一、由來
市面上LED燈具琳琅滿目，網上評測又眾說紛紜，找不到滿足自己需求的文檔，便準備自己動手測一回。此為本文檔由來。希望此文能給準備選購LED燈具的人一點參考，也希望有更多人能提供更多燈具的測試報告。
二、目標理想的測試目標有這麼幾個：
實際功耗、電光轉化效率、頻閃控制、溫度控制、光譜組成。
實際由於條件的限制，目標5在業餘條件下較難實現，不得不放棄；其餘目標在業餘條件下均難以精確測量，只做定性分析、橫向比較，作為採購的參考，諸看官知悉。
三、測試對象家裡的照明系統涉及球泡、射燈、吸頂燈三大類，球泡用得最多，便以此為先，若有餘暇再著手射燈、吸頂燈的測試。
LED球泡種類繁多，作為有潔癖的技術宅，本應將市場上主流的球泡都測一遍，怎奈預算有限，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：LED star classic A25)、6W(LED star classic A40)、9W(LED star classic A60)、10W(LED star classic A70)、
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)
另外還有一隻25W白熾燈作為參考標準。
這裡除了GE 3W(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的藍光溢出對視力的影響也是一個考慮：暖白光中藍光成分相對較少。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、測試工具雖然測試並不全面，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：
自製測試燈座1、示波器、精密溫度計2根、數字溫度計、照度計、功率表、捲尺、自製光敏電阻測試電路及供電電池、自製測試燈座2
五、測試過程中存在的誤差因數測試過程中存在較多的誤差因數。最重要的誤差來源是光敏器件的非線性。比如數字照度計的頻率響應曲線
照度計頻譜響應
這個工具的非線性特性，導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餘條件下很難測試，而且生產廠家，除了OSRAM，均未提供光譜，所以光譜特性導致的誤差，不但沒法測量，甚至連評估都很困難。基於此種情況，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GE 3W(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對比為主，並不強求精確量化，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、環境溫度、環境亮度等影響反而不是太大，在測試過程或數據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別就是LED燈有驅動電路。整個LED燈具的功耗由電路的插入損耗加上LED本身的功耗構成。
雖然目前來說各種LED驅動電路效率都蠻高，但顯然任何電路的效率都不可能100%，我們買到的幾瓦幾瓦，都是額定功率，而不是LED本身的功耗--這一點與常識有點出入。雖然在不拆解的情況下無法得到電路效率，但就算假設電路效率100%，通過額定功率和實測功率的對比可以看到，哪些產品存在虛標功率的現象。
功率測試
上圖藍色部分為額定功率，紅色為實測功率。從圖中我們可以看到，各家的產品，額定功率與實際功率相差都不大。需要注意到是實測功率小於額定功率的那部分產品，肯定存在功率虛標現象，只不過大多虛標得不多。
測功耗的同時，也測了下功率因數。雖然國家對居民用電設備的功率因數沒有要求，對實際的電費也不會產生影響，但低功率因數對電網來說總歸是種負擔，所以我們在可能的情況下，儘量選功率因數高的產品比較好。
功率因數測試
從功率因數上來看，普遍是功率比較大的，功率因數比較高。這可能與其電路設計有關：低功耗的估計直接電容降壓，高功率的可能用到專用的晶片來驅動----這只是推測。
這裡贊下GE 3W(94101)，這是唯一在包裝上標識了功率因數的產品。大家可以看到，從上到下已經多次提到它了,這絕對是一個奇葩產品，不僅與其他廠家的產品很不一樣，甚至與GE自己的產品比也是獨樹一幟的。下面還會有很多其表現的地方。
七、電光轉化效率測試
這個參數無法精確測量，我們只能通過迂迴對比的方法，來得到各個球泡的光電轉化效率。燈具的轉換效率應為流明/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光強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、測出球泡產生某個照度的距離、求出發光強度、求出每瓦功耗對光強的貢獻。
實際測試中，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生40Lux照度的點，並測量這個點與球泡中心點的距離D。公式(40*D^2)/P即是每瓦功耗對光強的貢獻，也即我們想要的光電轉化效率。這個效率測出來誤差很大，主要受球泡大小及發光角度的影響。
但對我們使用者來說，照度是實際體現燈具使用情況的一個指標，所以這個測試雖不精確但很實用。測試結果如下
LED電光轉化效率
從這個圖表中我們可以看到，白熾燈的效率明顯低於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驅動電路上消耗的能量佔整體功耗比重越大，效率自然就越低。在總體功耗達到一定程度後，效率反而下降了，個人推測是由於燈泡內部空間過小，功率越大發熱越嚴重，溫度會嚴重影響電路效率。
這裡我們再次可以看到奇葩GE 3W(94101)，效率遠超相同品牌相同額定功率的GE 3W(11453)。主要是因為GE 3W(94101)是6500K冷白光，冷白光LED本身效率就要比暖白光高；當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，讓燈泡點亮一段時間，測下最高溫度即可。散熱效率則沒那麼容易測，我想到的方法為：看點亮後殼體溫度達到穩定態的時間。時間越短，說明內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，實際會因為殼體材料的發射係數、環境溫度、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；校正偏差後；用數字溫度計同時採集環境溫度和燈具表面溫度，每種至少採集10000點數據。得到的數據經過處理，可以得到需要的結論。
實際測試時，所有燈具都處於開放空間(無風室內環境)，燈具螺口朝下球體朝上。環境溫度則較難控制（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境溫度較高，對部分燈具來說有失公平，結果僅供參考。總體環境溫度在28～29度，白熾燈的測試較晚，環境溫度在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遠高於LED燈的工作溫度。這點在冬季還好，在夏季會導致房間內溫度升高，空調降溫的費用也會隨之升高。
由於白熾燈的溫度過高，LED燈具部分的溫升曲線過於密集，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，我們再來看看環境最高溫度、燈體最高溫度、溫差之間的關係(忽視白熾燈)
環境溫度、燈具溫度、溫升圖
這張圖紫色是環境最高溫度，可以看到各次測試區別不算太大；黃色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，殼體外的溫度都這麼高了，內部的溫度肯定更高。散熱做得特別好會不會導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部溫度高吧，倒是散熱效率低的話，內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據中，找出各個燈泡的最高溫度，再尋找燈泡首次達到最高溫度的95%時，所耗費的時間。為什麼是最高溫度的95%，而不直接是最高溫度呢？一則95%已經非常接近最高溫度；二則燈泡到一定溫度後，其表面溫度會上下浮動，最高溫度出現的時間反而不太準。
達到穩定溫度耗時測試
這個時間應該是越短越好。這裡有兩點需要注意：一個是白熾燈的穩定時間，一個是大功率LED的穩定時間。
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？並不是。而是白熾燈熱量發散主要靠熱輻射，而LED燈具靠的熱傳導，兩者有本質上的區別，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。
寫到這裡，忽然發現這個測試有硬傷：燈具內部達到穩定溫度的時間會影響外部達到穩定溫度的時間。有比較意義的應該是：相同額定功率的燈具，其達到穩定溫度的耗時。
品苑3W看起來散熱做得不錯；GE 2W看起來非常差，則可能與其外殼是陶瓷的有關；Philips 3W看起來散熱做得還可以，但其最高溫度太高了。不明白為什麼會這樣，查了下其內部電路只是簡單的電容限流，按說電路效率是高的，若說恆流性能不好，LED超負荷工作了也不像，畢竟功率測試時，其實測功率還沒達到標稱功率呢。網上找了個拆解圖，發現有個LED3未焊接，難道真是超功率使用了？--這是推測！
Philips 3W內部LED圖
九、頻閃控制
早期的鎮流器螢光燈由於頻閃嚴重而飽受詬病，後來出了電子螢光燈，頻閃有所改善。市場上還有一種護眼燈，則完全沒有頻閃。雖然頻閃肉眼感覺不到，但容易導致眼睛疲勞，已經有很多研究證明過這一點，IEEE也有風險提示。
LED燈本來有專門的驅動電路，應該是很容易做到無頻閃的。市電供電的產品，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。其實這次的測試，主角就是頻閃控制。
要測燈具的頻閃，業餘條件下只能使用光敏二極體。我選的是PT333-3C，其典型上升下降時間都是15uS，跟工頻的10mS比起來差了幾個數量級，可以忽略不計。影響測試精度的是其頻率響應曲線。
PT333-3C頻率響應曲線
圖中我們可以看到，其對不同波長的入射光敏感度不同，這會導致不同光源，測出來的頻閃與實際頻閃有區別。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
頻閃測試電路
在各燈具提供40Lux照度距離處，將光敏管D1在對準燈具中心，示波器測量D1兩端波形即可。
頻閃測試
看到這張圖我相當無語：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麼大。比如OSRAM 10w和OSRAM 9W，一個只有120mV，一個卻達到1320mV，功率只差1w，頻閃幅度卻是整整11倍！GE 3W(11452)和GE 3W(94101)之間還要誇張，達到14.5倍！
關於頻閃，還有一點常常被忽視：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，導致比單個燈泡更嚴重的頻閃。
相同相位是什麼意思呢？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，其中一個對準白熾燈，一個對準待測光源，示波器同時採集兩個輸出，就可以得到以白熾燈為參考基準的相位。
相位的測試結果如下圖
相位測試
由於工頻經全波整流後的頻率為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，GE 2W和GE 3W(11452)兩個並非數據遺漏。GE 2W經驅動電路變化了輸出方式，跟工頻無關；GE 3W(11452)的頻閃輸出幾乎是一條直線，其相位也可以忽略不計。GE 2W的相位圖如下
GE 2W相位圖
圖中黃色曲線是白熾燈，藍色曲線為GE 2W。
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，距離兩隻Philips 3W LED燈2米處，分別測得其頻閃輸出如下
相同的位置，兩隻燈同時打開時，測得其頻閃輸出如下
頻閃幅度疊加
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Philips3W LED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後的效果
上面左圖為距離Philips3W LED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。兩者同時打開後，在相同位置測得的頻閃如下圖
頻閃幅度抵消
可以明顯看到，頻閃幅度從760mV和680mV，疊加後降到了320mV，疊加後的波形也有所不同。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，其他參數並非完全一致。
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：大型組合燈具應當儘可能避免使用完全相同型號的LED燈泡--其實白熾燈、節能燈也同樣適用，只是白熾燈由於沒有驅動電路，再怎麼換型號，相位也是相同的。
十、外觀、做工，以及價格對燈泡的性能我們了解得差不多了，接下來就是外觀、做工、價格等。
外觀上大同小異，2W、3W以小燈為主，其他以大燈為主。比較特別的是GE 2W，外殼是陶瓷(?)的,不知道是不是這個影響了它的散熱性能。
GE 2W
品苑3W則在燈體上設計了很多小孔。這些小孔雖然有助於散熱，但估計會很容易進灰，時間久了可能更不利於散熱。另外，這個燈上一個字/logo都沒有，節約成本節約得有點過了啊
品苑3W
再說做工。做工方面不得不說的是OSRAM。先是淘寶上買了3個他家的LED球泡，分別是4W 6W和10W，結果這三隻裡面4W和6W存在明顯的瑕疵
OSRAM 4W
先看4W的，這面看上去，字體印刷明顯從淡到深再到淡
OSRAM 4W
另一面，一個是logo字跡非常淡，另一個在螺口上殘留有白色膠水。
OSRAM 6W
再看6W的燈泡，燈罩與燈體之間有明顯的膠水溢出--圖拍得不是很好，實物非常明顯。
只有10W的質量看起來還成，但與Philips和GE的比還是有點差距的。我想該不是在淘寶上買到假貨了吧，便又跑到百安居買了個9W的，結果.見下圖
OSRAM 9W
這個9W，居然在螺口與杯體交界處殘留了一個金屬球。如果說上面那些都只是影響觀感，那麼這個則有安全之虞：是否會導致意外觸電？
至此，若非鄙人人品差到極致，就是OSRAM的品控有問題。在微博上發了問題產品的照片@歐司朗中國照明，幾天後他們聯繫我說能夠給我換品質沒問題的燈，還讓給淘寶賣家和更清晰度圖片過去來鑑定真假，結果圖片給過去十幾天也沒回應，我估計淘寶賣家沒問題，東西也是真貨吧，那就是品控真的有問題了。
還有更奇怪的，OSRAM主頁上居然沒有4W、6W、9W燈泡的產品信息。
說到主頁，GE的主頁就更奇怪了，其中文主頁上找不到我買的任何一款燈具信息；北美版裡面倒是有部分信息，11W產品居然是停產而且庫存都是firesale的.
價格方面，品苑3W不到5元，非常親民；其他的都有點小貴，如下圖
LED球泡價格圖
其中OSRAM 9W購於百安居，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。家裡一堆燈泡改造下來，也是一筆不菲的支出。
十一、點評與總結
從這麼一堆測試結果來看，沒有任何一款符合所有期望的燈具—當然，這是常態。
就被測試的產品總的來說，GE的產品，除了GE 3W(94101)還不錯，但價格偏高；Philips的產品價格、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，作為一個消費者，實在太難了：我略懂硬體，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者在沒有足夠信息的情況下，該如何選擇了。
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