线性恒流电路，负载和主要的功率元件之间相串联，并在线性放大区域工作，NMOS管是在线性放大区域工作的主功率器件，通过调整门极电压来调节漏源极间电压，进而对LED上的电流电压进行调节。线性恒流电路中电磁干扰较小，低成本，稳流效果佳，因为主功率管主要在线性放大区域内工作，器件上的损耗较大，输出端电压较高，还有在部分能耗消耗在采样电阻上使得电路整体效率不太高，因此很少应用在功率较大的LED灯具中。

1.2.3 LED灯具功率因数特征

LED灯具有一个共同特点就是：利用桥式整流器和大容量的滤波电容实现AC/DC转换，由工频市电获得直流电压；虽然交流输入电压基本上未出现波形失真，但输入电流却不再保持正弦波形，而是呈不连续的峰值较高的脉冲。如图2所示的桥式整流滤波电路。只有当输入电流电源Uac的瞬时值高于电容C的电压时，整流二极管才导通，Udc基本上维持不变，可见二极管的导通角明显小于180°，输入电流波形严重失真。

由公式（1）分析得知，谐波畸变率THD对电路实际功率因数影响很大。谐波成分越大，畸变功率因数越小，电路的实际功率因数越小。平常电器设备所标的功率因数是位移功率因数，是在纯正弦电流电压波形下测得的。当电压或电流中有谐波存在时，实际的功率因数要小于所标的功率因数。因此，传统理论上的功率因数与有重要的区别，前者反映了总电压与电流的相位差，而后者只表示有功功率占视在功率分量的大小，没有任何的相位角的内涵，通常把称为广义功率因数。

采用电容限流，经桥式整流电容滤波的LED灯电路，当串联LED灯的总电压低的时候，限流电容两端电压高（电压的无功分量高），基波功率因数低，但电流导通角大，谐波分量少，谐波功率因数接近于1；LED灯的总电压较高时，限流电容两端的电压低（电压的无功分量少），基波功率因数接近1，但电流波形与正弦形相差甚远，谐波较多，故谐波功率因数低。

由此推知，要提高非线性负载的功率因数，采用并联电容器的方法奏效不大，只能采用消除谐波的方法以增大。为了解决这一问题，需要在LED驱动电路中引入功率因数校正（PFC）电路，改善总谐波失真系数和功率因数。PFC技术的应用目的就是为了减少输入端的无功功率，提高AC/DC变换器输入端功率因数，从而提高交流侧电网的有效利用率，对普通的工业用电来说是将电流的相位调整到与电压的相位一致，而对开关电源来说需要将严重畸变的输入交流侧电流变换成正弦波形，此外还需要具备减少低次谐波的功能，与输入的电流正弦波形保持一致。

欧盟制定的IEC 61000-3-2关于谐波含量标准则明确规定当功率大于25W的照明产品的总谐波失真性能，规定最大失真占总谐波失真（THD）小于35%，规定功率因数（PF）要大于0.94。美国能源部（DOE）近年制定的“能源之星”固态照明（SSL）规范中做出规定，任何功率等级皆须强制提供功率因数校正技术（PFC）。此规定适用于一系列特定产品，其中，民用的LED驱动电源其功率因数必须大于0.7，商业应用中必须大于0.9；虽然不是所有国家强制要求照明设备必须改善功率因数，但是具备PFC技术的电子设备能够协助改善其自身能源使用率，节省电费，功率因数校正技术是新兴的环保技术，能够有效减少造成电力污染的谐波，是对全社会都有益的技术。

为了解决这一问题，需要在LED驱动电源中引入功率因数校正（PFC）电路，改善总谐波失真系数和功率因数。在LED照明领域，PFC技术研究仍然面临着许多挑战。采用PFC技术可以提高AC/DC变换器输入端功率因数，减少对电网的谐波污染，基于PFC设计与实现的LED驱动电源应用在节约能源和保护环境方面都具有重要的意义。

目前较成熟的有两种消除谐波的方法：在电源电路中接入无源滤波器（PPF）或接入有源滤波器（APF）。无源滤波器又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道，适用于电功率较小且谐波频率较高的场合；而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。

2 LED灯具功率因数测试结果影响要素分析

从功率因数的测量原理和LED灯具的功率因数特性可知，影响到LED灯具功率因数测量结果准确性的关键要素主要包括： 供电电源是否纯净、测量仪器的精度、带宽和滤波效果是否能够满足要求等，下面将就这几个关键影响要素逐一进行分析。

2.1 供电电源质量的控制

目前，市电供电电源主要问题有，一是供电质量（频率、电压）不稳定。我国有些地方的供电电压仍然存在较大波动。用电高峰期电压不足180V，负荷最小时电压高达240V以上，波动范围一般在-20%～+10%之间；而一些城镇农村的小电网电压波动范围更大。对于使用精密贵重仪器设备的单位来说，电压波动将造成很大的危害。二是大量谐波干扰。从20世纪70年代后期开始，各种功率换流器开始普遍使用，这些非线性状态的电力电子装置的大量应用，使得电力系统的谐波问题变得日益尖锐。

基于目前市电质量的种种不足，为了避免市电本身对测量结果产生干扰和影响，首先要对使用稳压滤波电源对其进行“净化”，得到纯净的正弦波电源后再给测量仪器设备和LED灯具供电。交流稳压电源以磁放大式（即614系列）、可控硅移相调压式、带伺服电机的自耦变压器式三种较为常见。另外还有感应调压器式、磁饱和式和稳压变压器式，其中几种因性能指标等原因已基本被淘汰，取而代之的是近几年发展迅速的交流净化稳压电源。该电源通过对交流输出电压的取样放大，控制双向可控硅的触发脉冲宽度，也就控制了可控硅的导通角，从而使交流输出电压受控，实现交流稳压输出。交流净化稳压电源由调整电路、零脉冲产生电路、同步锯齿波发生电路、脉宽调制驱动放大电路、误差取样放大电路、直流稳压电源、过压保护电路等组成（如图3所示），基本原理与可控硅移相调压式相似。

2.2 测量仪器的合理选择

由上述对LED灯具的功率因数特征分析可知，对于LED灯具来说，其使用的驱动电源具有开关电源的特性，属于非线性负载。由于流过非线性负载的电流非正弦，其中还有非常高的谐波电流成分，因此用传统测量相位差的方法无法准确地测量功率因数。对于LED灯具，所测电压、电流信号中含有一定的非周期分量和谐波分量，在含有谐波情况下，测得的功率因数是包含了谐波分量的等效功率因数，而不是实际意义上的基波功率因数。要实现高精度的功率因数测量关键就是精确地提取工频信号的基波分量，在测量过程中应关注谐波对功率因数的影响，通过选择合适的测量仪器和采样频率来获取谐波分量。

由于可控硅电源在导通时产生的脉冲较多，如果采用较小带宽的线性滤波器，会将这些脉冲滤掉，使得测量值偏小。特别是当导通角处于90°时，相应的电压分量较大，不当过滤造成的影响也较大。同时，电路中存在的高频传导干扰（EMI）应滤去。因此，相关标准中规定了测量仪器的带宽要在100KHz以上。

以横河WT3000电参数测量仪为例，该仪器的测量精度为0.02%，AD采样速度为200KHz，带宽为DC或AC 0.1Hz～1MHz，可以测量符合IEC 61000标准的谐波测量和电压波动/闪烁测量，符合LED照明灯具功率因数高精度测量要求。