Khi chọn mua đèn LED, hầu hết mọi người chỉ quan tâm đến độ sáng hay hiệu suất phát quang mà ít khi để ý đến hệ số công suất đèn LED (PF – Power Factor). Thực tế, đây là thông số điện quan trọng, quyết định việc đèn có tiết kiệm điện, bền bỉ và vận hành ổn định hay không. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ vì sao hệ số công suất đèn LED càng cao thì đèn càng tiết kiệm điện, bằng những giải thích dễ hiểu và ví dụ thực tế nhất.
Hệ số công suất đèn LED là gì?
Hệ số công suất đèn LED (Power Factor – PF) thể hiện mức độ sử dụng hiệu quả nguồn điện của đèn. Nói đơn giản, PF cho biết bao nhiêu phần điện năng được chuyển thành ánh sáng hữu ích, còn lại là phần bị thất thoát do nhiệt hoặc nhiễu điện.
PF có giá trị từ 0 đến 1, trong đó:
- PF càng cao, đèn càng tiết kiệm điện, hoạt động ổn định.
- PF thấp, nghĩa là đèn tiêu hao nhiều điện vô ích, tỏa nhiều nhiệt và giảm tuổi thọ.
Ví dụ:
- Đèn HPS có PF ≈ 0.4
- Đèn halogen kim loại PF ≈ 0.6
- Đèn LED chất lượng cao có PF > 0.9
Nói cách khác, hệ số công suất đèn LED cao giúp tiết kiệm điện hơn hẳn các loại đèn cũ có hệ số công suất thấp.
Biểu thức tính hệ số công suất đèn LED
Với các thiết bị điện nói chung, công suất thực (công suất có ích) được tính theo biểu thức:
(1) Pₜ = U × I × cosφ
Trong đó:
- Pₜ: công suất thực (W) – phần năng lượng điện chuyển thành công hữu ích (ví dụ: ánh sáng).
- U: điện áp (V).
- I: dòng điện (A).
- φ: góc lệch pha giữa điện áp U và dòng điện I ở đầu vào thiết bị điện.
Biểu thức (1) có thể được viết lại như sau:
(2) Pₜ = Pₛ × cosφ
Trong đó Pₛ = U × I được gọi là công suất biểu kiến của lưới điện – là tổng công suất mà nguồn điện phải cung cấp cho thiết bị.
Từ đó, ta có thể viết lại:
(3) Pₛ = Pₜ / cosφ
Với các bộ đèn, hệ số công suất được gọi là PF, chính là cosφ (0 ≤ PF ≤ 1)
Hình 1: Đồ thị minh họa mối liên hệ giữa hệ số công suất đèn LED và công suất tiêu thụ của mạch driver LED
Đồ thị trên Hình 1 được trích dẫn từ datasheet của bộ driver OSRAM, thể hiện mối liên hệ giữa hệ số công suất đèn LED và công suất tiêu thụ ở đầu ra của mạch driver đèn LED – tức phần cấp điện cho các chip LED.
Thực tế cho thấy, hệ số công suất đèn LED phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của mạch driver.
- Các bộ đèn LED sử dụng driver tốt thường có PF nằm trong khoảng 0.95 ≤ PF ≤ 1.0, giúp đèn vận hành ổn định và tiết kiệm điện hơn.
- Ngược lại, driver chất lượng thấp sẽ khiến PF giảm, dẫn đến tổn hao điện năng và sinh nhiệt nhiều hơn.
|| Bạn hãy đọc thêm bài: Hiểu đúng driver đèn LED để chọn đèn phù hợp
Hệ số công suất đèn LED cao giúp tiết kiệm điện như thế nào?
Mỗi bộ đèn đều có một mức công suất tiêu thụ nhất định. Từ biểu thức (1), bạn sẽ thấy:
Pₜ = U × I × cosφ = U × I × PF = const (đây là mức công suất tiêu thụ của bộ đèn)
Khi hệ số công suất đèn LED (PF) thấp, dòng điện I, theo công thức I = const / (U × PF) phải tăng để duy trì cùng công suất sáng.
- Khi dòng điện tăng, công suất tỏa nhiệt trên bộ đèn tăng (vì Ptỏa nhiệt = I² × R). Phần nhiệt đó là điện năng bị hao phí, không được chuyển thành ánh sáng.
- Hệ thống làm mát trong nhà xưởng hoặc khu chiếu sáng phải hoạt động mạnh hơn để bù lại lượng nhiệt tăng thêm → tiêu tốn nhiều điện hơn.
Ngược lại, khi hệ số công suất đèn LED cao, dòng điện I giảm xuống, nên công suất hao phí giảm, lượng nhiệt sinh ra ít hơn. Đèn LED vận hành mát hơn, ổn định hơn. Hệ thống làm lạnh hoặc quạt tản nhiệt tiêu thụ ít điện hơn.
Tóm lại, hệ số công suất đèn LED càng cao thì hiệu quả sử dụng điện càng tốt, nhiệt thất thoát càng ít và tổng điện năng tiêu thụ của toàn hệ thống chiếu sáng sẽ giảm đáng kể.
Lợi ích kinh tế khi dùng bộ đèn chiếu sáng có hệ số công suất cao
Tiết kiệm điện năng rõ rệt
Chúng ta có thể hiểu rõ điều này qua một ví dụ đơn giản.
Giả sử một bộ đèn halogen kim loại 400W được sử dụng trong nhà xưởng:
- Khi chưa được bù công suất, ta có cosφ = 0.6.
- Khi được mắc tụ bù, cosφ tăng lên 0.97.
(Mắc tụ bù nghĩa là mắc thêm một tụ điện có điện dung phù hợp, song song với bộ đèn để cải thiện hệ số công suất.)
Hình 2: Tụ bù giúp cải thiện hệ số công suất trong hệ thống chiếu sáng truyền thống
Từ biểu thức (3), ta tính được công suất biểu kiến của lưới điện như sau:
- Khi cosφ = 0.6, → Pₛ = 400 / 0.6 = 666.67 VA
- Khi cosφ = 0.97, → Pₛ = 400 / 0.97 = 412.37 VA
Như vậy, khi hệ số công suất được bù từ 0.6 lên 0.97, công suất biểu kiến của lưới điện giảm hơn 1,5 lần – từ 666.67 VA xuống còn 412.37 VA.
Với quy mô nhà máy, nhà xưởng hoặc trung tâm thể thao, nơi phải sử dụng hàng trăm đến hàng nghìn bộ đèn, việc giảm công suất biểu kiến giúp tiết kiệm điện năng tổng thể, giảm tải cho hệ thống cấp điện và cho phép sử dụng bình điện (máy biến áp) công suất nhỏ hơn, từ đó tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư và vận hành.
Ưu điểm khi dùng đèn LED thay thế đèn truyền thống
Ở các hệ thống chiếu sáng cũ, mỗi bộ đèn đều phải mắc thêm một tụ bù để nâng cao hệ số công suất. Tuy nhiên, nếu tụ bù bị hư hỏng, bộ đèn đó sẽ không còn được bù công suất, khiến PF giảm và điện năng bị hao phí. Ngoài ra, hệ thống còn phải sử dụng dây nguồn có tiết diện lớn hơn để phòng trường hợp tụ bù lỗi, làm tăng chi phí dây dẫn và thi công.
Với đèn LED hiện đại, mọi thứ trở nên đơn giản hơn rất nhiều. Bản thân hệ số công suất đèn LED cao, nên không cần mắc thêm tụ bù. Điều này giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, giảm rủi ro hư hỏng linh kiện, và tăng hiệu quả sử dụng điện một cách bền vững.
Hiểu rõ hệ số công suất đèn LED giúp bạn lựa chọn được những sản phẩm tiết kiệm điện, vận hành ổn định và bền bỉ hơn. Một hệ thống chiếu sáng có PF cao không chỉ giảm hao phí điện năng mà còn giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí đầu tư, giảm tải cho hạ tầng điện và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.
Vì vậy, khi chọn đèn LED cho nhà xưởng, sân thể thao hay bất kỳ công trình nào, đừng chỉ nhìn vào độ sáng, hãy chú ý đến hệ số công suất. Đó chính là chỉ số thầm lặng nhưng mang lại hiệu quả kinh tế lớn trong suốt vòng đời của hệ thống chiếu sáng.
Nếu bạn còn băn khoăn về hệ số công suất đèn LED hay bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến chiếu sáng, đừng ngần ngại để lại bình luận hoặc gửi lời nhắn. Tôi luôn sẵn sàng giải đáp để bạn có thêm thông tin hữu ích.
Danh mục: Cơ bản về chiếu sáng
