1.4 信息技术类和LED照明产品现行标准关于PF的要求

在这里，笔者需要梳理一下现行标准对于PF的要求，第一类，即IEC 61000—3—2的D类设备，由于目前消费性电子产品的电源效率越来越高，所以75W以下的设备也开始有意识往高PF值方向设计，但目前还没有看到正式标准有发布此类要求。不过，从长远来看，信息技术类电源的用量也很大，从常规电脑到手机充电器，再到家电类等，品类众多，未来能预计到此类设备对于功率因数的要求应该会加强。

回归到LED照明类，因为LED照明设备这几年呈指数式增长模式，但由于LED灯具其光效之高，而很大一部分LED灯，如球泡、LED灯管等其功率又在25W之下，这样井喷式的LED灯具对各国及标准都提出了挑战。在这里，笔者只考虑LED照明市场比较成熟，且标准规范化的地区。因为中国地区的标准基本是参考欧洲标准，但是由于标准的演进过程很缓慢，目前仍没有统一的要求，反而是存在大量参差不齐的地方标准和企业标准。

在截止本书写作完稿之时（2019年），能源之星正式发布了灯泡V2.1版本（发布时间为2017年6月），见表1-1。

这份资料是作为LED灯泡类（注：能源之星只覆盖部分LED照明产品，具体细节请读者查阅相关文件）生产厂家其产品进入美国地区的指导文件，但是这份报告远远没有包括所有的LED灯。

能源之星发布的灯泡V2.1版本于2017年10月1日正式取代之前的版本，其对于功率因数的要求可以看到，5W以下的灯泡具有豁免权，即不需要考虑功率因数，所以电路设计中可以使用成本很低的电路。

对于5W以下的灯仍不做要求，5～10W的灯要求功率因数≥0.6，10W以上要求功率因数≥0.7。考虑到产品的偏差，PF的值可以允许有±5%的波动。值得注意的一个细节就是，北美的电压范围是全电压120～277V输入，表面上看来，在全电压下满足PF一定值有难度，但实际上灯泡类产品的输入电压一般相对固定，很多是120V的输入，所以这个PF标准在能源之星中并不是太严格，所以一般都能够满足。另外，可以看到，能源之星灯泡V2.1版本中对于LED照明产品，没有细化条款，比如THD或是相移因数，正是由于这个原因，现在很多美国的LED灯泡类产品采用的电路导致THD高达40%～50%，但仍然能满足能源之星的要求。

正是因为能源之星并没有包含全部的LED灯类别，其中很大的一类就是LED灯管，用来代替原来的荧光灯管，包括T5、T8、T10、T12等，所以作为能源之星的补充，另一个机构Design Lights Consortium（即DLC），其对PF以及THD有明确的要求，如下是最新的要求（截止本书撰写时，2018年6月，DLC发布了V4.4版本的要求），见图1-22，其中明确提到PF≥0.9，THDi≤20%，这也算是一个比较明确的要求。

这里还补充了一句细节，PF和电流THD必须在最恶劣负载情况下仍然要满足要求，这样意味着对于可变功率的LED灯来说，这需要测得各种不同的负载条件。而同样考虑到产品的容差，DLC标准同时给出了误差的范围，其中对于PF可以允许最小为0.87，而THD最大可以到25%。DLC V4.4对于PF和THD等的误差要求见表1-2和表1-3。

值得说明的是，DLC对于PF和THD的误差进行了说明：对于任何以百分比为测量单位的性能指标，相应的公差以百分比形式表现。例如，≥0.90（即≥90%）的功率因数有­3%的公差，也就是功率因数必须≥0.87（即≥87%），即最终的范围要求如下。

再看欧盟的要求，现行的欧洲能效标准是ErP指令，ErP对于PF的要求见表1-4。

从这里可以看到，欧盟ErP指令对此划分得更为细节，从2W以上即开始对PF有要求。正是由于LED灯具的种类繁多，在这里是很明显地细分出来了。

注意到，能源之星、DLC、ErP对PF的要求都是针对灯（即集成了电源驱动的一体化设计），而不是驱动电源的要求，这样对于那些生产电源或是驱动的厂家而言，还只是有25W和75W的两个大的门槛要求。中国质量认证中心2014年颁布了一份CQC 3146—2014《LED模块用交流电子控制装置节能认证技术规范》，这是目前国内唯一一份驱动电源申请CQC认证的要求，且于2017年11月更新到CQC 3146—2017，其中对于LED模块控制装置中PF以及效率的要求见表1-5，CQC还是非强制性的，所以仍有使用低功率因数电源放在灯具里的产品存在，这个问题最直接的影响就是，对于灯具组装厂家而言，如果选择了比较低端的LED驱动电源来适配LED灯，然后成品出售时，面临着一定的认证失败的风险。

前面的内容可以看到，PF总是与其两个部分同时存在，现在的绝大多数标准都是笼统的给予PF一个具体数字化的要求，有没有同时对PF两个维度都给予要求的情况呢？答案是肯定的，笔者通过查阅资料，发现在标准IEC 60969—2016《Self-bal-lasted compactfluorescent lamps for general lighting services-performance reuirements》（2016年V2.0版）中，分别提及相移因数和THD这一要求，并给出了推荐要求值（见 表1-6），这是唯一一份对PF的两个维度都做出要求的一个标准。

重写PF的公式及两个部分如图1-23所示。

从标准表述来看，所有的值仅为实际测试值，仅是给出参考，所以实际产品可能仍然不会遵守此值，因为单纯的测试相移因数需要一定的测试技巧，相角φ定义为输入电压和输入电流一次谐波（基波）之间的相位差。

所以，对于欧洲的照明类设备，综合一起，可以得到表1-7。