Светодиодные нити филаменты. Тайны филаментных светодиодных ламп. Обзор технологии Filament LED

Приветствуем любителей LED-ламп на страницах блога Prestigio!

Сегодня мы поговорим об одной животрепещущей и крайне популярной в последнее время теме, а именно filament (или, по-русски, нитевидных) светодиодных лампах. На Geektimes им посвящено множество статей ( , , ), однако они не затрагивают разбор ламп и сравнение их температурных характеристик. Поэтому специально для Вас, уважаемые читатели, мы провели подробный анализ ламп разных производителей, включая измерение температуры светодиодных нитей. И под катом мы постараемся ответить на вопрос: а так ли хороши filament лампы, как их малюют нам представляют маркетологи?

Предыстория вопроса

Когда речь заходит о новой технологии, то сразу встаёт один из важнейших вопросов: а как эта технология вливается в общую технологическую «эко-среду»? Обычно революционные технологии просто не вписываются в привычный ход вещей, и приходится прилагать огромные усилия для внедрения революционных продуктов. К примеру, так было с возобновляемыми источниками энергии, устанавливаемых на частных домах, когда стоимость «комплекта» просела на порядки , а в некоторых местах нашей планеты людям ещё и доплачивают за выработку электроэнергии , что потребовало пересмотра отношений между производителями и потребителями электричества. Совершенно аналогичная история приключилась с электрокарами, когда индустрия разделилась и пошла двумя путями: гибриды и полноценные электромашины с отдельными «заправочными» станциями.

Лет 5 назад светодиодное освещение начало активно завоёвывать своих приспешников и адептов. Инженеры долго пытались приспособить двумерные от природы источники света для трёхмерного освещения (чего только стоят лампы в виде кукурузных початков). Об этом писалось несколько раз, как тогда , так и совсем недавно .

И вот на рынок были выпущены filament-лампы. Казалось бы, что найдено пусть не идеальное, но оптимальное решение проблемы, когда и «овцы сыты и волки целы»: лампочка практически ничем не отличается от лампочки Ильича как форме, так и по содержанию, только нить вольфрамовая заменена на нить светодиодную. Даже старым стеклодувным заводам и мастерским нашлась работа . Сейчас предлагается использовать керамическую полупрозрачную подложку для улучшения радиального распределения светового потока ламп (например, Crystal Ceramic MCOB).

Что ж это за загадочный filament? Кратко об устройстве нити

Нить (filament) представляет собой пирог, состоящий из нескольких компонент. Тонкая стеклянная (не так хорошо проводит тепло) или сапфировая/керамическая (хорошо проводит тепло) подложка – зависит от жадности производителя – с двумя контактами по краям. На эту подложку устанавливаются светодиодные чипы, которые соединяются последовательно тончайшей золотой нитью. Затем вся конструкция заливается люминофором и, вуаля, filament готов.

Схема устройства светодиодной нити

Идея, заложенная в данный тип светодиодов, проста: попытка выжать ещё чуть-чуть лм/Вт, ведь в такой конструкции не важно, куда излучает светодиод, в отличие от SMD. Свет всё равно, достигнет люминофора и даст тёплую компоненту (зелёный и красный цвета).

Однако, несмотря на неоспоримые преимущества перед SMD светодиодами, у filament ламп существует ряд проблем, которые почему-то не хотят замечать. Например, в «стандартной» компоновке с SMD-диодами, довольно массивная алюминиевая подложка и корпус эффективно отводят тепло, тогда как в нитях единственный способ отвода тепла – фактически лишь конвекция и диссипация через стенки стеклянной колбы. То есть, банальный перегрев постепенно убивает как сами диоды (падение яркости с температурой), так и люминофор (страдают индекс цветопередачи CRI или R a и цветовая температура CCT). Да, такой метод «перегрева» работает для вольфрамовой лампы, потому что газ в ней частичной способствует регенерации нити в процессе использования, но не более того. Подробнее про перегрев с научной точки зрения можно почитать . Как следует из представленной статьи относительно безвредным можно считать температуры порядка 60-70 градусов.

В двух словах для рядового потребителя перегрев или недостаточный теплоотвод от светодиодов означает только одно – кратное (иногда на порядки) ухудшение характеристик светодиодных ламп

Чтобы данную точку зрения подтвердить или опровергнуть, надо запастись лампами, взять обычные светодиодные лампы для сравнения и поэкспериментировать… в том числе и с измерением температуры, в чём нам поможет тепловизор компании Flir 5-ой серии с матрицей в 240 на 320 пикселей. С помощью данной камеры была измерена температура как на колбе в течение получаса, так и на самих светодиодах после удаления колбы.

По традиции выводы для спешащих представлены в двух итоговых таблицах . А любителей основательных разборок милости просим в часть экспериментальную.

Часть экспериментальная

Итак, для экспериментов были взяты три лампы разных производителей: дешёвая китайская лампочка с Ebay от компании CroLED (на самом деле по цене эквивалентен Eglo), другая лампа фирмы Eglo из местного Леруа Мерлен и многоуважаемый и широкоизвестный Phillips. Да, стоит отметить, что возможно лампочка с Ebay НЕ имеет никакого отношения к фирме CroLED .

CroLED: китайское качество Ebay

Начнём с filament-лампы из Поднебесной. Лампочка прибыла из Китая в простой картонной коробке с минимум информации на ней (температура, мощность и напряжение питания. Честно признаться, ожидания были сами разные, но реальность оказалась намного суровее. Коэффициент пульсаций составил 67% (!), мне кажется, что это рекорд! Фактически лампочка гасла и разгоралась снова с периодичностью 10 мс. Цветовая температура отличалась в меньшую сторону от того, что указано в магазине продавца на Ebay.

NB: Все представленные в статье лампы имеют стеклянную колбу. И хотя она может выдержать падение на пол, будьте осторожны при обращении с ними!

Разбор лампочки выявил одну интересную особенность конструкции – а именно драйвер. Точнее его полное отсутствие: лампочка питается через банальный диодный мост MB10F с парой резисторов и огромным твердотельным конденсатором. Зато компактно!

Светодиоды расположены на матовой (!) подложке в количестве 18 штук. Каждый светодиодные чип выполнены из сапфировой текстурированной подложке типа «звёздочка» . Чипы совершенно небольших размеров – меньше человеческого волоса.

Почему производителю выгодно делать ультра-маленькие светодиоды?

Интересный вопрос. Одна и причина чисто экономическая. Маленькие светодиодные чипы просто не требуют дополнительных золотых контактов для равномерного распределения электрического поля и, соответственно, равномерной светимости по всему диоду.

Другая причина – теплоотвод. Не имеет смысла ставить мощный большой светодиод на подложку, которая относительно плохо проводит тепло.

А что там с температурой? - спросит читатель. Да, температура на колбе за 5-7 минут достигает примерно 40 градусов и остаётся таковой в течение получаса.

Но давайте теперь заглянем под колбу нашей лампе. После удаления стекла и замера температуры выяснилось, что нити очень быстро (буквально за 1 минуту) нагреваются до почти 90 градусов, а в некоторых местах, по-видимому, там, где расположены светодиоды, температура достигает более 100 градусов.

Eglo: обычная ламп с обычными характеристиками

Следующая лампа от компании Eglo, у которой, между прочим, есть представительство и в РФ , в общем и целом порадовала своими характеристиками. Пульсаций на частоте 100 Гц составили около 6%, при этом цветовая температура и CRI вполне соответствуют заявленным характеристикам.

Лирическое отступление к вопросу про мерцание

К одной из статей на D3 пользователь justicebest написал следующее:

Где сказано:

Примечание - Коэффициент пульсации освещенности учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Пульсация освещенности свыше 300 Гц согласно не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.

Таким образом, мерцание до частоты 300 Гц всё-таки не желательно.
Внутри лампы находятся также четыре нити светодиодов, как и в китайской лампе. Внутри спрятан драйвер на базе конденсаторного балласта. Светодиоды несколько больше – 113 на 57 микрон, чем в предыдущем случае. Однако они крайне плохо закреплены на опять-таки матовой подложке.

Что же касается температуры, то лампочка быстро (за те же 5-7 минут) разогревается до температуры порядка 50 градусов. И нити вновь демонстрируют температуру ~90 градусов. Прям, как проклятие конструкции лампы «накаливания» какое-то!

Phillips: качество превыше всего

Последняя протестированная лампочка производства компании Phillips. Удивительно, но эта лампочка в корпусе Е14 демонстрирует отличное соответствие заявленным характеристикам и крайне низки уровень пульсаций.

Чем это обусловлено, ведь цоколь E14 гораздо меньше E27? – зададитесь Вы вопросом. Всё гениальное просто: у Phillips хорошие, очень хорошие инженеры, которые способные создать ультра-компактный драйвер (обратноходовый преобразователь) так, чтобы он уместился в патрон E14, при этом драйвер обеспечивает крайне низкий уровень пульсаций (<1%).

В самой лампе всего две светодиодные нити, так как она потребляет всего 2.3 Вт. Светодиодные чипы размещены на прозрачной подложке и аналогичны по размерам тем, что используются в лампах Eglo, но с иной текстурой подложки – «щит» . Как уже отмечалось выше против законов теплофизики не попрёшь.

Примерно за 10 минут колба лампы прогревается до ~45 градусов (две нити медленнее «прогревают» всю лампу). Однако температура нитей без стеклянной колбы составила всё же 95 градусов, местами – повторимся, скорее всего, в месте крепления светодиодных чипов к подложке – достигая значений в 110-120 градусов.

Чтобы не быть голословным при вынесении вердикта относительно filament-ламп, мы добавим несколько фотографий уже знакомых ламп IKEA и мощных умных ламп Prestigio, о которых мы поговорим в следующий раз. Корпус лампы IKEA прогревается до 75 градусов в течение полчаса, а умной лампы Prestigio до 58. При этом SMD светодиоды ламп Prestigio, к примеру, на максимальной мощности нагреваются лишь до указанной в самом начале статьи «безопасной» температуры 60-70 градусов.

Филаментные лампы, хоть и относятся к светодиодным, но и внешне, и конструктивно достаточно сильно от них отличаются. Несведущему человеку вообще может показаться, что это обычная лампа накаливания, только немного «со странностями». На самом деле филаментные светодиодные лампы объединили лучшие качества привычных нам «лампочек Ильича» и современных led-ламп. Результат получился интересный, экономичный, экологичный и глазу весьма приятный. С первого взгляда не совсем понятно их назначение, но прочитав статью станет ясно что это такое, зачем нужно и как выбрать.

Особенности конструкции

Одной из основных «задач», для которых предназначены филаментные светодиодные лампы, считается полноценная замена ламп накаливания в светильниках в стиле. Действительно, внешне она смотрится, как самая обычная – прозрачная колба, отсутствие огромного (обязательного для светодиодных лампочек), привычный резьбовой цоколь. Разве что «нить накаливания» выглядит несколько странно, но если лампочку включить, то это отличие становится уже не так заметно.

На самом деле, филаментные лампочки можно использовать не только в ретро-светильниках, а вообще где угодно. По своим характеристикам она практически полностью соответствует традиционным светодиодным.

Например, «стандартная» филаментная лампа (маркируется как А60, в отличие от шарообразной или сферической модели, которая маркируется как А95) имеет мощность 8 ватт, цветовую температуру 2700 К, световой поток 980 Лм и выше, и срок службы от 30 тысяч часов.

Основное отличие – технология производства. Считается, что ранее ее опробовали при разработке дисплеев для мобильных устройств. На прозрачную подложку из стекла или сапфира наносится светодиодная нить с синими и иногда красными микродиодами, затем все это сверху покрывается смолой из силикона и фосфорной смеси (люминофором).

Готовые филаменты помещаются в колбу со специальным газом, состав которого производители обычно держат в секрете – как правило, это гелий или смесь газов на его основе.

Некоторые производители, особенно китайские, иногда используют для люминофора низкокачественный силикон. Это, в конце концов, приводит к выходу лампы из строя из-за разрушения светодиодной нити. Еще одно «слабое место» — некачественный люминофор, который вызывает утечку синего цвета, способного нанести зрению человека серьезный вред. Поэтому не стоит покупать лампочки сомнительного производства, даже если покупка кажется очень выгодной.

Такая конструкция позволяет «избавиться» от громоздкого радиатора, типичного для других светодиодных ламп и необходимого им для охлаждения. Газ в колбе эффективно отводит тепло от диодов, которые и без того греются меньше, чем в обычной led-лампе, из-за своего маленького размера.

В цоколе лампочки находится небольшая плата с электронной схемой драйвера, необходимая для преобразования напряжения из переменного в постоянное. Это помогает избежать пульсации светодиодов, вредной для человеческого глаза. Благодаря такому преобразователю, коэффициент пульсации можно снизить до 2% — притом, что пульсация обычной лампочки накаливания может достигать и 20%.

Преимущества и недостатки

Несмотря на то, что филаментные лампы считаются относительно новой и передовой технологией, у них есть свои недостатки и преимущества.

К плюсам можно отнести:

• Полную совместимость со светильниками, в которых применяются традиционные — накаливания.
• Низкое потребление электричества.
• Привычный для покупателя внешний вид.
• Длительный срок службы.
• Высокую отдачу света, обусловленную прозрачностью стенок колбы и отсутствием дополнительных оптических элементов.
• Больший угол рассеивания света по сравнению со светодиодными лампами с радиатором.
• Меленький вес лампы – около 20-40 граммов.

Минусы:

• Колба делается из стекла и поэтому легко бьется.
• Отсутствие низковольтных моделей – такие лампочки рассчитаны на обычные электрические сети и стандартное напряжение в них.
• Диаметр цоколя не более 27 и не менее 12 миллиметров.
• Достаточно высокая стоимость.

чаще всего в быту используются филаментные светодиодные лампы с винтовым цоколем е27 и е14, поэтому их проще всего найти на прилавках магазинов. С цоколем е27 могут применяться везде, где и стандартные лампы накаливания – это самый распространенный тип цоколя. Цоколь е14 почти в два раза меньше, такие лампы используются в небольших светильниках, люстрах с большим количеством рожков, декоративных бра и других.

Краткий обзор производителей

На российском рынке в настоящее время представлено ограниченное количество брендов, которые предлагают потребителю качественные светодиодные филаментные лампы. Запомнить лучшие не составит труда, зато этот список поможет вам не ошибиться при выборе и убережет от покупки ламп сомнительного качества.

1. Osram. Немецкая компания, один из лидеров среди производителей светодиодного оборудования. Предлагает достаточно широкий ассортимент филаментных ламп, как классических форм, так и в виде свечи, шара. В том числе, компания производит диммируемые лампы – те, у которых можно менять уровень освещенности (эти лампы стоят дороже обычных).
2. Philips. Бренд, не нуждающийся в особом представлении, поскольку качество и высокие технические характеристики продукции данной компании и так всем известны. Филипс реализует как обычные лампочки с цоколем е27 или е14 и традиционной колбой, так и декоративные варианты: шарообразные, в форме свечи. При этом лампы данной фирмы стоят примерно в два раза дешевле, чем продукция Осрам.
3. Лисма. Мордовский производитель, чьи изделия также отличаются хорошим качеством, но при этом стоят немного дешевле, чем иностранные аналоги. Приятный бонус – гарантия 2 года на любую лампу.
4. Руслед. Отечественная компания – крепкий «середнячок». Выпускает лампы с традиционным винтовым цоколем е27 и низкой степенью пульсации (около 1-2%), которые в то же время имеют менее продолжительный срок службы, чем у иностранных конкурентов – 15000 часов. Эти мелкие недостатки вполне компенсируются демократичными ценами на продукцию.
5. Maxus. Еще один признанный лидер, на этот раз – украинский. Средний ценовой диапазон, высокое качество товара и гарантия 36 месяцев. Кроме того, Максус комплектует филаментные лампы компактными диммерами.

Если предпочитаете качество и долговечность, а цена не играет роли, то стоит отдать выбор первым 2 производителям. Если нужен баланс между ценой и качеством, отличным выбором станут филаментные светодиодные лампы фирмы Лисма или Руслед.

Видео

Специально для любителей заказывать товары с Алиэкспресс, видео обзор филаментной светодиодной лампы мощностью 6 Ватт, заказанной из Китая.

Перспективы и технологии

Как полагают эксперты, производство светодиодных филаментных ламп в ближайшие годы будет развиваться буквально ударными темпами. Во-первых, потому что их можно производить практически на том же оборудовании, что и обычные — накаливания. Во-вторых, производство филаментных достаточно выгодно из-за их высокой стоимости.

Приятная «внешность» и энергосберегающие качества делают светодиодные филаментные лампы привлекательными для потребителя. Она будет хорошо смотреться в обычной квартире, в тематическом кафе или уютном офисе. Есть данные, что в скором времени разработчики устранят самый большой недостаток таких лампочек– хрупкость колбы (применив для ее производства не стекло, а более современные прозрачные материалы), и тогда они быстро и легко завоюют рынок светодиодного оборудования не только в России, но и по всему миру.

Рынок технологий стремительно развивается, на рынке освещения это выражается во все более эффективных и вместе с тем эстетичных решениях, которые предлагают производители как комплектующих, так и готовых изделий. Основными тенденциями в развитии светодиодных источников света является с одной стороны совершенствование так называемых ламп-ретрофитов (модернизация предусматривающая добавление новой технологии или её свойств к более старым системам), с другой стороны – предложение законченных изделий со встроенными светодиодами, где меняется сам подход к использованию источника света – его больше не предполагается менять так часто, как меняли раньше лампы, он становится неотделим от основного светового прибора, замена ламп в принципе больше не требуется до выработки ресурса. Однако, стремительная замена всех осветительных приборов невозможна по ряду причин – это и высокие единовременные затраты, и невозможность закрыть сразу все дизайнерские направления - то разнообразие стилей и соответственно осветительных приборов под них с патронами для отдельных ламп, а также сама инерция сознания и привычка потребителей к идее покупки и возможности замены ламп.

Вследствие описанных причин сегмент светодиодных ламп также активно развивается и осваивает новые технологии. Одним из знаковых прорывов стал вывод на рынок принципиально новых – как по внешнему виду, так и по техническим характеристикам, ламп типа «филамент ».

«При выпуске продукции по какой-то новой технологии очень важно соблюсти баланс между желанием поскорее выпустить новый продукт и возможностью довести его до ума. Первые продажи таких лампн а российском рынке были начаты несколькими компаниями еще в начале 2014 года, то есть компания Feron не была первой, кто начал продавать лампы подобного типа. Однако мы вышли на рынок в момент, когда технология была уже достаточно нами изучена, и мы смогли наладить выпуск ламп, в качестве которых мы можем быть уверены. – говорит Марк Вайнтрауб, технический эксперт компании Feron - Сегодня уже год, как мы выпускаем лампы-филаменты и продаем на российском рынке, и за все это время по информации нашего сервисного центра по этой продукции практически отсутствуют обращения по браку. Значит, мы сделали все как надо.»

Лампы типы филамент по внешнему виду очень похожи на привычные нам лампы накаливания – та же стеклянная запаянная колба с металлическим патроном. Однако внутри располагаются так называемые «светодиодные нити » - на подложку, которая может быть металлической, сапфировой или стеклянной в зависимости от модификации ламп, монтируются массивы последовательно соединенных синих или УФ светодиодных кристаллов, соединенные между собой золотым проводником. Следует заметить, что на фабриках Feron все светодиодные нити после размещения светодиодов проходят тест на проводимость, для проверки качества соединений в светодиодной линейке. Сверху нить заливается силиконом, смешанным с желтым люминофором, что позволяет получить белое свечение. Содержание люминофора отвечает за температуру свечения – это легко видно невооруженным глазом – в лампах дневного света цветностью 6400К светодиодные нити лимонного ненасыщенного цвета, а в лампах теплого света цветностью 2700К нити почти оранжевые – это позволяет убрать больше синего спектра и получить свечение близкое к лампе накаливания. Все залитые «нити» также подвергаются проверке светоэлектрических параметров – проверяются световой поток, цвет свечения, падение напряжения.

Далее, электроды светодиодных нитей методом пайки подключаются к медным проводникам, которые впоследствии будут подключаться к устройству управления светодиодами (драйверу) лампы. Для сохранения герметизации колбы, проводники от драйвера пропускают через стеклянную ножку, которая герметично запаивается. В зависимости от конструкции и ваттности лампы допустимо различное расположение и количество нитей. После этого ножка с нитями помещается в стеклянную колбу, которая заполняется специальным газом на основе гелия, обладающим высокой теплопроводностью и текучестью. При помощи газа осуществляется отвод тепла от светодиодов; стеклянная колба с тонкими стенками хорошо проводит тепло, поэтому она и используется в качестве передачи тепла в окружающую среду. Колба запаивается по отработанной десятилетиями технологии, ведь процесс абсолютно идентичен запаиванию колбы при изготовлении ламп накаливания. После того, как колба готова, она соединяется с цоколем, в котором располагается драйвер. В светодиодных лампах Feron типа филамент используется IC-драйвер (высокочастотный импульсный драйвер), который позволяет снизить пульсации света до минимальных значений, что обеспечивает безопасность для глаз и здоровья человека.

Технологические особенности ламп типа «филамент»

Одной из главных особенностей и преимуществ подобной конструкции ламп является кривая сила света, максимально близкая к кривой силе света ламп накаливания, получаемая без использования каких либо дополнительных оптических систем, что позволяет с успехом применять ее в светильниках вертикального типа. Зажженные нити отлично смотрятся в открытых плафонах, с хрустальными люстрами и бра, а также подойдут на замену ламп накаливания в уличных садово-парковых светильниках, обладая при этом минимальным потреблением энергии и долгим сроком службы.

Отказ от использования вторичной оптики (линз, отражателей) позволяет значительно снизить потери светового потока в лампе. В результате, мы получаем более высокий световой поток чем в классических светодиодных лампах, поэтому такой показатель как световой поток на ватт потребляемой мощности (энергоэффективность) достигает в филаментных лампах 110 Lm/w, при том, что в прошлых поколениях LED ламп хорошим считался поток 80 Lm/w. Таким образом, мы повысили энергоэффективность почти на 40%.

Другой характерной особенностью ламп этой конструкции является использование газа в колбе – гелия, который за счет своей высокой текучести позволяет быстро отвести тепло от кристалла, при этом отвод тепла осуществляется со всей поверхности филаментного чипа . Быстрое охлаждение чипов имеет критическое значение для срока службы и качества работы светодиода, поэтому данная особенность гарантирует надежную работу лампы на протяжении долгого времени. К тому же это позволяет избавиться в конструкции от тяжеловесных радиаторов, а соответственно уменьшить вес и габариты самой лампы. При этом надо заметить, что лампа практически не нагревается по сравнению с лампой накаливания – до колбы можно легко дотронуться после нескольких часов работы без каких-либо последствий, то есть и в этом смысле лампа достаточно безопасна.

Кроме всех перечисленных преимуществ хочется отметить также высокий индекс цветопередачи филаментных ламп Feron – его значение не ниже 85, таким образом обеспечивается исключительная цветопередача.

«Серьезный подход к технологическим изысканиям, отслеживанию качества производства и комплектующих позволяет сегодня говорить о Feron, как об ответственном производителе, который заботится о своем потребителе. – говорит Дмитрий Комков, исполнительный директор компании Feron - совершенно очевидно, что заявленная нами миссия - быть лидерами по внедрению новых технологий и делать доступными для наших клиентов самые последние достижения в области светотехники – не просто красивые слова. Мы вполне успешно реализуем эти цели на практике».

Светодиодное освещение с каждым днём всё больше закрепляется на рынке световой продукции, за счёт своей практичности и экономичности самих светодиодов. Пользователю доступны различные светодиодные лампы любого формата, которые внешне могут не отличаться от аналогичных , что в свою очередь в некоторых случаях играет очень важную роль.

Человек может приобрести лампу с круглой колбой и стандартным цоколем Е27 или Е14 и установить её вместо устаревшего источника света. Лампа будет имееть такую же форму и принцип подключения, как и лампа накаливания. Благодаря работе ведущих инженеров фирм по производству светодиодной техники и развитию новых технологий, пользователю стали доступны инновационные . Данный вид освещения полностью копирует лампу накаливания, и пользователь если не уделит внимание источнику света, то не сможет даже заметить отличия. Такие лампы применяются повсеместно, заменяя собой устаревшие аналогичные источники света.

Принцип работы любой светодиодной лампы заключается в излучении светового потока специальным устройством, а именно светодиодом который имеет очень маленькие размеры. Как правило, светодиод имеет плоскую конструкцию, поэтому при излучении светового потока его рассеивания происходит на 180°, поскольку больший спектр просто напросто не позволяет обхватить конструкция. Филаментные световые модули имеют много отличий и принципиально разный подход в излучении светового потока. Основное отличие данных ламп заключается в том, что они используют светодиодные филаментные нити, которые способны излучать световой поток вокруг себя на 360°.

Разработчики светодиодного освещения при изготовлении модуля расположили в колбе лампы данные нити вертикально, таким образом, они могут быть очень длинными. К нитям в лампе подводятся контакты, обеспечивающие подачу электроэнергии. Светодиодные лампы, основанные на филаментных нитях, по видимым признакам отличаются от ламп накаливания лишь одной деталью, а именно, нить расположена в лампе накаливания горизонтально, а в светодиодной вертикально.

Филаментные светодиодные лампы имеют такое же строение и подсоединение к электросети по средствам цоколя Е14 , Е27 как и обычные светодиодные источники света однако их колба полностью прозрачная и пользователь может видеть всё внутреннее устройство лампы. В некоторых лампах у основания имеется специальный электронный модуль, который обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии на светодиодные нити. Данный модуль так же защищает лампу от скачков напряжения. Филаментные светодиодные лампы очень экономичные в плане потребления электроэнергии по сравнению с любыми источниками света, поэтому человек сможет извлечь большую выгоду, используя данный вид освещения.

От качественного освещения зависят уют и атмосфера в доме. Большую часть информации человек получает через зрение, поэтому свет в помещении имеет особое значение.

Расстановка и интенсивность освещения позволяют достичь необходимой обстановки. Важно учитывать и предназначение комнаты: на кухне и в гостиной нужен яркий свет, у камина подойдет полумрак, а за рабочим столом должно быть неяркое, но достаточное освещение. Необходимо грамотно подбирать лампочки для люстры и светильников. Они делятся на несколько видов:

• стандартные лампы накаливания;
• светодиодные;
• люминесцентные;
• филаментные (новый тип).

В светодиодных лампочках используются светодиоды. Сфера применения у них широкая: в быту, промышленности и для уличного освещения. Эта разновидность ламп является самым безопасным и экологическим источником освещения. При производстве и эксплуатации используются безвредные компоненты. В лампочках нет ртути, следовательно, при поломке или выходе из строя детали не представляют угрозы здоровью человека. Существует 2 типа устройства – цельные светильники и сменные лампочки.

Светодиодные лампочки обрели большую популярность, так как имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания и прочими типами.

Что такое филаментные лампы?

Эти виды ламп впервые были созданы 8 лет назад в Японии, в основе которых были светодиоды, а своим внешним видом они напоминали длинные лампы накаливания. Одновременно с этим, появилось и название FILAMENT, дословно звучащее на русском языке как «нить накаливания». Иногда встречается фраза «филаментные светодиодные лампы». Они изначально применялись в качестве декоративного освещения, так как их мощности было недостаточно для обеспечения требуемого светового потока. Вследствие этого, за пределами Японии, эти виды ламп не использовались.

Внешний вид филаментных ламп

Но забвение длилось не долго. Уже в 2013 году компании из Китая разработали мощные филаментные светодиодные лампы, которые не уступали обыкновенным лампам накаливания по количеству светового потока. Преследовалась цель создать практичную, эстетически красивую энергосберегающую лампу, которая совмещала бы в себе множество положительных качеств ламп (в особенности светодиодных) предыдущих поколений.

Устройство филамента

Теперь стоит уделить внимание устройству самого филамента. В его основе присутствует технология CHIP-ON-GLASS, которая широко используется в дисплеях мобильных устройств. Принцип действия такой технологии основан на применении подложки из неприродного сапфира, на котором располагаются очень маленькие светодиоды. Иногда в качестве основы используют экономный вариант – специальное стекло. В связи с тем, что подложка имеет прозрачную структуру, в ней можно размещать большое количество светодиодов, а они, в свою очередь, испускают свечение во все стороны.

Стандартный филамент – это стержень из неприродного сапфира или же стекла . Его размеры: диаметр до 2 мм, а длина до 30 мм . Благодаря современной технологии на нём расположено 28 светодиодов, соединенных последовательно. Светодиоды бывают синего или красного свечения, но общее их количество не превышает указанного. Они полностью заполнены слоем особого вещества люминофора, в основе которого имеется силикон. Один филамент использует мизерную мощность от 0,9 до 1,4 Вт. Нужную мощность легко получают при помощи расположения в колбе конкретного числа филаментов.

Параметры ФСЛ

Конструкция филаментной лампы

Основное достоинство новых энергосберегающих светодиодных ламп является упрощенная система распределения света, которая не имеет больших потерь энергии. Поэтому филамент, по сравнению с иными лампами подобного класса, является очень эффективным средством освещения, в том числе, в качестве . А всё потому, что отвод тепла в филаментной светодиодной лампе осуществляется за счёт специального газа, которым заполнена стеклянная колба. Этот газ (какие вещества входят в его состав пока неизвестно) имеет высокую степень теплопроводности. Поэтому за счёт этого газа и тонких стенок стеклянной колбы, температура нагрева лампы составляет не более 60 0 С.

Конструкция филаментной лампы

Филаментные светодиодные лампы используют напряжение постоянного тока, благодаря специальному драйверу, вмонтированному в цоколь в виде пластикового кольца. Именно за счёт этого драйвера происходит преобразование напряжения, что и позволяет экономить большое количество электрической энергии. Цоколи выполняют в стандарте как Е14, так и Е27, то есть они используют любые виды патронов осветительных приборов: люстр, потолочных светильников, бра и так далее. Кроме того, филамент включается мгновенно, что нельзя отметить у ламп накаливания, которым требуется время на нагрев спирали.

Плюсы и минусы филаментных ламп

Для начала стоит рассмотреть, какие имеются достоинства у этих светодиодных ламп:

• внешний вид напоминает длинные лампы накаливания, которые имели во все времена огромный спрос;
• значительная экономия электроэнергии и, как следствие, сокращение расходов на её оплату;
• отличная совместимость со всеми потолочными светильниками: как старого, так и нового производства;
• очень низкий порог пульсации света, что прекрасно сказывается на восприятии такого света органами зрения человека;
• разнообразие оттенков светового потока по цвету: дневной, тёплый, холодный (в зависимости от качества люминофора и его равномерности);
• не используется сложная система распределения света, дающая равномерное освещение;
• производство не требует дополнительных мощностей на перенастройку оборудования;
• внушительный срок службы энергосберегающих ламп (в пределах 50 тысяч часов работы);
• возможность регулировать степень освещенности при помощи диммера;
• утилизируется как бытовой отход;
• не вредит окружающей среде.

К недостаткам филаментных ламп относятся:

• небольшое место под расположение драйвера, что влечёт за собой использование более простой конструкции драйвера, имеющего повышенный показатель пульсации (иногда применяется миниатюрный драйвер, который имеет высокую цену);
• хрупкость колбы, в которой находится филамент;
• малая известность фирм, специализирующихся на выпуске подобного вида светодиодных ламп.

Как видно, что достоинств у филаментных ламп больше, чем недостатков, к тому же они не такие значительные.

Принцип работы светодиодных ламп

Лампочки такого типа подходят практически для любых светильников. Производители выпускают модели со всеми стандартными цоколями. Мощность лампочки не превышает 40 Вт.

Принцип работы светодиодных лампочек такой же, как и у ламп накаливания. Однако у них есть несколько преимуществ, отличающих их от других типов:

• более долгий период действия;
• сниженные затраты электроэнергии;
• высокая яркость, так как энергия не тратится на нагрев корпуса;
• отсутствие вредных веществ, что делает лампочки экологически чистыми.

Иногда свет направлен в одну сторону, а не рассеивается равномерно по всему пространству. Это свойство можно использовать при разработке плана освещения. В начале работы светодиоды ярко освещают помещение. Со временем их способности снижаются, и яркость падает. Число и размеры светодиодов в устройстве может сильно варьироваться, в зависимости от типа лампочки. Стекло матовое, что способствует лучшему рассеиванию света и отсутствию контакта с посторонними предметами. Производитель указывает характеристики лампы: цветовая температура, срок эксплуатации, мощность и класс энергоэффективности.

Строение светодиодной лампы

• Рассеиватель – полусфера, которая способствует равномерному распределению света. В качестве материала используется прозрачный или полупрозрачный пластик, или матированный поликарбонат. Благодаря этому лампочка не разбивается при падении. Нагрев рассеивателя минимальный.
• Светодиодные чипы – от них зависят все характеристики света. Их количество и формы могут отличаться разных моделей. Светодиоды устанавливаются в матрице. Если один диод вышел из строя, вся лампа перестает работать.
• Печатная плата – при изготовлении применяют алюминиевые сплавы, что позволяет отвести тепло от диодов, которые будут лучше функционировать.
• Конденсатор – уменьшает пульсацию по напряжению.
• Драйвер – стабилизирует входное напряжение. Чаще всего они встраиваются в корпус лампы, однако есть модели с выносными драйверами.
• Полимерное основание – защищает корпус от перебоев электрического тока и человека от удара. Упирается в цоколь.
• Цоколь – обеспечивает подключение к патронам. Изготавливается из латуни, покрытой никелем. Это сочетание дает дополнительную защиту от дефектов и коррозии.

Вредны ли светодиодные лампы

Лампочки такого типа изготовлены из экологически чистых материалов. Важно знать, что далеко не все производители добросовестно относятся к безопасности.

Освещение, полученное от светодиодов, может повлиять на зрение. При покупке следует обратить внимание на характеристику “цветовая температура”. Человеческий глаз особо чувствителен к синему спектру. После длительного пребывания под светодиодным светом, зрение может ухудшиться. Для детей особую опасность представляет белый спектр, так как их глаза находятся на стадии развития.

Будущее развитие филаментных ламп

Недавно в Китае использовались светодиодные лампы, имеющими длинные филаменты, но в этом направлении они в серийное производство не пошли. Зато в полной мере началось замещение рефлекторных ламп филаментными. Учитывая явные положительные свойства нового продукта на рынке электротоваров, можно с уверенностью сказать, что за этими энергосберегающими лампами будущее. Они имеют отличное сочетание новой технологии и физические свойства газа по отводу тепла из ламп, благодаря чему филамент будет применяться как в промышленности, так и в быту. К тому же, необязательно придерживаться стандартного вида колбы лампы. Можно использовать длинные филаменты, сделав под них новую колбу.

Производителю удалось поместить плату электроники в цоколь лампы, даже в такой маленький, как у E14

В настоящее время ведется усиленная борьба за каждую возможность сократить потребление электроэнергии и снизить до минимального предела её перерасход. Вот поэтому актуальным остаётся вопрос энергосбережения путём применения новых технологий в освещении домов, офисов, складов, торговых залов, промышленных предприятий и иных помещений. Кроме эффективного расходования электрической энергии на первый план выходят: экологичность, простота конструкции и низкая себестоимость при производстве товара.

Не удивительно, что в скором времени все виды филаментных энергосберегающих ламп будут применяться повсюду и это условие станет обязательным для организаций всех форм собственности. Не так давно стали вестись разработки по модернизации филаментных ламп, которые заключаются в создании новых небьющихся колб для них. Основным материалом, заменяющим стекло, станет поликарбонат.

Он снизит себестоимость 1 единицы энергосберегающей лампы, увеличит прочность изделия, а также позволит рационально распределить теплообменные процессы.

Теперь и в Российской Федерации существуют собственные заводы по производству такого типа ламп, которые, несомненно, создадут достойную конкуренцию всем остальным энергосберегающим лампам.