Світлодіодні нитки у філаментних лампах

Лампи розжарення з 1880-х років були нашим основним джерелом світла в будинках. Всі ми пам’ятаємо елегантну форму і тепле світло від лампи розжарення з видимою ниткою розжарення. Це скляна колба з вольфрамовою ниткою розжарення, яка продовжує залишатися еталоном, з яким ми порівнюємо всі інші лампочки. Сьогодні лампа розжарення є майже історією, її не можна виготовляти або імпортувати в країни Європи через неефективне використання енергії. Яку лампочку ми можемо вибрати, щоб отримати ту ж атмосферу і стиль, що і у лампи розжарення?

Звернемося до світлодіодних ламп. Філаментні світлодіодні лампи виконані в тому ж позачасовому дизайні, що і традиційні лампи розжарення з видимими нитками, і прозорим склом (рис.1). На просторах інтернету є різні назви таких ламп: частіше філаментна світлодіодна лампа, світлодіодна лампа розжарення і т.д. Виробники на упаковках вказують назву таких ламп, зазвичай як світлодіодна лампа.

Рисунок 1 – Варіанти світлодіодних філаментних ламп

Світлодіодна філаментна лампа випромінює видиме світло від своїх ниток, що складаються зі світлодіодів. Вони нагадують нитки розжарення класичних ламп (рис.2). Здається, було знайдено оптимальне рішення: лампа не сильно відрізняється від класичної лампи – ні за формою, ні за змістом. І тільки одна вольфрамова нитка була замінена кількома світлодіодами.

Сучасні лампи розжарення так само прості і універсальні у використанні, як і їх попередники.

Рисунок 2 – Конструкція філаментної світлодіодної лампи

 

Що це за філаментна нитка?

Нитка «філамент» в сучасних лампах зазвичай складається з безлічі (іноді сотень) крихітних світлодіодних чіпів, встановлених на прозорій підкладці. Зазвичай це називається Chip-On-Glass (COG) – монтаж світлодіодів на скло. Ці прозорі підкладки виготовлені зі скла або сапфірових матеріалів. Так само є технології, які використовують напівпрозору керамічну підкладку для поліпшення розподілу світлового потоку від лампи (Crystal Ceramic MCOB).

Матеріали підкладки світлодіодних ламп пройшли три покоління від прозорої кераміки, кварцового скла до сапфіра.

Філаменти в світлодіодних лампах різних компаній відрізняються конструктивно. Зокрема, деякі компанії випускають ниткоподібні філаменти з люмінофором по обидві сторони підкладки. У деяких лампах підкладка покривається кристалами і люмінофором тільки з одного боку, друга залишається чистою. Це дозволяє ще більше збільшити термін служби кристалів за рахунок зростаючого тепловідведення.

Слід зазначити, що використання низькоякісного люмінофора для зниження витрат є звичайною практикою серед багатьох виробників світлодіодних ламп. Низькоякісний люмінофор стає крихким після 200 годин роботи. Це призводить до руйнування структури нитки і розриву провідний світлодіодним ланцюжка. Ось чому використання високоякісного силікону важливо для тривалого терміну служби світлодіодних ламп. На малюнку 3 показаний покроковий процес виробництва світлодіодної нитки.

Рисунок 3 – Виробництво ниткоподібних світлодіодів

 

Світлодіодні лампи першого покоління виготовлялися з світлодіодів великого розміру. І тому мали високий струм для максимальної продуктивності. Конструкція сучасних світлодіодних ламп забезпечує ще кращу продуктивність, ніж у традиційних світлодіодних ламп. Це завдяки використанню безлічі невеликих світлодіодних чіпів з низьким енергоспоживанням. Результат – менше тепла, краща ефективність і більш гладка конструкція без необхідності використання радіатора.

При розробці високоякісних світлодіодних освітлювальних приладів Filament приділяють особливу увагу управлінню температурою. Тобто, надійна світлодіодна лампа розжарення повинна мати кілька шляхів розсіювання тепла. Температура переходу (Tj) безпосередньо корелює з очікуваним терміном служби світлодіодних чіпів. Це явище зазвичай називають «ефектом зниження». Щоб мати очікуваний термін служби 30 000 годин при підтримці 90% світлового потоку, температуру з’єднання необхідно підтримувати нижче 85 ° C. Найчастіше ця умова в неякісних лампах не виконується.

Давайте підіб’ємо підсумки і спробуємо відповісти на питання: чи варто сьогодні купувати світлодіодну лампу розжарення?

Незважаючи на незаперечні переваги перед SMD LED (світлодіоди поверхневого монтажу, мають кут розподілу світлового потоку ≈180 °), філаментні лампи мають деякі приховані проблеми. Наприклад, в «стандартній» конструкції з SMD-діодами в лампах є досить масивна алюмінієва підкладка і радіатор для ефективного відведення тепла, що виділяється. У той час як у філаментної нитки єдиним способом відведення тепла є конвекція і розсіювання через газ і стінку скляної колби, та трохи – від підтримуючої підкладки.

Іншими словами, перегрів буде повільно виводити з ладу діоди (падіння яскравості і часу життя при збільшенні температури). Так само, як якість люмінофора впливає на індекс передачі кольору, CRI або Ra і колірну температуру. Хоча на сьогоднішній день, є виробники якісних світлодіодних філаментних ламп, і тому для створення затишної атмосфери в спальнях, кафе, барах і ресторанах просто необхідно використовувати цю сучасну лампу.