節能燈及LED燈的負荷特性分析

摘 要：傳統發光效率低的照明設備已經無法滿足人們的需求，節能燈、LED燈應運而生。基于此，本文將對節能燈、LED燈的原理進行分別闡述，并以仿真建模的方式對二者的負荷進行探究，進而對節能燈、LED燈進行具體分析，旨在能夠進一步掌握當前節能燈、LED燈的特征，為進一步優化電力系統提供具體參考，并全面落實低節能、環保的理念。

關鍵詞：節能燈；LED燈；負荷特性

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

0 前言

電子技術已經廣泛應用在照明設備之中，最為顯著的就是節能燈、LED燈。但是，將電力電子設備與節能燈、LED燈連接起來，就影響其自身的運行負荷，所以并不能繼續按照分析傳統照明設備負荷的方式進行分析，否則將會影響分析的結果。對此，為了得出科學、準確的結果，就需要通過仿真的方式進行分析。

1 節能燈負荷分析

1.1 節能燈的原理

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

（1）EMI濾波器，是排除當前電網對設備的電磁干擾，并避免設備的電磁干擾影響電網運行，充分發揮其自身的雙向隔離的效果。

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

（3）功率因數校正電路。與傳統的無源功率因數相比，有源功率因數能夠有效提高設備的功率因數，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、電子觸發器式啟動電路，其中諧振啟動電路的結構簡單，應用最為廣泛，對于穩定照明系統具有重要作用。

1.2 節能燈的建模

對節能燈進行仿真建模，從而得出關于節能燈負荷的分析結果。在試驗的過程中，將電源接入節能燈，此時在1s時間的位置，節能燈前置電壓將會從220V直接降低，將電壓的數值保持在176V左右，并在后續的時間保持穩定不變。對有功功率、無功功率進行具體分析如下：

（1）節能燈的有功功率。電路的電壓從開始的220V下降至176V，正是在電壓發生跌落情況下，有功功率的響應時間也會發生變化，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，基本處于穩定狀態。

（2）節能燈的無功功率。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會隨之上升，當電源接入節能燈以后，在1s時間的位置上，無功功率的響應波動頻繁，同時幅度相對較大，但是其數值基本均小于0。當1s以后，電壓趨于平穩，無功功率的響應波動頻率降低、幅度減小[2]。

2 LED燈負荷分析

2.1 LED燈的原理

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

2.2 LED燈的建模

需要積極引進先進的技術方式，對LED燈進行仿真建模，從而得出關于LED燈負荷的分析結果。根據仿真建模結果，以試驗的方式對LED燈的負荷進行匯總、分析。在試驗的過程中，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，最終將電壓的數值保持在132V，并在后續的時間保持穩定不變。對有功功率響應、無功功率響應進行分析，得出節能燈負荷功率的實際變化，具體內容如下：

（1）LED燈的有功功率。在運行的過程中，由于電路的電壓從開始的220V下降至132V，LED燈有功功率的響應時間也會隨著電壓的跌落而發生變化，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。在運行的過程中，就當LED燈的運行狀態而言，其所具有的無功功率處于負值狀態，也就是說當LED燈發出無功時，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會隨之上升，但是幅度較小。這一點與節能燈較為相似。具體而言，當電源接入LED燈以后，在1s時無功功率的響應波動頻繁，同時幅度相對較大，但是其數值基本均小于0。當1s以后，電壓趨于平穩，此時無功功率的響應波動頻率降低、幅度也隨著減小。

同樣，為了對上述實驗、分析的結果進行驗證，提高對LED燈負荷分析的科學性、準確性，可以進行實際動模實驗。具體來說，實際動模實驗的過程中，電壓在1s時同樣有開始的220V下降至132V，同時有功功率、無功功率的實際響應也在隨之發生變化，驗證了上述LED燈負荷分析的結果。這說明LED燈的負荷與傳統的照明設備之間，也存在明顯的差異，所以為了能夠將LED燈更好的應用在生活、生產中，就需要對傳統的電力系統進行完善，為LED燈的應用奠定基礎。

3 結語

綜上所述，當前傳統的電力系統并不能滿足節能燈、LED燈額負荷需求，因此需要對二者負荷進行實際分析，研究結果發現，節能燈、LED燈與傳統照明設備的負荷存在較大差異，影響電力系統運行的穩定性。所以，為了能夠將擴大節能燈、LED燈的應用范圍，就需要結合文中的方式對其進行優化。

參考文獻：

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

[2]阮曉穎，傅紅，張旭慧，楊章萍，王菁.半定量評估法在節能燈生產行業職業危害風險評估的應用[J].預防醫學，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：工業農業領域互聯網+節能減排技術。