国际三大巨头LED球泡灯测试数据分析

市面上LED灯具琳琅满目，网上评测又众说纷纭，找不到满足自己需求的文档，便准备自己动手测一回。此为本文档由来。希望此文能给准备选购LED灯具的人一点参考，也希望有更多人能提供更多灯具的测试报告。

　　一、目标理想的测试目标有这么几个：

　　实际功耗、电光转化效率、频闪控制、温度控制、光谱组成。

　　实际由于条件的限制，目标5在业余条件下较难实现，不得不放弃;其余目标在业余条件下均难以精确测量，只做定性分析、横向比较，作为采购的参考，诸看官知悉。

　　二、测试对象家里的照明系统涉及球泡、射灯、吸顶灯三大类，球泡用得最多，便以此为先，若有余暇再着手射灯、吸顶灯的测试。

　　LED球泡种类繁多，作为有洁癖的技术宅，本应将市场上主流的球泡都测一遍，怎奈预算有限，以适用照明改造为原则，仅选取几种球泡作为测试对象，先来看一张全家福：

　　从上到下从左到右分别为：

　　飞利浦LED球泡灯

　　萤火虫4.8W、品苑3W(型号3001)

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

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

　　通用电气(GE)系列：2W(代码：903434)、3W(代码：11452)、3W(代码：94101)、5W(代码：11455)、8W(代码：11458)、11W(代码：11483)

　　另外还有一只25W白炽灯作为参考标准。

　　这里除了GE3W(94101)是冷白光外，其他全部都是暖白光。之所以选暖白光，除了个人偏好外，LED的蓝光溢出对视力的影响也是一个考虑：暖白光中蓝光成分相对较少。可以看下OSRAM 2700K与6500K色温的LED光谱.

　　OSRAM 2700K色温光谱

　　OSRAM 6500K光谱

　　可以看到，6500K色温的LED光谱中，短波段成分很高。虽然说蓝光溢出对眼睛的影响，其研究尚未有定论，但能够避免的还是注意下比较好。

　　三、测试工具虽然测试并不全面，测试用具却用到不少，看看工具全家福：

　　从左到右从上到下分别为：

　　自制测试灯座1、示波器、精密温度计2根、数字温度计、照度计、功率表、卷尺、自制光敏电阻测试电路及供电电池、自制测试灯座2

　　四、测试过程中存在的误差因数测试过程中存在较多的误差因数。最重要的误差来源是光敏器件的非线性。比如数字照度计的频率响应曲线

　　照度计频谱响应

　　这个工具的非线性特性，导致其对不同光谱的敏感度不同，偏偏各个LED灯泡的光谱特性在业余条件下很难测试，而且生产厂家，除了OSRAM，均未提供光 谱，所以光谱特性导致的误差，不但没法测量，甚至连评估都很困难。基于此种情况，以下的所有测试几乎都可以说是不可信的。

　　但我仍做完所有测试，主要原因是除GE3W(94101)外，其他所有待测灯泡色温都是2700K—3300K。色温接近，光谱特性、光敏器件的敏感度偏差不会太大。况且这次测试以横向对比为主，并不强求精确量化，所以还是有一定参考价值的。

　　其他的误差来源，比如仪器精度、手工操作的不确定性、环境温度、环境亮度等影响反而不是太大，在测试过程或数据处理过程稍加注意即可。

　　_ueditor_page_break_tag_ 六、功耗测试功耗测试在整个过程中算是比较精确的一个测试。

　　LED灯具与白炽灯的显著区别就是LED灯有驱动电路。整个LED灯具的功耗由电路的插入损耗加上LED本身的功耗构成。

　　虽然目前来说各种LED驱动电路效率都蛮高，但显然任何电路的效率都不可能100%，我们买到的几瓦几瓦，都是额定功率，而不是LED本身的功耗--这 一点与常识有点出入。虽然在不拆解的情况下无法得到电路效率，但就算假设电路效率100%，通过额定功率和实测功率的对比可以看到，哪些产品存在虚标功率 的现象。

　　功率测试

　　上图蓝色部分为额定功率，红色为实测功率。从图中我们可以看到，各家的产品，额定功率与实际功率相差都不大。需要注意到是实测功率小于额定功率的那部分产品，肯定存在功率虚标现象，只不过大多虚标得不多。

　　测功耗的同时，也测了下功率因数。虽然国家对居民用电设备的功率因数没有要求，对实际的电费也不会产生影响，但低功率因数对电网来说总归是种负担，所以我们在可能的情况下，尽量选功率因数高的产品比较好。

　　功率因数测试

　　从功率因数上来看，普遍是功率比较大的，功率因数比较高。这可能与其电路设计有关：低功耗的估计直接电容降压，高功率的可能用到专用的芯片来驱动----这只是推测。

　　这里赞下GE3W(94101)，这是唯一在包装上标识了功率因数的产品。大家可以看到，从上到下已经多次提到它了，这绝对是一个奇葩产品，不仅与其他厂家的产品很不一样，甚至与GE自己的产品比也是独树一帜的。下面还会有很多其表现的地方。

　　五、电光转化效率测试

　　这个参数无法精确测量，我们只能通过迂回对比的方法，来得到各个球泡的光电转化效率。灯具的转换效率应为流明/瓦，但光通量的测量需要用到积分球，没有这个条件，也不需要这个精度，就简单粗暴地使用发光强度代替光通量来做横向比较。具体方法如下：

　　测出球泡的功耗、测出球泡产生某个照度的距离、求出发光强度、求出每瓦功耗对光强的贡献。

　　实际测试中，用功率表得到每个球泡的功耗P;用照度计测试得到每个球泡产生40Lux照度的点，并测量这个点与球泡中心点的距离D。公式 (40*D^2)/P即是每瓦功耗对光强的贡献，也即我们想要的光电转化效率。这个效率测出来误差很大，主要受球泡大小及发光角度的影响。

　　但对我们使用者来说，照度是实际体现灯具使用情况的一个指标，所以这个测试虽不精确但很实用。测试结果如下

　　LED电光转化效率

　　从这个图表中我们可以看到，白炽灯的效率明显低于LED灯。LED灯之间，则是功率越高，效率越高。这很容易理解：整体功耗越低，LED驱动电路上消耗 的能量占整体功耗比重越大，效率自然就越低。在总体功耗达到一定程度后，效率反而下降了，个人推测是由于灯泡内部空间过小，功率越大发热越严重，温度会严 重影响电路效率。

　　这里我们再次可以看到奇葩GE3W(94101)，效率远超相同品牌相同额定功率的GE3W(11453)。主要是因为GE3W(94101)是6500K冷白光，冷白光LED本身效率就要比暖白光高;当然可能还有其他未知原因，比如照度计的敏感度。

　　六、温度测试

　　温度的测试也算是相对准确的一个测试。这个测试主要考察两个性能：温度控制和散热效率。温度控制的测试很简单，让灯泡点亮一段时间，测下最高温度即可。 散热效率则没那么容易测，我想到的方法为：看点亮后壳体温度达到稳定态的时间。时间越短，说明内部电路与外壳之间的热阻越低，散热性能越好。

　　就像用火烧铁棍的一端，另一端很快会觉得烫;而用火烧木棍的一段，另一端要烫起来就比较困难。这个方法只是定性对比下散热效率，实际会因为壳体材料的发射系数、环境温度、空气流动等误差因素的影响。

　　测试方法为：先用精密温度计选择一致性较好的两根T型热电偶;校正偏差后;用数字温度计同时采集环境温度和灯具表面温度，每种至少采集10000点数据。得到的数据经过处理，可以得到需要的结论。

　　实际测试时，所有灯具都处于开放空间(无风室内环境)，灯具螺口朝下球体朝上。环境温度则较难控制(测试的时间跨度很大，基本每个灯具的测试时间都在两 小时左右)，所以这个测试中有部分环境温度较高，对部分灯具来说有失公平，结果仅供参考。总体环境温度在28～29度，白炽灯的测试较晚，环境温度在27 度左右，用的是K型热电偶。

　　温升测试

　　可以看到白炽灯的工作温度远远高于LED灯的工作温度。这点在冬季还好，在夏季会导致房间内温度升高，空调降温的费用也会随之升高。

　　由于白炽灯的温度过高，LED灯具部分的温升曲线过于密集，下面另外提供一张只显示LED灯具的温升曲线

　　LED灯具温升曲线

　　这张图右边的图例是按照最高温度从高到低排列的。这是温升图，我们再来看看环境最高温度、灯体最高温度、温差之间的关系(忽视白炽灯)

　　环境温度、灯具温度、温升图

　　这张图紫色是环境最高温度，可以看到各次测试区别不算太大;**是灯具表面最高温度，可以看到大部分大功率灯具表面温度将近80度;红色是温升。很明显的是功率越高，温升越大。不过Philips3W是个例外，居然比Philips7.5W的温度还高。

　　温度是LED寿命最大的杀手，壳体外的温度都这么高了，内部的温度肯定更高。散热做得特别好会不会导致壳体外温度特别高呢?散热做得再好，也不可能外部温度比内部温度高吧，倒是散热效率低的话，内部温度会比外部温度高出许多。

　　我们再开看看散热效率。这个测试是从前面的测试数据中，找出各个灯泡的最高温度，再寻找灯泡首次达到最高温度的95%时，所耗费的时间。为什么是最高温 度的95%，而不直接是最高温度呢?一则95%已经非常接近最高温度;二则灯泡到一定温度后，其表面温度会上下浮动，最高温度出现的时间反而不太准。

　　达到稳定温度耗时测试

　　这个时间应该是越短越好。这里有两点需要注意：一个是白炽灯的稳定时间，一个是大功率LED的稳定时间。

　　我们可以看到所有灯具中，白炽灯的耗时反而最短。这是白炽灯的散热最好吗?并不是。而是白炽灯热量发散主要靠热辐射，而LED灯具靠的热传导，两者有本质上的区别，所以无法比较。

　　大功率LED灯则因为本身功耗高，温度上升本身的耗时就比较长。

　　写到这里，忽然发现这个测试有硬伤：灯具内部达到稳定温度的时间会影响外部达到稳定温度的时间。有比较意义的应该是：相同额定功率的灯具，其达到稳定温度的耗时。

　　品苑3W看起来散热做得不错;GE2W看起来非常差，则可能与其外壳是陶瓷的有关;Philips3W看起来散热做得还可以，但其最高温度太高了。不明 白为什么会这样，查了下其内部电路只是简单的电容限流，按说电路效率是高的，若说恒流性能不好，LED超负荷工作了也不像，毕竟功率测试时，其实测功率还 没达到标称功率呢。网上找了个拆解图，发现有个LED3未焊接，难道真是超功率使用了?--这是推测!

Philips3W内部LED图

　　七、频闪控制

　　早期的镇流器荧光灯由于频闪严重而饱受诟病，后来出了电子荧光灯，频闪有所改善。市场上还有一种护眼灯，则完全没有频闪。虽然频闪肉眼感觉不到，但容易导致眼睛疲劳，已经有很多研究证明过这一点，IEEE也有风险提示。

　　LED灯本来有专门的驱动电路，应该是很容易做到无频闪的。市电供电的产品，减少或消除频闪主要靠电容或者电感，电感体积太大，普通电解电容在灯泡内部 的高温下容易出问题，钽电容成本很高，所以我对LED灯具如何控制频闪非常不放心。其实这次的测试，主角就是频闪控制。

　　要测灯具的频闪，业余条件下只能使用光敏二极管。我选的是PT333-3C，其典型上升下降时间都是15uS，跟工频的10mS比起来差了几个数量级，可以忽略不计。影响测试精度的是其频率响应曲线。

　　PT333-3C频率响应曲线

　　图中我们可以看到，其对不同波长的入射光敏感度不同，这会导致不同光源，测出来的频闪与实际频闪有区别。正如之前所述，定性测试不求精确—也只能如此了。

　　电路很简单，只要注意使用电池供电即可。如下图

　　在各灯具提供40Lux照度距离处，将光敏管D1在对准灯具中心，示波器测量D1两端波形即可。

　　看到这张图我相当无语：同一个品牌、同一个系列，不同功率的LED灯具，频闪差异居然可以这么大。比如OSRAM10w和OSRAM9W，一个只有 120mV，一个却达到1320mV，功率只差1w，频闪幅度却是整整11倍!GE3W(11452)和GE3W(94101)之间还要夸张，达到 14.5倍!

　　关于频闪，还有一点常常被忽视：大型吊灯通常会使用大量的相同型号灯泡，这些灯泡具有相同相位，频闪幅度则会叠加，导致比单个灯泡更严重的频闪。

　　相同相位是什么意思呢?正弦波的波形大家都知道，所谓相同相位，就是说某个灯泡出于波峰时，其他灯泡也都处于波峰;某个灯泡出于波谷时，其他灯泡也处于波谷，则就是相同相位。既然存在这个频闪叠加的问题，那就来测下各个灯泡的相位吧。

　　相位的测试用到两个上面的光敏电路图，其中一个对准白炽灯，一个对准待测光源，示波器同时采集两个输出，就可以得到以白炽灯为参考基准的相位。

　　相位的测试结果如下图

　　由于工频经全波整流后的频率为100Hz，周期为10mS，所以上图中0mS和10mS、1mS和9mS，以此类推，都是等效的相位。

　　这个图上需要注意的是，GE2W和GE3W(11452)两个并非数据遗漏。GE2W经驱动电路变化了输出方式，跟工频无关;GE3W(11452)的频闪输出几乎是一条直线，其相位也可以忽略不计。GE2W的相位图如下

　　图中**曲线是白炽灯，蓝色曲线为GE2W。

　　为了验证大型灯具上多个相同灯泡频闪幅度叠加效果，以安装了两个相同灯泡的灯具为例，距离两只Philips3WLED灯2米处，分别测得其频闪输出如下

　　相同的位置，两只灯同时打开时，测得其频闪输出如下

　　可以看到，频闪的峰峰值从480mV，460mV，升到了900mV，其频闪幅度叠加了。

　　反过来，两个不同相位的灯具，若其相位差为5mS或者接近5mS，则其频闪幅度会互相抵消。比如Philips3WLED灯和白炽灯，其相位差就接近5mS，让我们来看看他们两个的频闪输出叠加后的效果

　　上面左图为距离Philips3WLED灯1.5米处测得的频闪;右图是同样位置测得25W白炽灯频闪。两者同时打开后，在相同位置测得的频闪如下图

　　可以明显看到，频闪幅度从760mV和680mV，叠加后降到了320mV，叠加后的波形也有所不同。之所以没有完全抵消，是因为两种灯具不仅仅是相位差不同，其他参数并非完全一致。

　　这两个测试给我们在大型灯具的组装方式上提供了很好的建议：大型组合灯具应当尽可能避免使用完全相同型号的LED灯泡--其实白炽灯、节能灯也同样适用，只是白炽灯由于没有驱动电路，再怎么换型号，相位也是相同的。

　　价格方面，品苑3W不到5元，非常亲民;其他的都有点小贵，如下图

　　其中OSRAM9W购于百安居，所以价格比其他淘宝上买的贵些。基本上是功率越高，价格越贵。家里一堆灯泡改造下来，也是一笔不菲的支出。

　　八、点评与总结

　　从这么一堆测试结果来看，没有任何一款符合所有期望的灯具—当然，这是常态。

　　就被测试的产品总的来说，GE的产品，除了GE3W(94101)还不错，但价格偏高;Philips的产品价格、性能都比较中庸;OSRAM的则很难评说，好坏差异很大，且品控貌似有问题，买它拼人品?;国产的测得不多，有价格取胜的，也有无甚性价比的。

　　只能说，作为一个消费者，实在太难了：我略懂硬件，又有如此多的工具，花了大量时间精力金钱，也只能得到有限的一些参考信息，更不要提一般的消费者在没有足够信息的情况下，该如何选择了。