荷的分析結(jié)果。根據(jù)仿真建模結(jié)果，以試驗(yàn)的方式對LED燈的負(fù)荷進(jìn)行匯總、分析。在試驗(yàn)的過程中，將電源接入LED燈以后，在1s時間的位置，LED燈前置電壓將會從開始的220V直接降低，最終將電壓的數(shù)值保持在132V，并在后續(xù)的時間保持穩(wěn)定不變。對有功功率響應(yīng)、無功功率響應(yīng)進(jìn)行分析，得出節(jié)能燈負(fù)荷功率的實(shí)際變化，具體內(nèi)容如下：

（1）LED燈的有功功率。在運(yùn)行的過程中，由于電路的電壓從開始的220V下降至132V，LED燈有功功率的響應(yīng)時間也會隨著電壓的跌落而發(fā)生變化，即在1s的時間，由原本的280p/W，下降至170p/W，但是在1.2s時上升為310p/W，然后再隨即下降并保持在270p/左右。

（2）LED燈的無功功率。在運(yùn)行的過程中，就當(dāng)LED燈的運(yùn)行狀態(tài)而言，其所具有的無功功率處于負(fù)值狀態(tài)，也就是說當(dāng)LED燈發(fā)出無功時，由于電路的電壓從開始220V下降至132V，那么無功功率所需要響應(yīng)會隨之上升，但是幅度較小。這一點(diǎn)與節(jié)能燈較為相似。具體而言，當(dāng)電源接入LED燈以后，在1s時無功功率的響應(yīng)波動頻繁，同時幅度相對較大，但是其數(shù)值基本均小于0。當(dāng)1s以后，電壓趨于平穩(wěn)，此時無功功率的響應(yīng)波動頻率降低、幅度也隨著減小。

同樣，為了對上述實(shí)驗(yàn)、分析的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，提高對LED燈負(fù)荷分析的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，可以進(jìn)行實(shí)際動模實(shí)驗(yàn)。具體來說，實(shí)際動模實(shí)驗(yàn)的過程中，電壓在1s時同樣有開始的220V下降至132V，同時有功功率、無功功率的實(shí)際響應(yīng)也在隨之發(fā)生變化，驗(yàn)證了上述LED燈負(fù)荷分析的結(jié)果。這說明LED燈的負(fù)荷與傳統(tǒng)的照明設(shè)備之間，也存在明顯的差異，所以為了能夠?qū)ED燈更好的應(yīng)用在生活、生產(chǎn)中，就需要對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)進(jìn)行完善，為LED燈的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)并不能滿足節(jié)能燈、LED燈額負(fù)荷需求，因此需要對二者負(fù)荷進(jìn)行實(shí)際分析，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，節(jié)能燈、LED燈與傳統(tǒng)照明設(shè)備的負(fù)荷存在較大差異，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以，為了能夠?qū)U(kuò)大節(jié)能燈、LED燈的應(yīng)用范圍，就需要結(jié)合文中的方式對其進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬婧，陳佳軍，張麗鶴.節(jié)能燈、白熾燈和鹵鎢燈全生命周期評估對比[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2016，42（06）：81-84.

[2]阮曉穎，傅紅，張旭慧，楊章萍，王菁.半定量評估法在節(jié)能燈生產(chǎn)行業(yè)職業(yè)危害風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)，2016，28（11）：1114-1118+1122.

作者簡介：李可（1984-），男，河南人，研究生，工程師，講師，研究方向：工業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域互聯(lián)網(wǎng)+節(jié)能減排技術(shù)。