Что значит филаментная лампа?

Филаментные лампы. Из чего состоят и как устроены, и при чем тут Нобелевская премия и люминофор

Обычно, у домовладельцев количество ламп больше, чем у горожанина — в освещении нуждается дом с несколькими комнатами, второй этаж (а у кого и третий), подсобные помещения, постройки, крыльцо.

А из-за того, что напряжение в сельской местности нестабильно, то обычные лампы накаливания не выполняют своих задач — если напряжение занижено, то световой потом этих ламп сильно падает, а если завышено, то только успевай их заменять на новые. Так, из-за того, что в один момент напряжение у нас поднялось до 275-ти вольт, деревянный потолок в комнате над плафоном стал дымиться.

В общем, с появлением новых типов ламп, лампам накаливания теперь не место в деревне. Чем же их заменить? Энергосберегающие отпадают сразу, кроме экономии энергии у нет нет преимущество перед светодиодными. Выбор в их пользу был очевиден, и я заменил все лампы накаливания на светодиодные.

Конечно, эстетика пострадала, ведь светодиодные лампы имеют размер больше, чем накаливания, их не установишь в каждый светильник, да и вид у них неказистый, но то, что они работают в широком диапазоне напряжений, что при его скачках не мигают, мгновенно включаются на морозе, перекрывает их недостатки. Тут я опускаю мерцание и качество светового потока.

Используя светодиодные лампы в большом количестве и разных их типов, из недостатков я бы хотел отметить такие, как постепенно появляющийся от них запах, его источает пластмассовый корпус от нагрева, так как производители, стремясь к удешевлению и миниатюризации своих изделий совершенно не заботятся об отводе тепла от ламп. Канули в лету светодиодные лампы с радиаторами внутри и в металлическом корпусе:

Старые светодиодные лампы в металлическом корпусе

В принципе, большинство электронных компонентов лампы рассчитаны на бесперебойную работу при высокой температуре — 100-120 градусов, но вот для пластика лампы это испытание и он начинает понемногу темнеть и распадаться с образованием неприятного запаха, отравляя воздух вокруг:

Потемнел не только корпус, но даже и пластина-радиатор, к которой припаяны светодиоды

А в некоторых лампах температура была настолько высокая, что вытекала некая жидкость внутрь колбы лампы:

Таинственная жидкость, вытекающая из лампы при её работе

Именно поэтому плафоны для этих ламп в идеале должны быть повернуты вверх, чтобы предотвратить скопление горячего воздуха около корпуса светодиодной лампы. И не рекомендуется применять закрытый тип светильника для мощных светодиодных ламп.

Понять, как снизилось качество производства ламп, достаточно по их весу:

Лампа выпущенная несколько лет назад. Мощность 10 Вт

А теперь взвесим современную светодиодную лампу мощностью 12 ватт:

Светодиодная лампа купленная недавно. Мощность 12 Вт

Понятно, в какую сторону идет оптимизация в угоду снижению стоимости ламп.

Но все изменилось, когда я увидел её:

Филаментная светодиодная лампа

Филаментные лампы — это светодиодные лампы выполненные в форм-факторе лампы накаливания, иногда их производят в цехах, где раньше производили лампы накаливания, используя модернизированное оборудование. Электронные комплектующие завозят из Китая.

А само название филаментная происходит от английского слова — «filament», что в переводе означает нить. Вот так усилиями маркетологов светодиодная лампа превратилась в загадочную филаментную. Колбы у них бывают двух видов — из стекла и, реже, поликарбоната.

Давайте посмотрим как она устроена. Для этого снимем цоколь лампы:

Драйвер филаментной лампы

Видим, что в цоколе лампы расположен «драйвер» — блок питания для светодиодов. Чем дороже лампа, тем качественней драйвер, тут действуют все правила, как для обычных светодиодных ламп.

В данном случае видим, что на электролитическом конденсаторе стоит маркировка 105, это обозначает его предельную рабочую температуру в 105 градусов Цельсия, и косвенно говорит о качестве комплектующих. Это самое высокое значение. Мне встречалась маркировка и 95 градусов.

Поскольку мощность лампы невелика — 6 Вт, то блок питания упрощен, отсутствие некоторых элементов не влияет на качество работы лампы. При съемке на видеокамеру она не мерцает.

Теперь снимем (разобьем колбу) и рассмотрим устройство филаментов — диэлектрических полосок с нанесенными на них светодиодами, покрытыми слоем люминофора:

Филаменты

Все филаменты внутри лампы соединены последовательно:

Соединение филаментов

Напряжение питания каждой нити в данном случае порядка 60-70-ти вольт. Каждая нить имеет мощность 1.5 Ватта.

Преимущество филаментных ламп заключается в том, что:

Во-первых, они выполнены из стекла и металла, что экологично — от лампы нет никаких запахов, температура ее корпуса не превышает 50-60 градусов. Да и природа пластиком не засоряется.

Во-вторых, угол излучения у филаментной лампы такой же, как и у лампы накаливания — она светит во все стороны.

В-третьих, сам корпус лампы вписывается в любой светильник.

То есть филаментная лампа это полноценная замена лампе накаливания и по форме, и по характеристикам. Так как свечение филаментов максимально приближено к свечению нити накаливания.

В филаментной лампе применено оригинальное решение по отводу тепла от светодиодов, как видно внутри неё нет никаких радиаторов, тепло, выделяющееся при работе филаментов, отводится с помощью инертного газа, чаще гелия, к стенкам колбы лампы.

Рассмотрим филамент поближе:

Филамент

Как я писал выше, филамент это диэлектрическая подложка с нанесенными на неё светодиодами синего свечения. Почему синего? Очень просто, светодиодов белого свечения не существует. Белый свет можно получить лишь с помощью синего светодиода.

Создание синего светодиода было сложнейшей задачей. И за изобретение синего светодиода была вручена Нобелевская премия, настолько непростая была работа. Это заняло почти 10 лет. Только представьте, сколько в сторублевой лампе интеллектуальных затрат!

Но как же нам получить тогда из синего белый свет? Тут нам на помощь приходит люминофор желтого цвета. Люминофор — это вещество преобразующее излучение одной длинны волн в другую. Поскольку люминофор это порошок, то чтобы нанести его на светодиоды его размешивают в веществе подобном прозрачному герметику, которым и покрывают светодиод, вот как это выглядит в обычном светодиоде:

Светодиоды в светодиодной лампе. С одного я удалил люминофор (с кристаллом)

Удаляем люминофор с филамента:

Подложка со светодиодами

Как видно на фотографии, светодиодов на данной подложке 24 штуки и все они включены последовательно, отсюда и такое высокое напряжение питания филамента.

Необязательно все светодиоды на филаменте должны быть синего свечения, если нужен теплый спектр излучения, то на подложку добавляют небольшую часть красных светодиодов.

И напоследок, какие же минусы у филаментных ламп? Для меня это то, что они полностью не ремонтопригодны.

Как и их предшественники, лампы накаливания, в случае неисправности филаментная лампа просто утилизируется. Есть еще один минус, но это касается недорогих филаментных ламп, это то, что диапазон напряжения их работы не такой большой, как самых дешевых обычных светодиодных ламп. Он лежит в диапазоне 175-250 вольт. Это вызвано тем, что сложно в небольшом объеме цоколя уместить качественный драйвер для светодиодов.

Еще один минус, это то, что все светодиоды в лампе соединены последовательно и с выходом одного выходит из строя вся лампа.

Но тем не менее, я заменил во всем доме лампы светодиодные на филаментные.

Филаментные лампы разных типоразмеров

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Что такое филаментные лампы Томича (led filament)?

Светодиодные лампы очень популярны и потребляют мало электроэнергии, но для некоторых светильников их внешний вид не подходит. Особенно касается хрустальных люстр и бра. В таких случаях лучше приобрести светодиодные лампы filament.

Филаментные лампы что это такое?

Это вид светодиодных ламп, которые внешне максимально приближены к лампам накаливания. Они имеют полностью прозрачную стеклянную колбу и цоколь, а внутри расположены светодиоды вместо нити накала.

Филамент – основной функциональный элемент такой лампы, представляет собой светодиодную полоску особой конструкции. Внешним видом филаменты напоминают нить, потому некоторые так их и называют — лампочки на светодиодных нитях.

Из чего состоит светодиодная нить?

Рассмотрим более подробную структуру такого типа LED – Filament. Дословно на русском языке это слово звучит, как нить накала. Состоит из трёх слоев:

1. Стеклянное или сапфировое основание;
2. 28 светодиодов синего свечения. Иногда, для получения более тёплых оттенков, часть синих светодиодов заменяются красными, в пропорции 1 к 3;
3. слой люминофора, который обеспечивает свечение белого цвета необходимой цветовой температуры.

светодиодные нити (филаменты) крупным планом

В среднем мощность одного филамента – порядка 1Вт, а напряжение – от 60 вольт. Такое напряжение питания не позволяет производить низковольтные лампы со светодиодными нитями.

Филаментные лампы выдают довольно сильный световой поток, сравните его с другими типами из таблицы. Филаменты выпускаются в весьма узком диапазоне мощностей – от 4 до 8 Вт.

Тип лампы	Потребляемая мощность, Вт	Светоотдача, Лм/Вт	Световая температура, К	Срок службы, часов
Лампа накаливания	10-500	9-19	2700	1000
Люминесцентная энергосберегающая (КЛЛ)	15-80	40-80	До 6500, в зависимости от исполнения	40 000
Светодиодная LED лампа	3-30	100-120	До 6400, в зависимости от исполнения	50 000
Филаментная LED лампа	4-8	120-140	До 4500	30 000

Корпус филаментных ламп совершенно отличается от светодиодных, в привычном их виде. Филаментные в точности повторяют конструкцию лампочек накаливания, что позволяет отечественным производителям делать их на тех же производственных линиях, что и накаливания. О том, какие последствия влечет за собой такое исполнение, мы расскажем ниже.

Конструкция филаментной лампы Томича

Лампа с нитевыми светодиодами состоит из:

• Цоколя, обычно E27 или E14;
• стеклянная колба;
• внутри колбы расположена стеклянная ножка и проводники для питания филаментов;
• филаментные светодиоды;
• драйвер, который расположен в цоколе.

На фото подробно рассмотрена конструкция производителя Rusled. Они продают свою продукцию под название «лампочка Томича».

Это изделия отечественного производства, они нацелены на замещение импортной продукции. Даже в своем названии проводят аналогию с лампой «Ильича». Лампа Томича — это своего рода новый шаг в развитии бытового освещения.

Кроме «Томича» на территории нашей страны производство есть в Саранске – на заводе «Лисма». Как заявляют рекламные ролики: «Единственная в РФ производственная линия лампового стекла и цоколей».

При этом в России нет мощных предприятий способных наладить выпуск подобных светодиодов, поэтому LED-комплектующие импортируют из Китая.

В обычных светодиодных лампах драйвер размещен на плате, для которой в корпусе достаточно много места. Это позволяет использовать схемы высокого качества и уровня сложности, с целью снижения коэффициента пульсаций.

В случае с размерами драйвера лампы filament led есть ограничения – его плата очень маленькая и должна вмещаться в пределах полости цоколя. Взгляните как это выглядит в жизни.

В таком маленьком пространстве конструкторам удалось разместить все необходимые детали. Качественные лампы не пульсируют или их пульсации крайне малы и находятся в пределах допустимого.

Естественно, бюджетные лампы зачастую оборудованы обычной схемой питания на гасящем конденсаторе, как и в случае с пластиковыми классическими светодиодными лампами. Это дает слишком пульсирующий свет, что крайне вредно для вашего здоровья.

Схема драйвера

Драйвер выполняется обычно по подобной схеме. Вместо предохранителя F1 может использоваться низкоомный резистор (до 20Ом) средней мощности (до 1Вт).

DB1 – это выпрямительный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение до 400-1000В. E2 – конденсатор сглаживающий пульсации диодной моста, E1 – дополнительный конденсатор для питания микросхемы. SM7315P и подобные – это микросхема драйвер, сердце всей цепи.

Его устройство включает в себя ШИМ-контроллер, цепи обратной связи по току (различные мультиплексоры, компараторы и другие элементы. Они сравнивают значение номинального тока и реального, после чего дают сигнал ШИМ-контроллеру на изменение коэффициента заполнения управляющих импульсов). ШИМ управляет силовым ключом (n-MOS скорее всего). Силовой ключ расположен в корпусе микросхемы, поэтому на плате его вы не найдёте.

R1 – датчик тока, позволяет изменить силу тока в цепи светодиодов. Чем больше его номинал – тем меньше ток.

L1 – накопительная индуктивность, благодаря которой происходит преобразование напряжения.

D1 – диод, необходимый для работы преобразователя.

E3 – конденсатор, фильтрующий выходные пульсации.

R2 – резистор, обеспечивающий минимальную нагрузку для преобразователя.

В целом, контур образованный из L1, D1 и транзисторного ключа, встроенного в микросхему, представляет собой типовую схему импульсного понижающего преобразователя. Упрощенный вариант такой схемы изображен на следующем рисунке.

Особенности конструкции

Как я часто пишу – светодиоды греются. При этом нагрев происходит настолько сильный, что некоторые чипы не могут проработать и минуты без дополнительного теплоотвода. У мелких светодиодов в SMD-корпусах тепло отводится через их контактные площадки.

Мощность одного филамента около 1 ватта. Взгляните на SMD-светодиоды – на каждый ватт их мощности, нужно 25-30кв.см. площади радиатора. Отсюда возникает интересный вопрос, связанный с охлаждением филаментов.

Мощность филаментной лампы можно определить по её внешнему виду, а именно по количеству нитей. 1 нить — 1Вт.

Как охлаждаются филаментные светодиоды?

Во-первых, филамент – это не цельный мощный светодиод, а лишь матрица. Тип матрицы в этом форм-факторе на англоязычных ресурсах называется «COG» или «Chip-on-Glass». На русском языке это что-то вроде «Матрица на стеклянной основе».

Во-вторых, раз уж это матрица, значит на ней есть множество мелких светодиодов. По отдельности они выделяют очень мало тепла, так как они маломощные. Приблизительный расчет:

1 Вт / 28 светодиодов = 0,036 Вт/светодиод

Для отвода тепла нужен носитель. Производители заполняют колбу филаментных ламп хорошо проводящим тепло газом. Одни источники заявляют, что этот газ — гелий, в рекламных видео о лампочках томича говорится о специальной рецептуре газов. Однозначной информации по этому поводу нет.

Благодаря такой конструкции нагрев филаментной лампочки слабый – порядка 50-60 градусов. Вы смело можете использовать их в светильниках с бумажными, тканевыми и пластиковыми абажурами. Нагрев самой нити филамента доходит до температур свыше 100 градусов. Современные светодиоды способны работать и при температурах КРИСТАЛЛА в 120 градусов, а корпус имеет значительно меньший нагрев.

Распространение филаментов

После появления филаментных ламп – спрос на них начал расти и постепенно дошел до уровня обычных светодиодных изделий. Причина этому проста – их дизайн и возможность добиться большого угла свечения, без использования дополнительных оптических систем.

У стандартных светодиодных ламп, в пластиковом корпусе, угол излучения до 170 градусов. У филаментных же доходит до 300 градусов.

Такого угла свечения получилось достичь благодаря стеклянной прозрачной колбе и расположенных по кругу филаментов. Некоторые модели имеют нестандартные формы и способ расположения филаментов (под углом, крест на крест, S-образно), для обеспечения более равномерного освещения.

Сравнительная таблица филаментнов от разных производителей

Если решили покупать — обратите внимание на производителя. Заявленные параметры у всех отличаются и зачастую завышен процентов на 10.

Модель лампы	Цена, $	Заявленная мощность, Вт	Световой поток, Лм	Аналог лампы накаливания, Вт	Срок службы, часов
Maxus филамент A60	4-5	8	800	60	30000
VIDEX NeoClassic (Filament) A60FA 2200K	3-4	7	630	55	40000
Philips LEDClassic A60 WW CL D APR	7-8	7,5	806	70	15000
OSRAM LED RF CL A60 2700К	6-7	6	806	75	15000
Лисма СДФ-8Вт	5	8	780	75	30000
Лампа «Томича» СА 220-8	3-5	8	800	75	15000

Как вы можете понять из таблицы, изделия разных производителей выдают различное количество света при одинаковой мощности. Это связано с тем, что они получают различный удельный световой поток (Лм/Вт) с каждого ватта мощности светодиодного светильника.

Это вызвано различными поставщиками материалов или схемотехникой и режимами работы драйвера.

Проблемы нитевидных светодиодов

Колба, выполненная из стекла бьется. Хоть и форма колбы придаёт ей большую жесткость, и способна выдержать некоторую нагрузку, но все же она бьется. Рассеиватель стандартной светодиодной лампы гораздо прочнее. При этом битая филаментная лампа может сохранить свою работоспособность, что вы можете увидеть на фотографии.

Также сохраняется высокая вероятность поражения электрическим током, при прикосновении к токоведущим частям.

Этот вопрос прорабатывается производителями, ведутся работы по внедрению колб из поликарбоната, что повысит прочность и снизит стоимость продукта.

Бюджетные филаментные лампы не работают заявленные сроки в 15 000 и более часов, по причине низкого качества комплектующих. Лампа либо просто перестает включаться, либо начинают мерцать или перестают светиться отдельные нити.

Филаментные лампы в отличии от классических моделей светодиодных ламп, не поддаются ремонту, что является еще одним минусом в этой конструкции.

Может вы заметили еще какие-то достоинства или недостатки? Поделитесь в комментариях.

Преимущества филаментных ламп

• Равномерное свечение во всех направлениях;
• низкая рабочая температура;
• хорошо выглядят, можно использовать в открытых и прозрачных светильниках;
• утилизируются как бытовые отходы;

Недостатки

• Цена выше чем у обычных;
• хрупкая стеклянная колба;
• не пригодны для ремонта;
• при выходе из строя отдельной филаменты – создает дискомфорт и мигания;
• разброс по качеству и выбраковка в разы большая, чем у пластиковых аналогов;
• производятся только для сетей 220 вольт;
• доступно два цоколя – E27 и E14;

У светодиодных ламп филаментного типа есть свои плюсы и минусы, однако минусов на момент написания статьи больше чем плюсов. Это не значит, что нужно забыть об этих лампах, просто нужно учитывать для чего вы её покупаете.

Филаментные лампы неплохо подойдут как источник света для настольных светильников, а также в декоративных целях. Они практически холодные во время своей работы. Репутацию филаментных ламп портит низкосортная продукция недобросовестных китайских производителей.

Филаментная лампа что это такое

Филаментная лампа внешне неотличимая от лампы накаливания, в которой вместо нити накаливания используется светодиодная нить. Первоначально их даже так и называли – светодиодные лампы накаливания, хотя некоторые предпочитают называть их “ретро лампы”. Филаментные лампы совмещают в себе плюсы ламп накаливания и светодиодных ламп.

Филаментные светодиодные лампы что это такое

Изначально их выпускали только для декоративных целей, никто и не думал такими “светлячками” делать полноценную замену нормальному освещению. Объяснялось это их маленьким световым потоком.

Однако все изменилось в 2013 году. В этот период сразу несколько китайских компаний вывели на рынок филаментные лампы со световым потоком, эквивалентным обычным лампам накаливания в 60Вт.

Филаментная нить что это такое

Что же такое этот самый филамент, который запрятан в стеклянной колбочке? Филамент – это стержень из искусственного сапфира или керамики, но чаще всего стекла.

В буквальном переводе filament – это нить.

На этом стержне размещаются миниатюрные светодиоды, которые соединяются между собой тончайшей золотой проволокой, образуя таким образом последовательную цепочку. Это что-то вроде светодиодной ленты в миниатюре.

Светодиоды находятся так близко между собой, что в рабочем состоянии вся нить светится равномерно. Никаких отдельных точек не видно. На концах стержня припаяны контакты для подачи напряжения.

Сверху вся эта конструкция покрыта специальным составом – люминофором. Он преобразует синий свет кристаллов светодиодов в белый и отвечает за цветовую температуру источника света (теплый, холодный).

Все филаментные нити крепятся на стеклянной ножке, со штенгелем в виде трубки. Помимо крепежных функций, через это устройство откачивают воздух из колбы. Через эту же ножку проходят проводники для подачи напряжения.

Цветовая температура

Цветовую температуру свечения филаментной лампы можно легко определить по оттенку люминофора, даже не вкручивая лампочку в патрон люстры:
• лимонный оттенок нитей – 4500К (нейтральный белый свет);
• насыщенный желтый цвет – 3000К (теплый белый);
• насыщенный оранжевый – 2350К (еще более теплый).

Мощность

Просто взглянув на филаментную лампочку можно тут же узнать ее примерную мощность.

Потребляемая мощность одной филаментной нити, как правило, составляет 1 ватт.

Не доверяйте лампам, которые обещают бОльшее количество ватт, не соответствующих количеству нитей. Всегда руководствуйтесь правилом – сколько нитей, столько и ватт. Если их больше, то это означает что внутри либо неэффективный драйвер, либо светодиоды работают в жестком режиме и быстро сгорят.

Даже многие известные бренды на лампочках малой мощности прописывают срок службы в 15 000 часов и более, а для мощных, всего 10 000 часов.

К сожалению, мощность всех филаментных ламп ограничена объемом колбы. Конечно, теоретически вы туда можете запихать 20-30 стержней, но светиться они у вас будут всего несколько секунд.

Малое пространство и небольшой объем газа в нем, просто не успеют оперативно отвести образовавшееся тепло и светодиоды моментально перегреются. Понадобятся колбы совершенно других форм и размеров.

Поэтому филаментные лампочки привычных габаритов А60 стараются не делать большой мощности. Экономия здесь не причем. Все дело в технической составляющей и ограничениях по перегреву.

Запомните, филаментные лампы формата свеча или шарик, не могут соответствовать своим заявленным характеристикам, если их мощность превышает 9 Вт.

Реальные показатели будут раза в два меньше указанного на упаковке. 11 ваттные модели по люменам и уровню освещения не заменят вам полноценные 80-100 Вт, которые дают простые лампы накаливания.

Они будут соответствовать максимум 60 Вт. То же самое относится и к индексу цветопередачи CRI. В лучшем случае он будет превышать показатель 80, но никак не CRI>90.

Вот таблица наиболее распространенных тип ламп, их максимальная мощность и световой поток, которые они способны выдать.

Каждый раз, когда вы видите в магазине лампочку, на упаковке которой будут написаны показатели превышающие эти измерения, знайте – вас дурят. Это чистый маркетинг и гонка производителей.

Напишешь на своем изделии 7Вт, а рядом будет стоять конкурент с надписью 9Вт, причем за те же деньги, то 9 из 10 купят именно его продукцию, а не твою. 99% потребителей попросту не имеют соответствующих приборов для измерений и проверки. Им главное, чтобы изделие служило подольше.

Некоторые производители, дабы их не обвинили во лжи, на упаковке сознательно пишут — не мощность 10 Вт, а МОДЕЛЬ 10 Вт!

Драйвер

Так как лампочка все же светодиодная, никак нельзя обойтись без драйвера, его запрятали в цоколе. Драйвер необходим для снижения силы тока до рабочего уровня светодиодов.

Из чего обычно состоит качественный драйвер?
• выпрямитель диодного моста;
• сглаживающие конденсаторы;
• микросхема импульсного регулятора тока с элементами обвязки (дроссель, диод, сопротивление и высокочастотный конденсатор).

Как работает вся эта схема? После подачи напряжения ток поступает на цоколь светильника (его нижний контакт). Проходя через предохранитель (F1), он выпрямляется диодным мостом (DB1). Из переменного тока мы получаем постоянный.

Далее вступают в дело конденсаторы (С1-С2) и дроссель (L1). Они сглаживают ток.

Дойдя до микросхемы (U1), он опять проходит преобразование и превращается в высокочастотные импульсы, которые сглаживаются конденсатором. Пробежав всю эту цепочку, ток наконец проходит через светодиоды филаментов и возвращается обратно в сеть.

Стабилизация тока, протекающего через филаменты, происходит через микросхему регулятора с помощью измерительного сопротивления (RS1).

Отвод тепла и нагрев

Так как светодиоды в процессе работы сильно греются, необходимо оперативно отводить от них тепло. В старых светодиодных лампочках это делается через массивные радиаторы, которые существенно увеличивают габариты изделия.

А в филаментных внутри колбы закачан инертный газ на основе гелия. Он то и способствует быстрой передаче тепла от кристаллов к стеклянным стенкам и далее в окружающее пространство. Без газа и стекла сами стержни разогреваются весьма заметно.

А вот оперативный отвод тепла и большая площадь стеклянных стенок, по сравнению с площадью самих светодиодов, позволяют филаментному источнику света не нагреваться более 50-60 градусов.

Светоотдача и мертвая зона

Помимо малого нагрева филаменты обладают еще одним преимуществом – высокая светоотдача. Он доходит до 120 Лм/Вт.

При этом угол рассеивания лампочек достигает 360 градусов. В то время как в обычных светодиодных он не превышает 120-270 градусов.

Говоря про большие углы освещенности, многие почему-то умалчивают, а может и не знают, про так называемую “мертвую зону”.

Когда филаментная лампочка висит вниз колбой, у нее по центру появляется пятно, которое раза в два темнее, чем весь освещаемый периметр. Диаметр пятна достигает 50см на удалении в 1,5 метра от самой лампочки.

Форма пятна – это четырехлистник, который образуется от нитей светодиодов сходящихся наверху вместе. Чем он шире, тем больше это пятно.

Плюсы и минусы филаментных ламп

Помимо преимуществ стоит упомянуть и о недостатках, а их не так уж и мало.

Во-первых, это цена. Она высокая из-за дорогих миниатюрных драйверов, которые по причине ограниченного пространства нужно как-то умудриться запихнуть в цоколь.

Из-за маленького драйвера возникают проблемы с фильтром. А отсюда повышенные пульсации света.

Вот к примеру сравните, старую добрую светодиодную лампу на технологии SMD и современную филаментную. У старых один драйвер был такого же размера, как колба у филаментной.

Обязательно проверяйте пульсации при покупке. Иначе повесите такие лампы у себя в зале и спальне как основной источник света, а затем будете мучиться с глазами.

Если подходить к этому вопросу по всей строгости закона, то лампы с плохими показателями коэффициента пульсации, вообще не имеют права даже находиться на прилавках магазинов. Постановление правительства России №1356 “Требования к осветительным приборам и осветительным лампам” запрещает продажу источников света с пульсацией более 10% и CRI Отзывы

Отзывы на филаментные светодиодные лампы довольно противоречивы:

Это мои первые филаментные лампы в использовании, покупались по принципу самых мощных в магазине, оказались в наличии такие, Gauss LED Filament Graphene E27 150W. Специально отзывы не читал, покупка была спонтанная. В результате уже 8 месяцев ежедневной работы по 10 часов минимум. Продолжают работать и радовать очень приятным светом без частотной модуляции.

Купил сначала одну лампу, очень понравился свет, мягкий. При незначительном изменении напряжения в сети, особенно вечером, обычные светодиодные лампы мерцают, а эта, о, Боже, светит изумительно. И я решился, купил еще 10 штук. Прошел месяц и лампы начали выходить из строя. Вначале начинает изредка мерцать одна пара светодиодов, а через некоторое время тухнет вовсе. Издает слабый писк и еле видно свечение диодов.

Красивые светодиодные лампы в ресторан

Кроме обычной прозрачной колбы иногда можно встретить модели со специальным напылением. Оно создает более мягкое и теплое освещение.

Кроме прямых нитей, выпускаются модели с дугообразной и спиральной формой. Они дороже и их чаще всего используют в качестве декоративной подсветки под Новый Год.

Филаментные лампы идеально подходят для хрустальных светильников и люстр. В них как раз-таки важен нитевидный источник света, который при отражении будет играть на гранях хрусталя. Матовые экономки в таких люстрах смотрятся нелепо. Свет получается “мертвый”, а висюльки не сияют.

На сегодняшний день можно точно сказать, что за филаментами не стоит будущее развитие светотехнической индустрии. Да, они напоминают привычные нам лампочки Ильича, приятно смотрятся в интерьере, но все таки подобная имитация ламп накаливания, это в первую очередь большой-большой компромисс.

Что такое филаментные лампы и в чем их особенность

Филаментные лампы относятся к светодиодным источникам света, однако внешне и конструктивно существенно отличаются от них. По виду они практически идентичны обычной лампочке накаливания (ЛН). Филаментные светодиодные лампы (ФСЛ) вобрали в себя все лучшие свойства, присущие матричным ЛЭД-лампам и традиционным ЛН. Назначение производимых осветительных приборов – замена неэкономичных источников света устройствами, изготовленными по передовым технологиям.

Из чего состоит филаментная светодиодная лампа

В качестве источника света в ФСЛ использована светодиодная нить – филамент. Технология изготовления впервые была опробована при производстве экранов мобильных устройств. На прозрачную основу (подложку), выполненную из стекла или искусственных сапфиров, устанавливаются миниатюрные светодиоды в количестве 28 шт., которые последовательно соединяются между собой. Сверху элемент покрывается люминофором – веществом, способным преобразовывать поглощаемую энергию в световое излучение – люминесцировать.

Устройство нити филаментной лампы

Один такой фрагмент длиной 3 см может иметь мощность от 0,8 до 1,3 Вт. Поэтому в лампах одновременно применяются десятки элементов. Использование этой технологии позволяет получить светодиодную нить, излучающую свет во всех направлениях. Это является главным отличием лампы накаливания и филаментных ламп от традиционных матричных светодиодных светильников, которые освещают только одну полусферу.

Разновидности

Чаще всего в быту и в ретро светильниках используются лампы с цоколем Эдисона – Е27. Чтобы полностью перейти на филаментные, производители решили выпускать изделия под традиционный патрон. Это позволит не менять светильник. В многорожковых люстрах и настенных осветительных приборах с цоколем e14 тоже имеется возможность применять филаментные источники света.

Многие потребители привыкли управлять яркостью ЛН с помощью установленных диммеров. Для филаментных ламп такие устройства не подходят, т. к. вызывают мигание и самопроизвольное включение светильника. Регулировка яркости светодиодной нити происходит несколько иначе. Для этого используется специальный диммер.

Монтаж некоторых видов устройств предполагает дополнительную проводку. Устанавливаться диммер может как вблизи источника света, так и в коробке выключателя. Чаще всего управление происходит при помощи радиосигнала, передаваемого пультом управления.

Конструкция филаментной лампы

Устройство филаментного источника света во многом аналогично с конструкцией традиционной лампы накаливания. Блок, состоящий из LED-нитей, закрепляется на токоподводящих электродах, которые, в свою очередь, впаяны в стеклянный изолятор аналогично лампе накаливания. Все это помещено в герметичную прозрачную колбу, наполненную газом. В отличие от матричных светодиодных ламп в филаментных аналогах избавились от громоздких радиаторов.

Питание на LED-нити подается через драйвер, который понижает напряжение до рабочего, а переменный ток преобразует в постоянный. Это необходимо для уменьшения пульсаций, которые оказывают негативное влияние на зрение. Располагается устройство в цоколе и имеет небольшие размеры.

Драйвер

Он представляет собой электронную плату, служащую для преобразования напряжения с целью уменьшения пульсаций светодиодов. При этом коэффициент пульсации света снижается до 2%. Китайские производители часто применяют вместо драйвера обыкновенный диодный мост MB10F с несколькими резисторами и конденсатором. Филипс в своих лампах используют обратноходовый преобразователь, позволяющий снизить коэффициент пульсации до 1%.

Как охлаждаются филаментные светодиоды

Отвод тепла от светодиодов происходит с помощью газа большой теплопроводности, находящегося в лампе, и через тонкие стеклянные стенки колбы передается наружному воздуху. Чаще всего изделия наполняют гелием или смесью газов на его основе. Использование газа и тонкостенной стеклянной колбы позволило получить лучшие результаты, чем у радиаторов матричных ламп. Температура светодиодных нитей не поднимается выше 60°С.

Характеристики

Филаментные лампы выпускаются в ограниченном диапазоне потребляемой мощности – от 4 до 8 Вт, что эквивалентно 85 Вт ЛН. Это связано с проблемой охлаждения светодиодной нити. Такая лампа способна создать поток света, равный 980 лм. Светоотдача составляет около 120 лм/Вт. Производители заявляют срок службы изделия около 30 тыс. часов. Световая температура филаментных светодиодных источников света находится в пределах 2 700 К.

Большим спросом у потребителей пользуются изделия с цоколем Е14 на 6 ватт и Е27 – на 8 Вт. В связи с тем, что минимальное напряжение, подающееся на ЛЭД-нить, составляет 60 В, низковольтные модели не выпускаются.

Сравнение ламп от разных производителей

Признанный российский производитель Томский завод осветительных приборов Rusled реализует филаментные устройства под торговой маркой “Лампочка Томича”. Изделия этой фирмы нацелены на замещение импортной продукции. Выпускаются лампы трех модификаций: 4, 6, и 8 Вт со световым потоком 400, 600 и 800 лм соответственно. Производитель заявляет ресурс изделия равным 15 тыс. часов.

Изготовление филаментных источников света проводится на базе производства ЛН с использованием китайских комплектующих. При проведении независимого тестирования практически все заявленные характеристики были подтверждены. Однако ресурс изделий не выдерживает никакой критики. Из 30 тестируемых ламп за 2 месяца вышли из строя 26 шт. Связан ли брак с переходным периодом и модернизацией оборудования, не понятно.

Другой российский производитель из Саранска – Лисма – выпускает модели 4, 6, 8, и 9 Вт. Филаменты несколько отличаются от “томичей”. В этих изделиях стеклянная подложка покрывается кристаллами и люминофором только с одной стороны, вторая остается чистой. Это позволяет еще больше повысить срок службы кристаллов за счет увеличивающегося теплоотвода. Производитель гарантирует исправную работу источников света в течение 30 тыс. часов.

При проведении тестирования температура колбы 8- и 9-ваттных ламп составила 70 и 85°С соответственно. В этом случае сложно говорить о длительном сроке службы изделия. В этих же моделях и другие параметры, кроме пульсации, не соответствуют заявленным.

В большинстве случаев поломки филаментных ламп происходили из-за низкого качества изготовления драйвера. При разборке было выявленно повышенное (более 300 В вместо 160 В) напряжение, что говорит о выходе из строя источника питания. Эти поломки характерны для изделий обоих производителей. Хотя необходимо отметить, что процент брака у Лисмы ниже и составляет 20-25%.

Преимущества филаментных ламп

Положительными качествами филаментных ламп являются:

• совместимость с патронами Е27 и Е14;
• низкое энергопотребление;
• большой световой поток и высокое качество света;
• длительный срок службы;
• экологичность, утилизируются как бытовые отходы;
• низкая рабочая температура нити.

Благодаря этим характеристикам спрос на филаментные светодиодные лампы и их производство будут расти.

Недостатки

Как и любые недавно выпущенные изделия, эти лампы имеют свои отрицательные стороны:

• высокая цена;
• низкая прочность стекла;
• большой процент брака;
• отсутствие низковольтных аналогов.

Дальнейшее развитие производства должно привести к уменьшению цен и повышению качества продукции.

Взгляд изнутри: а так ли хороши Filament-лампы?

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 (1, 2, 3), 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).

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 тут. 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 в самом конце статьи. 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.

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.

К одной из статей на D3 пользователь justicebest написал следующее:

Примечание — Коэффициент пульсации освещенности учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Пульсация освещенности свыше 300 Гц согласно [1] 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.

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 (
Полный список опубликованных статей «Взгляд изнутри» на Хабре и GT: