节能灯及LED灯的负荷特性分析

摘 要：传统发光效率低的照明设备已经无法满足人们的需求，节能灯、LED灯应运而生。基于此，本文将对节能灯、LED灯的原理进行分别阐述，并以仿真建模的方式对二者的负荷进行探究，进而对节能灯、LED灯进行具体分析，旨在能够进一步掌握当前节能灯、LED灯的特征，为进一步优化电力系统提供具体参考，并全面落实低节能、环保的理念。

关键词：节能灯；LED灯；负荷特性

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

0 前言

电子技术已经广泛应用在照明设备之中，最为显著的就是节能灯、LED灯。但是，将电力电子设备与节能灯、LED灯连接起来，就影响其自身的运行负荷，所以并不能继续按照分析传统照明设备负荷的方式进行分析，否则将会影响分析的结果。对此，为了得出科学、准确的结果，就需要通过仿真的方式进行分析。

1 節能灯负荷分析

1.1 节能灯的原理

对于节能灯而言，其最为主要的部件就是电子镇流器，由多种部件构成，如电磁干扰滤波电路（EMI滤波器）、逆变电路、功率因数校正电路、启动电路，其具体的原理如下：

（1）EMI滤波器，是排除当前电网对设备的电磁干扰，并避免设备的电磁干扰影响电网运行，充分发挥其自身的双向隔离的效果。

（2）逆变电路。根据连接功率开关管方式的差异，可以将逆变电路分析4种不同的类型[1]。

（3）功率因数校正电路。与传统的无源功率因数相比，有源功率因数能够有效提高设备的功率因数，同时还可以降低谐波污染。

（4）启动电路。启动电路主要包括脉冲变压器式启动电路、谐振启动电路、电子触发器式启动电路，其中谐振启动电路的结构简单，应用最为广泛，对于稳定照明系统具有重要作用。

1.2 节能灯的建模

对节能灯进行仿真建模，从而得出关于节能灯负荷的分析结果。在试验的过程中，将电源接入节能灯，此时在1s时间的位置，节能灯前置电压将会从220V直接降低，将电压的数值保持在176V左右，并在后续的时间保持稳定不变。对有功功率、无功功率进行具体分析如下：

（1）节能灯的有功功率。电路的电压从开始的220V下降至176V，正是在电压发生跌落情况下，有功功率的响应时间也会发生变化，即在1s的时间，由原本的500p/W，下降至380p/W，但是随即会上升，并保持在480p/W左右，波动较小，基本处于稳定状态。

（2）节能灯的无功功率。由于电路的电压从开始220V下降至176V，那么无功功率所需要响应会随之上升，当电源接入节能灯以后，在1s时间的位置上，无功功率的响应波动频繁，同时幅度相对较大，但是其数值基本均小于0。当1s以后，电压趋于平稳，无功功率的响应波动频率降低、幅度减小[2]。

2 LED灯负荷分析

2.1 LED灯的原理

LED灯属于电致发光二极管，但LED有很多不同的特性：导通以前，几乎没有任何电流在LED灯中通过，但一旦正负极的电压差比接通电源时大，LED灯的电流就迅速上升，出现发光的现象。但是LED灯驱动中没有启动电路、逆变电路。在运行的过程中，LED灯光的输出值与平均电流呈现正相关的关系，因此最好将恒流驱动作为其主要的驱动方式。LED灯的驱动分为2种不同的类型，包括直流方式、脉冲宽度调制方式。相比之下，脉冲宽度调制方式的调光精度相对较高，同时其自身色偏较小，在LED灯的驱动之中基本以脉冲宽度调制方式为主[3]。

2.2 LED灯的建模

需要积极引进先进的技术方式，对LED灯进行仿真建模，从而得出关于LED灯负荷的分析结果。根据仿真建模结果，以试验的方式对LED灯的负荷进行汇总、分析。在试验的过程中，将电源接入LED灯以后，在1s时间的位置，LED灯前置电压将会从开始的220V直接降低，最终将电压的数值保持在132V，并在后续的时间保持稳定不变。对有功功率响应、无功功率响应进行分析，得出节能灯负荷功率的实际变化，具体内容如下：

（1）LED灯的有功功率。在运行的过程中，由于电路的电压从开始的220V下降至132V，LED灯有功功率的响应时间也会随着电压的跌落而发生变化，即在1s的时间，由原本的280p/W，下降至170p/W，但是在1.2s时上升为310p/W，然后再随即下降并保持在270p/左右。

（2）LED灯的无功功率。在运行的过程中，就当LED灯的运行状态而言，其所具有的无功功率处于负值状态，也就是说当LED灯发出无功时，由于电路的电压从开始220V下降至132V，那么无功功率所需要响应会随之上升，但是幅度较小。这一点与节能灯较为相似。具体而言，当电源接入LED灯以后，在1s时无功功率的响应波动频繁，同时幅度相对较大，但是其数值基本均小于0。当1s以后，电压趋于平稳，此时无功功率的响应波动频率降低、幅度也随着减小。

同样，为了对上述实验、分析的结果进行验证，提高对LED灯负荷分析的科学性、准确性，可以进行实际动模实验。具体来说，实际动模实验的过程中，电压在1s时同样有开始的220V下降至132V，同时有功功率、无功功率的实际响应也在随之发生变化，验证了上述LED灯负荷分析的结果。这说明LED灯的负荷与传统的照明设备之间，也存在明显的差异，所以为了能够将LED灯更好的应用在生活、生产中，就需要对传统的电力系统进行完善，为LED灯的应用奠定基础。

3 结语

综上所述，当前传统的电力系统并不能满足节能灯、LED灯额负荷需求，因此需要对二者负荷进行实际分析，研究结果发现，节能灯、LED灯与传统照明设备的负荷存在较大差异，影响电力系统运行的稳定性。所以，为了能够将扩大节能灯、LED灯的应用范围，就需要结合文中的方式对其进行优化。

参考文献：

[1]万婧，陈佳军，张丽鹤.节能灯、白炽灯和卤钨灯全生命周期评估对比[J].环境保护科学，2016，42（06）：81-84.

[2]阮晓颖，傅红，张旭慧，杨章萍，王菁.半定量评估法在节能灯生产行业职业危害风险评估的应用[J].预防医学，2016，28（11）：1114-1118+1122.

作者简介：李可（1984-），男，河南人，研究生，工程师，讲师，研究方向：工业农业领域互联网+节能减排技术。