Что такое филаментная LED лампа. Тайны филаментных светодиодных ламп Строение светодиодной лампы

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:

Стеклянное или сапфировое основание;
28 светодиодов синего свечения. Иногда, для получения более тёплых оттенков, часть синих светодиодов заменяются красными, в пропорции 1 к 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 .

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.

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.

В ноябре 2013 года, прогуливаясь по выставке «Интерсвет», я увидел несколько стендов из Поднебесной с... вполне обычными, на первый взгляд, лампами накаливания. Непроизвольно возник вопрос: что же побудило китайских производителей представить технологию более чем вековой давности? Только при внимательном рассмотрении обнаружилось, что они, на самом деле, светодиодные. Уже на следующий год эти необычные лампы стали продаваться в российских магазинах. Новинка не была никак проанонсирована, производители сохраняли интригу, не сообщая принцип работы, что побудило множество слухов в профессиональной среде. Такой подход не только привлек интерес потребителей, но и, напротив, отпугнул многих из них. Оставалось непонятно, можно ли на практике применять необычные лампы. В этой статье будет сорван покров тайны с загадочного изобретения.

Во многих моделях светильников нить накала лампы является важным элементом дизайна. Поэтому заменить лампу накаливания в них до недавнего времени было нечем. Создать компактную люминесцентную лампу (КЛЛ), которая по форме светящегося тела точно соответствовала бы лампе накаливания, физически невозможно. Светодиоды являются миниатюрными источниками света, что открыло перспективы решения данной проблемы. Например, были созданы лампы, в которых светодиоды располагались на узкой линейке внутри колбы, линейка, в свою очередь, соединялась с теплоотводом вне колбы. Недостатками такой конструкции были ограничение по мощности (светодиодная лампа по световому потоку эквивалентна лампе накаливания мощностью не более 25 Вт), а также высокая стоимость. К тому же полного соответствия дизайна лампе накаливания достичь так и не удалось.

В 2008 году японской компанией Ushio были созданы первые светодиодные лампы, внешне неотличимые от ламп накаливания. Новинка получила название Filament LED Bulb от английского слова Filament, в переводе означающее «нить накаливания». В русском языке сначала появился термин «светодиодные лампы накаливания», однако, он не прижился, так как объединял в себе противоречащие друг другу понятия. На момент написания статьи уже устоялся термин «филаментные светодиодные лампы» (ФСЛ).

Первоначально ФСЛ выпускались только для декоративных целей, их световой поток был недостаточен для общего освещения. Поэтому за пределами Японии они не получили известности. Прорыв произошел в 2013 году, когда несколько китайских компаний одновременно представили мощные ФСЛ для общего освещения, эквивалентные по световому потоку лампам накаливания мощностью до 60 Вт.

Следует отметить, что, хотя создание ФСЛ и диктовалось в первую очередь эстетическими соображениями, разработка их конструкции не сводилась только к размещению светодиоды таким образом, чтобы они имитировали нить накаливания. Пришлось глубоко переосмыслить множество вопросов, связанных с конструкцией светодиодных источников света, в результате чего получилась принципиально новая разновидность ламп.

Как устроен филамент

В основе ФСЛ лежит технология Chip-on-Glass (COG), ранее уже успешно опробованная при создании дисплеев для мобильных устройств. Она заключается в размещении сверхминиатюрных светодиодов на подложке из искусственного сапфира или, как более дешевый вариант, из специального сорта стекла. Прозрачность подложки позволяет создавать массивы светодиодов, которые светят во все стороны.

Типичный филамент - светодиодный аналог отрезка нити накаливания - представляет собой стержень из искусственного сапфира или стекла длиной диаметром 1,5 мм и длиной 30 мм. На нем при помощи технологии COG размещены 28 светодиодов синего свечения, которые соединены последовательно. В некоторых моделях филамент может содержать несколько светодиодов красного свечения для достижения более теплого оттенка свечения, при этом общее число светодиодов в филаменте также равно 28. Сверху это все покрыто слоем люминофора на силиконовой основе. Потребляемая мощность одного филамента лежит в пределах 0,8-1,3 Вт. Набирая нужное количество филаментов в колбе, можно получить светодиодную лампу требуемой мощности. Известны модели ФСЛ, содержащие до 16 филаментов.

Важным преимуществом филамента по сравнению с традиционными светодиодными матрицами является то, что для равномерного распределения света во все стороны не нужно использовать сложную оптическую систему, вносящую большие потери. Это обеспечивает высокий КПД лампы. Мощность, подводимая кфиламенту, в 1,5 раза выше, чем к традиционной светодиодной матрице, при равном значении светового потока. Уменьшение подводимой мощности означает снижение тепловыделения. Тем не менее, первый вопрос, который возникает у специалиста, впервые взявшего в руки ФСЛ: «Как здесь отводится тепло?». В самом деле, не по элементам же крепления филаментов. Да и теплоотвода никакого, даже простейшего пластмассового, у типичной ФСЛ нет. И здесь мы переходим к другой важной инновации.

Теплоотвод

Филаменты герметично запаяны в стеклянную колбу. Эта колба наполнена специальным газом, обладающим высокой теплопроводностью. Именно через газ и осуществляется отвод тепла от светодиодов. Стеклянная колба с тонкими стенками хорошо проводит тепло, поэтому она и используется в качестве теплоотвода. По утверждению производителей ФСЛ, такая система теплоотвода в ряде случаев оказывается даже более эффективной, чем у светодиодных ламп традиционной конструкции, температура р-n перехода не превышает 60°С.

При изготовлении колб и наполнении их газом используются уже хорошо отработанные для ламп накаливания процедуры. А вот состав газа является производственным секретом, тщательно оберегаемым производителями ФСЛ. Мы можем пока ориентироваться только на неофициальную информацию, размещенную на нескольких профессиональных сайтах, согласно которой колба заполнена гелием - газом с самой высокой (за исключением водорода) теплопроводностью. Другой вариант - смесь газов, где важной составляющей также является гелий.

Параметры ФСЛ

На момент написания статьи (март 2015 года) максимальные значения параметров серийных образцов ФСЛ с обычной колбой типоразмера А60, имеющих коррелированную цветовую температуру 2700 К были следующими:

световой поток - 980 лм (соответствует лампе накаливания мощностью 85 Вт);
светоотдача всей лампы - 116 лм/Вт (некоторые производители заявляют о значениях до 150 лм/Вт, но эти данные не подтверждены независимой экспертизой);
индекс цветопередачи CRI - 90;
срок службы, заявленный производителем - 30 000 часов;
возможность диммирования.

Следует отметить, что выпускаются ФСЛ со сферической колбой диаметром 95 мм, обладающей большей площадью поверхности, чем колба А60. Это обеспечивает лучший теплоотвод по сравнению с колбой А60, что позволяет достичь светового потока 1500 лм.

К одному филаменту подводится напряжение около 100 В. Поэтому все ФСЛ выпускаются для непосредственного подключения к осветительной сети, низковольтные модели (скажем, на 12 В) не производятся. ФСЛ на момент статьи выпускались под европейские патроны Е27 и Е14, принятые и в России, американские патроны Е26 и Е12, а также под патроны байонетного типа. Последние, как известно, применяются там, где есть тряска и вибрации, например, на кораблях. Данные об устойчивости ФСЛ к вибрации пока нигде не публиковались, но можно предположить, что она выше, чем у ламп накаливания.

Преимущества и недостатки

Большой интерес к ФСЛ со стороны как специалистов, так и обычных потребителей связан с тем, что эти лампы имеют целый ряд неоспоримых преимуществ:

полная совместимость по кривой силы света со светильниками, изначально проектировавшимися под лампы накаливания;
высокая светоотдача, обусловленная отсутствием оптической системы для равномерного распределения света в разные стороны;
возможность снижения себестоимости производства за счет использования уже имеющихся мощностей по производству ламп накаливания;
преодоление психологического барьера при использовании светодиодного освещения в быту.

В то же время, ФСЛ свойственны и некоторые недостатки:

малое место под драйвер, вследствие чего используются или драйвера упрощенной конструкции с высоким коэффициентом пульсации, или драйвера с высокой степенью миниатюризации без пульсации, которые стоят очень дорого;
история практического применения данного типа ламп для общего освещения насчитывает всего около 1,5 лет, поэтому еще нет достоверной статистики о реальной надежности, есть только теоретические расчеты;
для ФСЛ принципиально использование стеклянной колбы, так что, в отличие от других типов светодиодных ламп, они не являются небьющимися;
пока ФСЛ производятся лишь малоизвестными китайскими компаниями, что усложняет задачу выбора для потребителей, далеких от светотехники.

Проблема, приведенная в п. 1, решается некоторыми производителями путем добавления кольца между цоколем и колбой, что увеличивает место для драйвера. Решение проблемы, указанной в п. 2 - вопрос времени. П. 4 можно объяснить неповоротливостью, характерной для крупных компаний. Впрочем, и здесь ситуация меняется. Недавно известная тайваньская компания Edison Opto начала производить филаменты на основе искусственного сапфира. Соответственно, использование в лампе филаментов от знаменитого производителя является уже некоей гарантией качества (хотя не стоит забывать, что и от драйвера тоже многое зависит). А скоро на прилавках магазинов появятся ФСЛ, произведенные на очень известном крупном заводе с почти 60-летней историей. И это - российское предприятие.

Российское производство

На апрель 2015 г. намечено начало серийного производства первой отечественной ФСЛ. Делать ее будут на знаменитом заводе «Лисма» в Саранске. Речь идет ФСЛ, которая способна заменить 40-ваттную лампу накаливания с цоколем Е27, потребляющей всего 4 Вт. Как сообщает официальная страница «Лисмы» в социальной сети «ВКонтакте», заявленный срок службы новинки равен 10 ООО часам. Розничная цена, как указано там же, составит приблизительно 120 рублей. Столько же стоит КЛЛ с тем же световым потоком. Но, по сравнению с КЛЛ, потребитель получает в 2 раза меньшее энергопотребление, на 25% больший срок службы, мгновенный старт и возможность использования лампы в самых разнообразных светильниках.

Лампа будет производиться с использованием китайских драйвера и филаментов. Изготовление колбы и цоколя, установку филаментов и наполнение колбы газом, а также сборку лампы будут осуществлять на «Лисме».

Перспективы ФСЛ

С использованием более длинных филаментов, в 2014 году Китае были созданы светодиодные лампы Т8. Правда, пока эта идея дальнейшего развития не получила.

Кроме этого, серийно выпускаются ФСЛ для замены рефлекторных ламп накаливания. Казалось бы, зачем применять данную технологию, когда проблем с совместимостью на уровне кривой силы света у светодиодных ламп, аналогичных рефлекторным лампам накаливания, не возникает? К тому же, дизайнеры светильников практически никогда не оголяют колбы рефлекторных ламп накаливания. Возможно, к выпуску рефлекторных ФСЛ производителей подтолкнула именно высокая технологичность их производства.

И, наконец, австрийская фирма Soft LED продвигает на рынок такое решение, как ФСЛ с... молочной колбой. В такой лампе филаменты, имитирующие нить накаливания, не видны. Тем не менее, их использование позволило обойтись без специального теплоотвода.

Перечисленные примеры показывают, что сочетание технологии COG и отвода тепла от светодиодов с помощью газа само по себе оказалось очень удобным в производстве. Поэтому ФСЛ будут развиваться и в сторону тех применений, где не требуется точное воспроизведение дизайна лампы накаливания.

Алексей ВАСИЛЬЕВ

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.

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.

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).
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.
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.
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.
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.