LED球泡燈的結(jié)構(gòu)

　　一個球泡由七個部件所組成，其中在最上面的是玻璃罩，罩是卡在基座上的，基座上面會有個孔，基座連接導(dǎo)熱座，導(dǎo)熱座連接散熱器，在燈頭上連接的是驅(qū)動電源，發(fā)光的就是燈珠了。

　　一個球泡的成本最高的可以說是驅(qū)動電源，沒有這個驅(qū)動，燈珠是不會亮的。而如果對于一個球泡的質(zhì)量來說，最重要的是散熱器，和驅(qū)動電源以及燈珠。

　　LED燈具的優(yōu)點

　　1、節(jié)能，環(huán)保；2、使用壽命長；3、無頻閃，綠色。更節(jié)能：LED燈的能耗是節(jié)能燈的1/4，白熾燈的1/10

　　壽命長：LED燈的壽命長達5萬小時，壽命是節(jié)能燈的5-10倍。

　　更健康：導(dǎo)光均勻，無頻閃，不刺眼，不含紫外線和紅外線。

　　更環(huán)保：不含汞等有害物質(zhì)，可回收利用，保護綠色地球。

　　全色彩變化 ：色彩豐富，可顯示生動細膩的圖案和效果。

　　安裝便利：安裝簡單，可直接替換白熾燈，維護成本極低。

　　LED球泡燈特點

　　1、燈珠：采用1瓦大功率LED，單顆LED功率1瓦，且光線柔和，光譜純正，發(fā)光效率高，傳統(tǒng)節(jié)能燈的發(fā)光效率為50-60lm/瓦，而我公司的球泡燈達90-100lm/瓦。

　　2、燈罩：采用高透光率PC材料制成，透光率高達95%以上，照度均勻性良好，對眼睛無刺激性。

　　3、散熱裝置：燈具外殼采用航空精工車鋁車加工，散熱和導(dǎo)熱性能優(yōu)越。運用鏤空導(dǎo)熱設(shè)計，加大了導(dǎo)熱面與空氣的接觸面積，散熱效果好。且在燈珠與鋁基板的接觸面采用散熱膏粘接，利于燈珠散熱。

　　4、驅(qū)動電路：采用初次級完全隔離室設(shè)計，具有過壓保護、過流保護和短路保護等功能，安全可靠。

　　5、燈頭接口：適用全球范圍電壓，可以靈活更換為E27、E26、E14等不同規(guī)格的燈頭，安裝簡便。

　　GE、飛利浦、歐司朗LED球泡燈測試數(shù)據(jù)分析

　　1、理想的測試目標

　　實際功耗、電光轉(zhuǎn)化效率、頻閃控制、溫度控制、光譜組成。

　　實際由于條件的限制，目標5在業(yè)余條件下較難實現(xiàn)，不得不放棄；其余目標在業(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。

　　2、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：

　　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）

　　另外還有一只25W白熾燈作為參考標準。

　　這里除了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?？梢钥聪翺SRAM 2700K與6500K色溫的LED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。

　　3、測試工具

　　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

　　4、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

　　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?qū)Ρ葹橹鳎⒉粡娗缶_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。

　　5、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%，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(shè)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(chǎn)品存在虛標功率的現(xiàn)象。

　　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(chǎn)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于額定功率的那部分產(chǎn)品，肯定存在功率虛標現(xiàn)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(shù)。雖然國家對居民用電設(shè)備的功率因數(shù)沒有要求，對實際的電費也不會產(chǎn)生影響，但低功率因數(shù)對電網(wǎng)來說總歸是種負擔，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。

　　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GE 3W（94101），這是唯一在包裝上標識了功率因數(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)品比也是獨樹一幟的。下面還會有很多其表現(xiàn)的地方。

　　6、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(chǎn)生40Lux照度的點，并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(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，照度是實際體現(xiàn)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(jié)果如下

　　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)熱越嚴重，溫度會嚴重影響電路效率。

　　這里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。

　　7、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。散熱效率則沒那么容易測，我想到的方法為：看點亮后殼體溫度達到穩(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?？傮w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。

　　可以看到白熾燈的工作溫度遠遠高于LED燈的工作溫度。這點在冬季還好，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

　　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；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，再尋找燈泡首次達到最高溫度的95%時，所耗費的時間。為什么是最高溫度的95%，而不直接是最高溫度呢？一則95%已經(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。

　　這個時間應(yīng)該是越短越好。這里有兩點需要注意：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)部達到穩(wěn)定溫度的時間會影響外部達到穩(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，其達到穩(wěn)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(guān)；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(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！

　　8、頻閃控制

　　早期的鎮(zhèn)流器熒光燈由于頻閃嚴重而飽受詬病，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，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。

　　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在對準燈具中心，示波器測量D1兩端波形即可。

　　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么大。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）之間還要夸張，達到14.5倍！

　　關(guān)于頻閃，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(dǎo)致比單個燈泡更嚴重的頻閃。

　　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，其中一個對準白熾燈，一個對準待測光源，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，GE 2W和GE 3W（11452）兩個并非數(shù)據(jù)遺漏。GE 2W經(jīng)驅(qū)動電路變化了輸出方式，跟工頻無關(guān)；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

　　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，距離兩只Philips 3W LED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后的效果

　　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)當盡可能避免使用完全相同型號的LED燈泡--其實白熾燈、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。

　　9、外觀、做工、價格

　　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。

　　品苑3W則在燈體上設(shè)計了很多小孔。這些小孔雖然有助于散熱，但估計會很容易進灰，時間久了可能更不利于散熱。另外，這個燈上一個字/logo都沒有，節(jié)約成本節(jié)約得有點過了。

　　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(jié)果這三只里面4W和6W存在明顯的瑕疵。

　　先看4W的，這面看上去，字體印刷明顯從淡到深再到淡

　　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。

　　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(zhì)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(jié)果。。.。。.見下圖

　　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，那么這個則有安全之虞：是否會導(dǎo)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(fā)了問題產(chǎn)品的照片@歐司朗中國照明，幾天后他們聯(lián)系我說能夠給我換品質(zhì)沒問題的燈，還讓給淘寶賣家和更清晰度圖片過去來鑒定真假，結(jié)果圖片給過去十幾天也沒回應(yīng)，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(chǎn)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；北美版里面倒是有部分信息，11W產(chǎn)品居然是停產(chǎn)而且?guī)齑娑际莊iresale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

　　其中OSRAM 9W購于百安居，所以價格比其他淘寶上買的貴些?；旧鲜枪β试礁?，價格越貴。家里一堆燈泡改造下來，也是一筆不菲的支出。

　　10、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GE 3W（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，作為一個消費者，實在太難了：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者在沒有足夠信息的情況下，該如何選擇了。