?一、由來

市面上LED燈具琳瑯滿目，網(wǎng)上評測又眾說紛紜，找不到滿足自己需求的文檔，便準(zhǔn)備自己動手測一回。此為本文檔由來。希望此文能給準(zhǔn)備選購LED燈具的人一點(diǎn)參考，也希望有更多人能提供更多燈具的測試報告。

二、目標(biāo)理想的測試目標(biāo)有這么幾個：

實(shí)際功耗、電光轉(zhuǎn)化效率、頻閃控制、溫度控制、光譜組成。

實(shí)際由于條件的限制，目標(biāo)5在業(yè)余條件下較難實(shí)現(xiàn)，不得不放棄;其余目標(biāo)在業(yè)余條件下均難以精確測量，只做定性分析、橫向比較，作為采購的參考，諸看官知悉。

三、測試對象家里的照明系統(tǒng)涉及球泡、射燈、吸頂燈三大類，球泡用得最多，便以此為先，若有余暇再著手射燈、吸頂燈的測試。

LED球泡種類繁多，作為有潔癖的技術(shù)宅，本應(yīng)將市場上主流的球泡都測一遍，怎奈預(yù)算有限，以適用照明改造為原則，僅選取幾種球泡作為測試對象，先來看一張全家福：

從上到下從左到右分別為：

飛利浦LED球泡燈

螢火蟲4.8W、品苑3W(型號3001)

歐司朗(OSRAM)系列：4W(型號：LEDstarclassicA25)、6W(LEDstarclassicA40)、9W(LEDstarclassicA60)、10W(LEDstarclassicA70)、

飛利浦(Philips)系列：3W(型號：9290002558)、5W(型號：9290002485)、7.5W(型號：9290002488C)、10W(型號：9290002491)

通用電氣(GE)系列：2W(代碼：903434)、3W(代碼：11452)、3W(代碼：94101)、5W(代碼：11455)、8W(代碼：11458)、11W(代碼：11483)

另外還有一只25W白熾燈作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

這里除了GE3W(94101)是冷白光外，其他全部都是暖白光。之所以選暖白光，除了個人偏好外，LED的藍(lán)光溢出對視力的影響也是一個考慮：暖白光中藍(lán)光成分相對較少。可以看下OSRAM 2700K與6500K色溫的LED光譜.

OSRAM 2700K色溫光譜

OSRAM 6500K光譜

可以看到，6500K色溫的LED光譜中，短波段成分很高。雖然說藍(lán)光溢出對眼睛的影響，其研究尚未有定論，但能夠避免的還是注意下比較好。

四、測試工具雖然測試并不全面，測試用具卻用到不少，看看工具全家福：

從左到右從上到下分別為：

自制測試燈座1、示波器、精密溫度計2根、數(shù)字溫度計、照度計、功率表、卷尺、自制光敏電阻測試電路及供電電池、自制測試燈座2

五、測試過程中存在的誤差因數(shù)測試過程中存在較多的誤差因數(shù)。最重要的誤差來源是光敏器件的非線性。比如數(shù)字照度計的頻率響應(yīng)曲線

照度計頻譜響應(yīng)

這個工具的非線性特性，導(dǎo)致其對不同光譜的敏感度不同，偏偏各個LED燈泡的光譜特性在業(yè)余條件下很難測試，而且生產(chǎn)廠家，除了OSRAM，均未提供光 譜，所以光譜特性導(dǎo)致的誤差，不但沒法測量，甚至連評估都很困難。基于此種情況，以下的所有測試幾乎都可以說是不可信的。

但我仍做完所有測試，主要原因是除GE3W(94101)外，其他所有待測燈泡色溫都是2700K—3300K。色溫接近，光譜特性、光敏器件的敏感度偏差不會太大。況且這次測試以橫向?qū)Ρ葹橹鳎⒉粡?qiáng)求精確量化，所以還是有一定參考價值的。

其他的誤差來源，比如儀器精度、手工操作的不確定性、環(huán)境溫度、環(huán)境亮度等影響反而不是太大，在測試過程或數(shù)據(jù)處理過程稍加注意即可。

六、功耗測試功耗測試在整個過程中算是比較精確的一個測試。

LED燈具與白熾燈的顯著區(qū)別就是LED燈有驅(qū)動電路。整個LED燈具的功耗由電路的插入損耗加上LED本身的功耗構(gòu)成。

雖然目前來說各種LED驅(qū)動電路效率都蠻高，但顯然任何電路的效率都不可能100%%uFF0C我們買到的幾瓦幾瓦，都是額定功率，而不是LED本身的功耗--這 一點(diǎn)與常識有點(diǎn)出入。雖然在不拆解的情況下無法得到電路效率，但就算假設(shè)電路效率100%%uFF0C通過額定功率和實(shí)測功率的對比可以看到，哪些產(chǎn)品存在虛標(biāo)功率 的現(xiàn)象。

功率測試

上圖藍(lán)色部分為額定功率，紅色為實(shí)測功率。從圖中我們可以看到，各家的產(chǎn)品，額定功率與實(shí)際功率相差都不大。需要注意到是實(shí)測功率小于額定功率的那部分產(chǎn)品，肯定存在功率虛標(biāo)現(xiàn)象，只不過大多虛標(biāo)得不多。

測功耗的同時，也測了下功率因數(shù)。雖然國家對居民用電設(shè)備的功率因數(shù)沒有要求，對實(shí)際的電費(fèi)也不會產(chǎn)生影響，但低功率因數(shù)對電網(wǎng)來說總歸是種負(fù)擔(dān)，所以我們在可能的情況下，盡量選功率因數(shù)高的產(chǎn)品比較好。

功率因數(shù)測試

從功率因數(shù)上來看，普遍是功率比較大的，功率因數(shù)比較高。這可能與其電路設(shè)計有關(guān)：低功耗的估計直接電容降壓，高功率的可能用到專用的芯片來驅(qū)動----這只是推測。

這里贊下GE3W(94101)，這是唯一在包裝上標(biāo)識了功率因數(shù)的產(chǎn)品。大家可以看到，從上到下已經(jīng)多次提到它了，這絕對是一個奇葩產(chǎn)品，不僅與其他廠家的產(chǎn)品很不一樣，甚至與GE自己的產(chǎn)品比也是獨(dú)樹一幟的。下面還會有很多其表現(xiàn)的地方。

七、電光轉(zhuǎn)化效率測試

這個參數(shù)無法精確測量，我們只能通過迂回對比的方法，來得到各個球泡的光電轉(zhuǎn)化效率。燈具的轉(zhuǎn)換效率應(yīng)為流明/瓦，但光通量的測量需要用到積分球，沒有這個條件，也不需要這個精度，就簡單粗暴地使用發(fā)光強(qiáng)度代替光通量來做橫向比較。具體方法如下：

測出球泡的功耗、測出球泡產(chǎn)生某個照度的距離、求出發(fā)光強(qiáng)度、求出每瓦功耗對光強(qiáng)的貢獻(xiàn)。

實(shí)際測試中，用功率表得到每個球泡的功耗P;用照度計測試得到每個球泡產(chǎn)生40Lux照度的點(diǎn)，并測量這個點(diǎn)與球泡中心點(diǎn)的距離D。公式 (40*D^2)/P即是每瓦功耗對光強(qiáng)的貢獻(xiàn)，也即我們想要的光電轉(zhuǎn)化效率。這個效率測出來誤差很大，主要受球泡大小及發(fā)光角度的影響。

但對我們使用者來說，照度是實(shí)際體現(xiàn)燈具使用情況的一個指標(biāo)，所以這個測試雖不精確但很實(shí)用。測試結(jié)果如下

LED電光轉(zhuǎn)化效率

從這個圖表中我們可以看到，白熾燈的效率明顯低于LED燈。LED燈之間，則是功率越高，效率越高。這很容易理解：整體功耗越低，LED驅(qū)動電路上消耗 的能量占整體功耗比重越大，效率自然就越低。在總體功耗達(dá)到一定程度后，效率反而下降了，個人推測是由于燈泡內(nèi)部空間過小，功率越大發(fā)熱越嚴(yán)重，溫度會嚴(yán) 重影響電路效率。

這里我們再次可以看到奇葩GE3W(94101)，效率遠(yuǎn)超相同品牌相同額定功率的GE3W(11453)。主要是因為GE3W(94101)是6500K冷白光，冷白光LED本身效率就要比暖白光高;當(dāng)然可能還有其他未知原因，比如照度計的敏感度。

八、溫度測試

溫度的測試也算是相對準(zhǔn)確的一個測試。這個測試主要考察兩個性能：溫度控制和散熱效率。溫度控制的測試很簡單，讓燈泡點(diǎn)亮一段時間，測下最高溫度即可。 散熱效率則沒那么容易測，我想到的方法為：看點(diǎn)亮后殼體溫度達(dá)到穩(wěn)定態(tài)的時間。時間越短，說明內(nèi)部電路與外殼之間的熱阻越低，散熱性能越好。

就像用火燒鐵棍的一端，另一端很快會覺得燙;而用火燒木棍的一段，另一端要燙起來就比較困難。這個方法只是定性對比下散熱效率，實(shí)際會因為殼體材料的發(fā)射系數(shù)、環(huán)境溫度、空氣流動等誤差因素的影響。

測試方法為：先用精密溫度計選擇一致性較好的兩根T型熱電偶;校正偏差后;用數(shù)字溫度計同時采集環(huán)境溫度和燈具表面溫度，每種至少采集10000點(diǎn)數(shù)據(jù)。得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，可以得到需要的結(jié)論。

實(shí)際測試時，所有燈具都處于開放空間(無風(fēng)室內(nèi)環(huán)境)，燈具螺口朝下球體朝上。環(huán)境溫度則較難控制(測試的時間跨度很大，基本每個燈具的測試時間都在兩 小時左右)，所以這個測試中有部分環(huán)境溫度較高，對部分燈具來說有失公平，結(jié)果僅供參考。總體環(huán)境溫度在28～29度，白熾燈的測試較晚，環(huán)境溫度在27 度左右，用的是K型熱電偶。

溫升測試

可以看到白熾燈的工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LED燈的工作溫度。這點(diǎn)在冬季還好，在夏季會導(dǎo)致房間內(nèi)溫度升高，空調(diào)降溫的費(fèi)用也會隨之升高。

由于白熾燈的溫度過高，LED燈具部分的溫升曲線過于密集，下面另外提供一張只顯示LED燈具的溫升曲線

LED燈具溫升曲線

這張圖右邊的圖例是按照最高溫度從高到低排列的。這是溫升圖，我們再來看看環(huán)境最高溫度、燈體最高溫度、溫差之間的關(guān)系(忽視白熾燈)

這張圖紫色是環(huán)境最高溫度，可以看到各次測試區(qū)別不算太大;**是燈具表面最高溫度，可以看到大部分大功率燈具表面溫度將近80度;紅色是溫升。很明顯的是功率越高，溫升越大。不過Philips3W是個例外，居然比Philips7.5W的溫度還高。

溫度是LED壽命最大的殺手，殼體外的溫度都這么高了，內(nèi)部的溫度肯定更高。散熱做得特別好會不會導(dǎo)致殼體外溫度特別高呢?散熱做得再好，也不可能外部溫度比內(nèi)部溫度高吧，倒是散熱效率低的話，內(nèi)部溫度會比外部溫度高出許多。

我們再開看看散熱效率。這個測試是從前面的測試數(shù)據(jù)中，找出各個燈泡的最高溫度，再尋找燈泡首次達(dá)到最高溫度的95%%u65F6，所耗費(fèi)的時間。為什么是最高溫 度的95%%uFF0C而不直接是最高溫度呢?一則95%%u5DF2經(jīng)非常接近最高溫度;二則燈泡到一定溫度后，其表面溫度會上下浮動，最高溫度出現(xiàn)的時間反而不太準(zhǔn)。

達(dá)到穩(wěn)定溫度耗時測試

這個時間應(yīng)該是越短越好。這里有兩點(diǎn)需要注意：一個是白熾燈的穩(wěn)定時間，一個是大功率LED的穩(wěn)定時間。

我們可以看到所有燈具中，白熾燈的耗時反而最短。這是白熾燈的散熱最好嗎?并不是。而是白熾燈熱量發(fā)散主要靠熱輻射，而LED燈具靠的熱傳導(dǎo)，兩者有本質(zhì)上的區(qū)別，所以無法比較。

大功率LED燈則因為本身功耗高，溫度上升本身的耗時就比較長。

寫到這里，忽然發(fā)現(xiàn)這個測試有硬傷：燈具內(nèi)部達(dá)到穩(wěn)定溫度的時間會影響外部達(dá)到穩(wěn)定溫度的時間。有比較意義的應(yīng)該是：相同額定功率的燈具，其達(dá)到穩(wěn)定溫度的耗時。

品苑3W看起來散熱做得不錯;GE2W看起來非常差，則可能與其外殼是陶瓷的有關(guān);Philips3W看起來散熱做得還可以，但其最高溫度太高了。不明 白為什么會這樣，查了下其內(nèi)部電路只是簡單的電容限流，按說電路效率是高的，若說恒流性能不好，LED超負(fù)荷工作了也不像，畢竟功率測試時，其實(shí)測功率還 沒達(dá)到標(biāo)稱功率呢。網(wǎng)上找了個拆解圖，發(fā)現(xiàn)有個LED3未焊接，難道真是超功率使用了?--這是推測!

Philips3W內(nèi)部LED圖

九、頻閃控制

早期的鎮(zhèn)流器熒光燈由于頻閃嚴(yán)重而飽受詬病，后來出了電子熒光燈，頻閃有所改善。市場上還有一種護(hù)眼燈，則完全沒有頻閃。雖然頻閃肉眼感覺不到，但容易導(dǎo)致眼睛疲勞，已經(jīng)有很多研究證明過這一點(diǎn)，IEEE也有風(fēng)險提示。

LED燈本來有專門的驅(qū)動電路，應(yīng)該是很容易做到無頻閃的。市電供電的產(chǎn)品，減少或消除頻閃主要靠電容或者電感，電感體積太大，普通電解電容在燈泡內(nèi)部 的高溫下容易出問題，鉭電容成本很高，所以我對LED燈具如何控制頻閃非常不放心。其實(shí)這次的測試，主角就是頻閃控制。

要測燈具的頻閃，業(yè)余條件下只能使用光敏二極管。我選的是PT333-3C，其典型上升下降時間都是15uS，跟工頻的10mS比起來差了幾個數(shù)量級，可以忽略不計。影響測試精度的是其頻率響應(yīng)曲線。

PT333-3C頻率響應(yīng)曲線

圖中我們可以看到，其對不同波長的入射光敏感度不同，這會導(dǎo)致不同光源，測出來的頻閃與實(shí)際頻閃有區(qū)別。正如之前所述，定性測試不求精確—也只能如此了。

電路很簡單，只要注意使用電池供電即可。如下圖

在各燈具提供40Lux照度距離處，將光敏管D1在對準(zhǔn)燈具中心，示波器測量D1兩端波形即可。

看到這張圖我相當(dāng)無語：同一個品牌、同一個系列，不同功率的LED燈具，頻閃差異居然可以這么大。比如OSRAM10w和OSRAM9W，一個只有 120mV，一個卻達(dá)到1320mV，功率只差1w，頻閃幅度卻是整整11倍!GE3W(11452)和GE3W(94101)之間還要夸張，達(dá)到 14.5倍!

關(guān)于頻閃，還有一點(diǎn)常常被忽視：大型吊燈通常會使用大量的相同型號燈泡，這些燈泡具有相同相位，頻閃幅度則會疊加，導(dǎo)致比單個燈泡更嚴(yán)重的頻閃。

相同相位是什么意思呢?正弦波的波形大家都知道，所謂相同相位，就是說某個燈泡出于波峰時，其他燈泡也都處于波峰;某個燈泡出于波谷時，其他燈泡也處于波谷，則就是相同相位。既然存在這個頻閃疊加的問題，那就來測下各個燈泡的相位吧。

相位的測試用到兩個上面的光敏電路圖，其中一個對準(zhǔn)白熾燈，一個對準(zhǔn)待測光源，示波器同時采集兩個輸出，就可以得到以白熾燈為參考基準(zhǔn)的相位。

相位的測試結(jié)果如下圖

由于工頻經(jīng)全波整流后的頻率為100Hz，周期為10mS，所以上圖中0mS和10mS、1mS和9mS，以此類推，都是等效的相位。

這個圖上需要注意的是，GE2W和GE3W(11452)兩個并非數(shù)據(jù)遺漏。GE2W經(jīng)驅(qū)動電路變化了輸出方式，跟工頻無關(guān);GE3W(11452)的頻閃輸出幾乎是一條直線，其相位也可以忽略不計。GE2W的相位圖如下

圖中黃色的曲線是白熾燈，藍(lán)色曲線為GE2W。

為了驗證大型燈具上多個相同燈泡頻閃幅度疊加效果，以安裝了兩個相同燈泡的燈具為例，距離兩只Philips3WLED燈2米處，分別測得其頻閃輸出如下

相同的位置，兩只燈同時打開時，測得其頻閃輸出如下

可以看到，頻閃的峰峰值從480mV，460mV，升到了900mV，其頻閃幅度疊加了。

反過來，兩個不同相位的燈具，若其相位差為5mS或者接近5mS，則其頻閃幅度會互相抵消。比如Philips3WLED燈和白熾燈，其相位差就接近5mS，讓我們來看看他們兩個的頻閃輸出疊加后的效果

上面左圖為距離Philips3WLED燈1.5米處測得的頻閃;右圖是同樣位置測得25W白熾燈頻閃。兩者同時打開后，在相同位置測得的頻閃如下圖

可以明顯看到，頻閃幅度從760mV和680mV，疊加后降到了320mV，疊加后的波形也有所不同。之所以沒有完全抵消，是因為兩種燈具不僅僅是相位差不同，其他參數(shù)并非完全一致。

這兩個測試給我們在大型燈具的組裝方式上提供了很好的建議：大型組合燈具應(yīng)當(dāng)盡可能避免使用完全相同型號的LED燈泡--其實(shí)白熾燈、節(jié)能燈也同樣適用，只是白熾燈由于沒有驅(qū)動電路，再怎么換型號，相位也是相同的。

價格方面，品苑3W不到5元，非常親民;其他的都有點(diǎn)小貴，如下圖

其中OSRAM9W購于百安居，所以價格比其他淘寶上買的貴些。基本上是功率越高，價格越貴。家里一堆燈泡改造下來，也是一筆不菲的支出。

十、點(diǎn)評與總結(jié)

從這么一堆測試結(jié)果來看，沒有任何一款符合所有期望的燈具—當(dāng)然，這是常態(tài)。

就被測試的產(chǎn)品總的來說，GE的產(chǎn)品，除了GE3W(94101)還不錯，但價格偏高;Philips的產(chǎn)品價格、性能都比較中庸;OSRAM的則很難評說，好壞差異很大，且品控貌似有問題，買它拼人品?;國產(chǎn)的測得不多，有價格取勝的，也有無甚性價比的。

只能說，作為一個消費(fèi)者，實(shí)在太難了：我略懂硬件，又有如此多的工具，花了大量時間精力金錢，也只能得到有限的一些參考信息，更不要提一般的消費(fèi)者在沒有足夠信息的情況下，該如何選擇了。

環(huán)境溫度、燈具溫度、溫升圖