Что собой представляет светодиодная лампа?
Для чего используют
Специалисты прогнозируют, что через несколько лет филаментные лампы станут такими же популярными, как и светодиодные, использующиеся в быту для экономии электроэнергии. Но благодаря ряду преимуществ у диодов filament есть шансы на ещё больший спрос. Например прозрачная колба, которая обеспечивает угол рассеивания на 300°.
Лампы как элемент декора в интерьере
Эта разновидность диодных лампочек часто сочетается с дизайном комнаты, где стандартное LED-устройство не подходит по внешнему виду из-за белой колбы. Например, если в электрический подсвечник вкрутить нитевые лампы в виде горящих свечей, они будут смотреться более выигрышно.
Схема работы филаментной лампы
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).
Кроме обычной прозрачной колбы иногда можно встретить модели со специальным напылением. Оно создает более мягкое и теплое освещение.
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. Это тот, при вдыхании которого, вы начинаете на некоторое время разговаривать как маленький ребенок.
Он то и способствует быстрой передаче тепла от кристаллов к стеклянным стенкам и далее в окружающее пространство.
То есть, внутри лампочки вовсе не вакуум.
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.
В то же время попробуйте дотронуться до включенной лампочки накаливания. Некоторые умельцы из них даже делают инфракрасные обогреватели.
И весьма успешно.
Несколько лайфхаков при покупке филаментных ламп
Перед покупкой обратите внимание на номинальную мощность ламп накаливания. В погоне за кошельком покупателя многие производители искусственно завышают этот показатель на упаковке, но многочисленные замеры показывают, что, как правило, мощность одной нити накала не превышает 1 Вт, а значит, визуально можно определить мощность лампа
Если вы видите перед собой лампу, внутри которой 5 нитей накала, а на упаковке указано, что мощность 10 Вт, то это, скорее всего, маркетинговый ход, и как минимум преувеличение.
Цветовую температуру можно определить по оттенку нити. Чем темнее и насыщеннее цвет нитей накала, тем теплее свет, излучаемый лампой. И наоборот, более бледные оттенки желтого будут давать более высокую цветовую температуру.
При выборе ламп накаливания обратите внимание на характеристики, указанные на упаковке. Покупайте лампы с напряжением 230В, указанным на упаковке
Такие производители лучше справятся с скачками напряжения в сети, да и лампа не перегорит при первом скачке.
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.
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.
Секрет №6 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.
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.
Достоинства и недостатки
Филаментные светодиодные лампы известны небольшому кругу потребителей, поскольку выпускаются в ограниченном количестве. Их разработка еще продолжается, чтобы устранить все недостатки и представить всему миру глобальный выпуск светильников нового поколения. На данный момент, те, кто пользуются филаментными лампами, выделяют несколько плюсов и минусов.
Преимущества:
- Большой угол освещения. По сравнению с обычными, а также светодиодными моделями, угол освещения филаментного светильника в 3 раза больше, практически 360 градусов. Подобный эффект достигли в результате совмещения в одно сооружение полностью прозрачного и прочного стекла, и конструкции из светодиодов. Таким образом, одна лампа может освещать помещение в 20-35 кв.м.
- Полностью прозрачная колба. За счет этого повышается уровень энергоэффективности светильника.
Достоинства использования филамнентного устройстваОбратите внимание! В лампе накаливания и светодиодных вариантах используются полупрозрачные колбы. Они забирают на себя часть света, из-за чего свет становится тусклее. Вам это будет интересно Особенности электронного балласта
Вам это будет интересно Особенности электронного балласта
- При долгой работе, температура в колбе увеличивается до максимального уровня, что мешает нормально распределять световые диоды по всей поверхности колбы. Как результат — плохое освещение или «мигание». В филаментных лампах это момент предусмотрен. Благодаря особенному созданию конструкции светодиодов, температура равномерно распространяется по нити, нагревая каждый световой кристалл до оптимальной температуры. Это позволяет свету лучше распространяться по общей поверхности колбы и делать свет ярче. Кроме того, газ, который находится в колбе и диодах, регулирует температуру в лампе, не допуская перегревания.
- Работоспособность и производительность. Обычная лампа служит не более 1000 часов, в то время как филаментные модели — 30000 часов.
- Практичность. На рынке можно увидеть огромное количество филаментных ламп, разного цвета, формы, вида. Их можно устанавливать в светильники, монтировать в натяжные потолки, пол и так далее.
- Комфорт. Данные светильники не мерцают, цвет приятный для глаз, можно использовать как постоянный источник света. Им не страшны перепады температур или скачки напряжения.
Свойства стеклянной колбы филаментной лампочки Недостатки:
- На рынке представлены модели небольшой мощности. Лампы начали выпускать в 2008 году, поэтому их совершенство еще в процессе.
- Не совместимы с низковольтными сетями.
- Стоят дороже, чем обычные лампы.
- Колба изготавливается только из стекла. Это снижает практичность модели. На данный момент производится проектирование ламп из других материалов.
- Филамент не ремонтируется. Если один диод из конструкции вышел из строя, его уже невозможно починить, как обычную лампу.
Отвод тепла и нагрев
Кроме обычной прозрачной колбы иногда можно встретить модели со специальным напылением. Оно создает более мягкое и теплое освещение.
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. Это тот, при вдыхании которого, вы начинаете на некоторое время разговаривать как маленький ребенок.
Он то и способствует быстрой передаче тепла от кристаллов к стеклянным стенкам и далее в окружающее пространство.
То есть, внутри лампочки вовсе не вакуум.
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.
В то же время попробуйте дотронуться до включенной лампочки накаливания. Некоторые умельцы из них даже делают инфракрасные обогреватели.
И весьма успешно.
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.
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.
А теперь бочка дёгтя в этой ложке мёда
Так почему же все-таки многие потребители, купившие эти лампы, после опыта их использования отказываются от этой идеи?
Обратите внимание, что эти лампы не подходят для освещения рабочего места. Все предметы при таком свете становятся тускло-желтыми, и ваши глаза просто не выдерживают такой нагрузки
Такое ощущение, что работаешь при свечах. Так что ни на кухне, ни на рабочем столе они не приживутся. Они годятся только в качестве фонового и декоративного освещения.
Для гостиной или спальни идеально. Именно по этой причине от такого освещения быстро отказались в производстве
Лампы имеют достаточно высокую стоимость – от 150 рублей, и при этом абсолютно неремонтопригодны. А дело в том, что стеклянная колба, присутствующая в этой конструкции, довольно хрупкая, поэтому разбить лампу можно так же просто, как лампочку Ильича. И что уже было сказано: массовые подделки китайского производства мерцают и горят, как лампы накаливания.
Какой вывод можно сделать? Если ваш особый интерьер этого не требует, не гонитесь за модой. Гораздо надежнее и дешевле купить обычную светодиодную лампу и не ждать ловушки.
А вот еще мнение об этих устройствах:
Посмотреть это видео на YouTube
Хаpaктеристики
Filament led считаются самыми универсальными источниками света благодаря углу свечения 360о.
Эксплуатационные хаpaктеристики филаментных светодиодов:
- световой поток до 490 лм;
- светоотдача 120-140 лм/Вт;
- цветопередача от 80 Ra4
- диапазон мощностей 4-9 Вт.
- температура цвета до 4500 К,
- срок службы до 30-и тыс. часов.
Световой поток моделей в виде сферы и шара до 1500 лм.
Преимущества филаментных ламп
Филаментные светодиодные источники света – относительно новый продукт, в производстве которого используются самые современные технологии.
Достоинства:
- вес 20-50 г;
- привычный внешний вид;
- совместимость с осветительными приборами, предназначенными для лампочек накаливания;
- низкое энергопотрeбление (ниже, чем у обычных LED-ламп);
- высокая светоотдача;
- большой угол рассеивания света благодаря прозрачной колбе и отсутствию радиатора;
- заявленный срок службы 30 000 часов.
Этот вид источников света применяется всего полтора года, поэтому плюсы определяются на основании теоретических расчетов. Статистических данных по надежности и срокам эксплуатации не существует.
И четвертая лампочка — свеча на ветру
Тот же Feron, но правда уже теперь тёплая и она идёт под названием как «свеча на ветру».
Многие думают что это мерцающая свеча со светом как у настоящей свечи на ветру. Но нет, это просто колба дополненная хвостиком, которая светит точно также ровным светом как и обычная.
По размерам она обычно чуть-чуть длиннее. Замерять не будем, и на коробке видно, что размеры в 110мм и 142мм соответсвтенно (за счет хвостика). А диаметр такой же.
Драйвер тут внутри тоже получше и светит лампа один в один, как накаливания. Мощность те же самые 3,8Вт, коэффициент пульсации в пределах нормы — 1%.
Напомню, что всё что до 5% — неплохо, и очень даже хорошо.
Так что лампы вроде бы одного и того же производителя, а такие разные (я имею в виду по пульсации и по мощностным показателям). Так некоторые были с явно завышенными заявленными показателями в 7Вт, где реально было 4Вт. Так что ориентируйтесь на количество нитей. Одна нить — 1Вт, примерно.
Второй пример — лампа в колбе G45
Давайте посмотрим еще один пример лампы — поменьше — в форме шарика, так называемый G45 с соответствующим диаметром колбы 45мм.
Здесь они уже заявляют что это 5Вт. Цоколь у них есть как е27 так и е14 (маленький). Здесь четыре нити, значит можно предположить что здесь всё-таки всё в порядке и 4Вт. Цвет свечения тоже естественный — нейтральный белый 4200 Кельвин.
Замерив на ваттметре, видно, что здесь тоже порядка 4Вт, точнее 3,8 Вт. По пульсации чуть меньше, и около 9 с лишним процентов. Но 10% это тоже много. Должно быть меньше чем 5%.
Как видите тут, в отличии от матовой колбы, всё прозрачное и похоже именно на лампу накаливания. Драйвер похоже спрятан в самом цоколе, и я ниже потом покажу в разобранном виде одну из ламп и Вы посмотрите как оно всё реализовано.
В этом небольшом объеме достаточно тяжело вместить хороший драйвер с хорошим фильтром. Дабы он сглаживал эти пульсации. Здесь драйвер сделан по минимуму лишь бы светил, включался и всё.
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
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.
Для чего используют
Специалисты прогнозируют, что через несколько лет филаментные лампы станут такими же популярными, как и светодиодные, использующиеся в быту для экономии электроэнергии. Но благодаря ряду преимуществ у диодов filament есть шансы на ещё больший спрос. Например прозрачная колба, которая обеспечивает угол рассеивания на 300°.
Лампы как элемент декора в интерьере
Эта разновидность диодных лампочек часто сочетается с дизайном комнаты, где стандартное LED-устройство не подходит по внешнему виду из-за белой колбы. Например, если в электрический подсвечник вкрутить нитевые лампы в виде горящих свечей, они будут смотреться более выигрышно.
Устройство филамента
Теперь стоит уделить внимание устройству самого филамента. В его основе присутствует технология CHIP-ON-GLASS, которая широко используется в дисплеях мобильных устройств. Принцип действия такой технологии основан на применении подложки из неприродного сапфира, на котором располагаются очень маленькие светодиоды
Принцип действия такой технологии основан на применении подложки из неприродного сапфира, на котором располагаются очень маленькие светодиоды
Иногда в качестве основы используют экономный вариант – специальное стекло. В связи с тем, что подложка имеет прозрачную структуру, в ней можно размещать большое количество светодиодов, а они, в свою очередь, испускают свечение во все стороны
Принцип действия такой технологии основан на применении подложки из неприродного сапфира, на котором располагаются очень маленькие светодиоды. Иногда в качестве основы используют экономный вариант – специальное стекло. В связи с тем, что подложка имеет прозрачную структуру, в ней можно размещать большое количество светодиодов, а они, в свою очередь, испускают свечение во все стороны.
Устройство filament
Стандартный филамент – это стержень из неприродного сапфира или же стекла. Его размеры: диаметр до 2 мм, а длина до 30 мм. Благодаря современной технологии на нём расположено 28 светодиодов, соединенных последовательно. Светодиоды бывают синего или красного свечения, но общее их количество не превышает указанного. Они полностью заполнены слоем особого вещества люминофора, в основе которого имеется силикон. Один филамент использует мизерную мощность от 0,9 до 1,4 Вт. Нужную мощность легко получают при помощи расположения в колбе конкретного числа филаментов.
Достоинства филаментых ламп
Лампы данного типа представляют собой отличное дизайнерское решение оформления интерьера, в котором используются классические люстры. Более того, благодаря разнообразию дизайна и форм, лампы можно устанавливать в открытые светильники и даже использовать в виде самостоятельных элементов освещения.
Другое важное достоинство филаментных ламп состоит:
- во-первых, в высоком уровне их светоотдачи;
- во-вторых, в большой величине угла рассеивания.
Немного поясним второй пункт. Если брать, например, классическую светодиодную лампу, то роль рассеивателя в ней зачастую играет плоская подложка, закрепленная на радиаторе. В результате ее световой поток ориентирован в основном вперед. А рассеивание при этом не превышает 270°. Правда, эта проблема частично решается путем установки матового рассеивателя. Но он, к сожалению, уменьшает уровень светоотдачи.
В филаментных лампах эта проблема решается путем более центрированного расположения нитей в полости стеклянной колбы. В результате их угол рассеивания составляет почти 360°. Если же говорить о количестве производимого ими света, то оно достигает зачастую 140 Лм/Вт. Что обеспечивается в основном прозрачностью самой колбы.
Что внутри светодиодной лампы?
Возьмем старую лампу, одну из перегоревших. У неё была заявлена мощность именно 10Вт и она скорее всего в этой колбе перегрелась и перегорела.
У многих маркетологов сейчас началась тенденция «больше и больше заявленной мощности». Начинают пихать в маленькую колбу всё больше и больше нитей.
Сначала появились восьми-нитевые на 4-8 Вт, это еще было нормально. А сейчас они выбрасывают на рынок лампы такого же размера, но с в 10Вт на борту. В них «стопудово» либо меньше мощности, либо она точно также быстро перегорит.
Даже 8Вт для филаментной лампы в форме А60 — это уже предел. Она начинает перегреваться и достаточно быстро может выйти из строя, особенно если она у вас в закрытом светильнике. Или более того в каком нибудь герметичном светильнике, где нет охлаждения. А она такая же светодиодная, и тоже требовательна к охлаждению.
Так и с моей старой лампой случилось, которая думаю, всё-таки выдавала порядка около 9Вт, что и привело к тому что она перегрелась.
Еще один способ проверить лампочку — разбить. Если там есть газ (а он должен быть), то должен быть и характерный хлопок, как у лампы накаливания. В них, правда, был вакуум или там газ какой-то инертный на основе гелия. В крайнем случае, если хлопка вы не услышите, то должен присутствовать специфический запах. Но в целом этот момент остаётся на совести производителя, так как не станете же вы бить лампочки прямо в магазине.
В принципе видно всё что расположено внутри, конденсаторы и импульсный трансформатор которые во всех лампах занимаются сглаживанием пульсаций. Если этих деталей там нет, то пульсация в лампе соответственно будет бешенная.
В общем, такие лампы нуждаются в грамотном подходе к выбору и к покупке.Не стоит бездумно покупать какие-то новомодные лампочки. Они есть разного качества от разных производителей. Они также выходят из строя, могут перегореть, и в них тоже может присутствовать пульсация.
И не верьте рассказам, о том что LED лампы не перегорают, не пульсируют как люминесцентные и вообще это панацея.
