¿Por qué el factor de potencia de la iluminación doméstica es solo de 0,5, mientras que el de la iluminación de ingeniería debe ser ≥0,9?

Quizás hayas notado un fenómeno extraño:

• Al comprar lámparas LED para el hogar en una tienda de iluminación, la hoja de datos suele indicar un factor de potencia (PF) de alrededor de 0,5.
• Pero cuando se trata de proyectos de construcción, los documentos de licitación y los criterios de aceptación requieren que los sistemas de iluminación tengan un PF ≥ 0,9.

¿Se trata de recortar gastos? ¿O es la línea divisoria entre la buena y la mala calidad?

Ni—Es el resultado de un equilibrio de factores técnicos, regulatorios y económicos.

1. Primero, aclaremos: ¿Qué es el factor de potencia?

Saltemos la fórmula y usemos un vaso de cerveza como analogía.:

• Cerveza = Potencia Activa (Electricidad que realmente realiza trabajo útil)
• Espuma = Potencia reactiva (electricidad que no realiza trabajo directamente, pero es necesaria para el funcionamiento del circuito)
• La capacidad de todo el vaso = Potencia aparente (la capacidad total que la rejilla tiene para proporcionarle).

Factor de potencia (PF) = cerveza / volumen total de la taza.

Un PF alto significa menos espuma; un PF bajo significa más espuma y la rejilla trabaja duro durante mucho tiempo antes de obtener media taza de "electricidad real".

En dispositivos electrónicos como las luces LED, el principal culpable de un PF bajo no es la "diferencia de fase" tradicional, sino la distorsión armónica. Esto ocurre cuando la forma de onda de la corriente es "agudizada" por el circuito rectificador, lo que provoca que la corriente solo beba agua durante el voltaje pico, de forma similar a como una persona solo bebe agua cuando sostiene la pajita en la superficie. El resultado es una bebida espumosa con un PF naturalmente bajo.

2. Normativa: La iluminación residencial e industrial siguen “vías” diferentes.

El estándar internacional IEC 61000-3-2 (GB 17625.1) Regula los equipos de iluminación según diferentes niveles de potencia.:

• >25 W (principalmente iluminación comercial/industrial): se aplican límites armónicos estrictos, que requieren esencialmente el uso de circuitos de corrección del factor de potencia activa (APFC), con un PF de ≥0,9.
• 5–25 W (la mayoría de las bombillas domésticas): la norma ofrece una opción de cumplimiento relajado, que permite el cumplimiento sin PFC, con un PF de ≈0.5–0.6.
• ≤5W: Casi exento, independientemente de los armónicos.

El sistema estándar de China es consistente con el internacional, pero también existen estándares de diseño de ingeniería (como "GB50034 Architectural Lighting Design Standard") que requieren un sistema PF ≥ 0.9, lo que obliga a las luces de ingeniería a elegir productos con PF alto.

En pocas palabras:

• Renovación del hogar: Verifique las luces individuales; siempre que cumplan, no existe un requisito de PF estricto.
• Ingeniería: Verifique todo el sistema; el PF debe ser ≥ 0,9; de lo contrario, el sistema no pasará la aceptación.

3. Tecnología: El PF es inherente al diseño del circuito y no se puede ajustar arbitrariamente.

Tres topologías comunes de controladores LED:

1. Sin PFC (PF ≈ 0.5–0.6): La opción más barata, que utiliza un rectificador y condensadores electrolíticos grandes, es el estándar para la iluminación del hogar.
2. PFC pasivo (PF ≈ 0.7–0.8): Agrega varios diodos y pequeños capacitores para mejorar la forma de onda, pero cuesta un poco más.
3. PFC activo (PF ≥ 0,9): agrega un chip de control PFC, un inductor y un MOSFET. La forma de onda actual está casi sincronizada con el voltaje. Esta opción es la más cara y es el estándar para la iluminación industrial.

4. Consideraciones económicas: Las renovaciones de viviendas se centran en el "precio unitario", mientras que los proyectos de construcción se centran en el "TCO" (costo total de propiedad).

• El mercado de reformas de viviendas es extremadamente sensible a los precios. Las regulaciones permiten valores de factor de potencia bajos, por lo que los fabricantes naturalmente utilizan la solución más barata. Las facturas de electricidad residencial se miden en función de la potencia activa, por lo que un PF bajo tiene poco impacto en la factura.
• Mercado de ingeniería:

1. 1. Requisitos reglamentarios: Un factor de potencia (PF) de ≥ 0,9 es el umbral de entrada para los proyectos.
   2. Costos de Operación: Un factor de potencia alto reduce pérdidas en la línea, evita multas y reduce la capacidad de distribución.
   3. Seguridad: Un factor de potencia bajo hace que el sistema de distribución sea más susceptible al sobrecalentamiento y la sobrecarga.

Para la misma carga de 100 W, la corriente de bucle se reduce casi a la mitad cuando el PF es 0,9 en comparación con 0,5. Esta es la razón fundamental por la que los proyectos de ingeniería insisten en un PF alto.

Por lo tanto:

• Un PF mayor a 0,5 para iluminación residencial es la solución más rentable;
• Un PF ≥ 0,9 para iluminación de ingeniería es el resultado de consideraciones tanto regulatorias como económicas.

5. Recomendaciones para diferentes usuarios

• Usuarios domésticos: al comprar lámparas, no se preocupen por el PF (factor de pulsación de luz) siempre que’s cumplió con la normativa. Centrarse en la reproducción del color, la eficacia luminosa y la seguridad.
• Ingeniería/Diseño: Se debe incluir un PF de ≥ 0,9 en los documentos de licitación y especificaciones, y realizar pruebas puntuales durante la aceptación para evitar que se introduzcan lámparas de bajo PF en los sistemas del proyecto.

6. Resumen en una frase

PF>0,5 y PF≥0,9 no tienen que ver con la calidad, sino más bien con la elección óptima en dos mercados diferentes, dos conjuntos diferentes de regulaciones y dos lógicas económicas diferentes.