性能差異的LED技術交流

功率因數的重要性及諧波失真在AC LED照明

功率因數(PF)和總諧波失真(THD)的關鍵性能參數,可以限制被廣泛接受的AC LED照明市場。本文首先回顧了雙方的重要性,PF和總諧波失真標準制定機構,電動工具和最終用戶。接下來,本文回顧了PF和THD性能兩個現有的空調 LED解決方案,然後比較,性能來表現一個新的AC LED解決方案的條件下,用選擇性當前電力改道(SCD)的技術。最後,本文總結了交流電源的LED照明可以達到的質量水平,以維持必要的病毒生長在AC LED的市場。

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電能質量:公積金和總諧波失真

儘管交流LED1的照明的高光效,並承諾提供大大提高能源效率比白熾燈照明,電能質量的AC LED照明已被一個更引人注目的故事。前LED照明可以交流經驗的增長,它取代了病毒以十億計的世界各地的白熾燈泡,業界必須解決電能質量相對較差,其現有的空調 LED照明solutions2。電能質量標準已經被考慮,例如,作為先決條件的交流LED照明產品獲得能源之星認證。

電能質量的任何交流燈燈指示如何繪製正弦電流時附帶的交流電源電壓。白熾燈
燈的電流,電阻,吸引了線性負載,但交流電 LED的二極管,吸收電流為非線性負載。

因此對這種非線性的行為,現有的空調 LED照明電能質量解決方案,具有較差的得分都在條款功率因數 (“PF”) 和 總諧波失真 (“THD”).

PF是一個數字,表示的merit3如何有效能量傳遞
從實用到燈。一個純電阻負載電流將繪製一個理想的功率因數為 1.0的實用工具。但是,該實用程序必須生成和發送相同數量的電力供應在酚醛=100瓦0.5,因為它必須生成和傳輸提供50瓦的公積金=1.0。為了彌補這種增加的發電和輸電費,水電費經常指責率大大高於低功率因數負載。酚醛交流LED照明是一種產品兩個部分組成:位移因子(即相電壓和電流之間的差異)和失真factor4。

總諧波失真是一個數字表示在當前的波形畸變
相對於正弦電壓波形的交流電源。諧波失真表示多少電流流動的電源線。不需要的諧波電流在multiples5的基本路線頻率(如50或60赫茲)。諧波電流可以創建額外的電壓和功率損耗的傳輸線,熱變壓器和電容器,具有功率因數校正共鳴電容和/或超載中性導體。不受控制的諧波電流的商業設施可能導致故障,甚至火災。任何非線形負載,如交流LED光引擎,將利用一個扭曲的(非正弦)興奮時,電流波形由一個正弦電壓波形。

比較 LED技術交流

現有的空調 LED技術特點可能是哪種類型的調理電路的拓撲結構是這樣。現有的空調使用LED調理電路,指(i)一個開關式電源供應器類型,或(ii)一個電阻器的類型。文章還回顧了一個新的,正在申請專利的,輸入調理電路的AC LED照明。

調理電路拓撲

圖 1(a) 示意圖顯示了一個開關式電源(SMPS)的類型調理電路,一般正弦交流電壓轉換成一個調節電壓和/或電流來驅動 LED。調理電路的開關電源類型涉及數量的元件,包括二極管,各種電容器,電感器,電阻器,一個控制處理器,以及至少一個半導體開關,調節電流通過循環和關閉在一個較高的頻率,往往在範圍40-400千赫。

圖 1(b) 示意圖顯示了一個電阻式調理電路,一般正弦交流電壓整流不規範的電壓驅動發光二極管。該電阻式空調電路只需要一個整流器和一個電阻。

圖 1(c) 示意圖顯示了選擇性當前改道(SCD)的類型調理電路,一般正弦交流電壓整流,以提供條件激發的發光二極管。

調理電路電能質量

圖 2(a)-2(c) 顯示測量電流波形圖的樣品為代表的各類型的調理電路。這些地塊有助於說明電能質量性能為每個類型的術語和PF的總諧波失真。

圖 2(a) 結果表明,開關電源式調節電路可以得出一個非常扭曲的電流,而電流是顯著相移相對於正弦電壓波形。電能質量的一個開關電源的交流電 LED可改善,但這個一般的成本能來添加更複雜的電路(如功率因數校正模塊)的條件和控制目前制定的負載。雖然值可以有很大的不同,表1表明開關電源測試調理電路差功率因數(PF=0.606)和高失真(THD=68.1%)。

圖 2(b) 顯示,目前制定的一個電阻調節型AC LED的電路排列的峰值電流波形與電壓波形峰值,這有助於提升整體功率因數。然而,目前的波形失真(扁平)在較低的電壓。為了改善PF與總諧波失真,傳導的角度對當前可提高LED的數量減少了串聯,但是,這將需要相應增加串聯電阻來控制電流,電阻增加會降低整體效能和節約能源的潛力。表1表明,被測電阻式空調電路具有良好的功率因數(PF=0.92),但顯著失真(THD=39.5%)。

圖 2(c) 顯示,目前制定的一個猝死型AC LED的調理電路也顯示對齊的波形峰值,但目前的波形失真,因為它不符合更好地在較低的電壓波形的電壓。目前的增加也提高了在低電壓下發光效率,顯示約 15%的改進與減少失真。表1表明,供試的SCD型調理電路具有良好的功率因數(PF=0.98),低失真(THD= 15.7%)。

結論

在新的SCD型調理電路的AC LED照明已經取得了突破性的電能質量性能優於目前已知的交流LED燈。基於代表性樣本進行測試,與現有類型的調理電路,交流LED與空調技術實現猝死好得多電能質量性能方面均功率因數和失真。特別是,SCD的類型實現了卓越的電能質量也大大提高發光效率很少的額外成本相對簡單的電阻調理電路。此外,達到更好的SCD型電能質量的遠重量輕,體積,數量的組件和複雜性相比,SMPS的調理電路。成本的猝死電路估計約為5%的成本一SMPS電路。


1 AC照明LED照明,是指所產生的LED光機時提供一個正弦交流電壓源通常是公用線路電壓(例如,在美國120伏,100伏在日本,220 V在歐洲)。由於其發光效率高,交流LED照明有著巨大的潛力,成為主導型的照明,在許多應用。之前的全部潛力為 AC LED照明可以開始可挖,交流LED產業必須克服一些主要障礙:性能,成本和質量。

2 Recent歷史經驗表明,迅速擴散的一項新技術具有非線形負載將促使政府規章來解決電能質量。在20世紀 80年代和90年代,迅速擴散非線性負載的形式在計算機設備導致國際標準,如IEC555-2“諧波注入到交流電源“,在美國和EN61000-3 - 2在歐洲。

3 pF的值的範圍從 0到1,其中公積金= 1.0是理想的。

4 THD是一種廣泛使用的失真度測量 PF的組成部分。

5 英寸的美國,基本路線為 60赫茲的頻率在120赫茲與諧波,
180赫茲,240赫茲,300赫茲等...

 


 
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Once Innovations, or ONCE, is a Minnesota-based LED technology developer and manufacturer of energy efficient LED lighting – including the AgriShift LED Poultry Light with spectral sensitivity mimicking that of broiler chickens, layer hens, and turkeys. ONCE has developed pioneering patent pending AC LED conditioning circuitry that enhances Power Factor (PF) and improves Total Harmonic Distortion (THD), while lowering Electromagnetic Interference (EMI). ONCE has achieved record luminous efficacies at the light engine level using its’ AC LED conditioning circuitry. ONCE also has patent pending AC LED technology for color shifting. The poultry optimized light is believed to be optimal light for chickens and turkeys. AgriShift AC LED lamps are also ideal for other livestock lighting applications, including Swine and Dairy.  
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