Тайны филаментных светодиодных ламп

На первый взгляд филаментные модели максимально приближены ко внешнему виду более привычных человеку лампочек накаливания, однако в действительности изделия различаются между собой очень сильно. Первые сейчас принято использовать в большей степени в декоративных нуждах, придавая традиционный вид осветительным приборам классического исполнения. Вместе с тем, филаментные лампы способны обеспечить чудесный световой поток и по своей функциональности ничуть не уступают другим светодиодным моделям.

Строение лампочек типа LED filament таково: в прозрачной стеклянной колбе находится некоторое количество завитых светящихся спиралей или вертикальных жёлтых «нитей», закреплённых на единой центральной оси. При этом цоколь у них может быть вполне традиционный, а футуристичный внешний вид с радиатором или матовым рассеивателем полностью заменён на имитацию конструкции лампы накаливания. И если в выключенном состоянии разница между двумя типами ещё может быть отмечена внимательным наблюдателем, то при работе оба изделия выглядят очень похоже. В то же время, по набору технических характеристик филаментные модели гораздо прогрессивнее других: они способны давать больший световой поток при меньших энергозатратах и многократно превышающем сроке службы. Сегодня мы рассмотрим особенности подобных изделий и раскроем для читателей все секреты технологии LED-filament.

Как появились филаментные лампы?

Нетрудно догадаться, что сама идея создания первых серий филаментных лампочек происходит от желания производителей придать изделиям более знакомый вид, дабы покупатели не боялись приобретать их. Когда светодиодные лампочки только появились на рынке, отношение к ним было довольно настороженным, и этот период настолько затянулся, что руководство фирм вынуждено было искать пути решения своих коммерческих проблем. Расчёт на то, что модели с более знакомым видом будут продаваться лучше, не только оправдал себя, но и позволил светодиодам заработать хорошую репутацию. В дальнейшем переход на LED-модели традиционного вида стал менее болезненным.

В Украину все вышеописанные тенденции пришли с некоторым опозданием, а потому можно сказать, что и те, и другие светодиодные модели появились в наших магазинах практически одновременно. Тем не менее, хорошо умеющие экономить украинцы приняли изделия нового формата гораздо радушнее жителей других стран, по достоинству оценив внешний вид и возможности обоих типов ламп. На сегодняшний день считается, что модели с матовым пластиковым рассеивателем более применимы для домашнего освещения, а филаментные нашли свою «нишу» в виде декоративных изделий – их часто используют в светильниках, установленных в кафе и ресторанах для создания мягкой и романтичной атмосферы.

Изначальным названием изделий рассматриваемого типа было «ретро-лампы». Считается, что впервые данные модели были разработаны японскими учёными под традиционные национальные интерьеры, однако идея придавать знакомые очертания более технически продвинутым изделиям была высоко оценена потребителями не только в Японии, но и по всему миру. После серии прототипов, существенно различающихся между собой по геометрии, но, в целом, одинаковых по технологии изготовления, был представлен первый промышленный образец. Случилось это более десяти лет назад, в 2008-ом году. Тогда концепцию изделия приняли неплохо, однако недоработки во многих аспектах всё же были налицо. Прежде всего, против выхода на первые места играла не очень высокая энергоэффективность изделия, низкий световой поток и заметное несовершенство производственной технологии.

Тем не менее, нашлись инвесторы, которые заинтересовались подобным новшеством и помогли филаментной лампе получить второе дыхание. Уже в 2013-том году миру были представлены лампочки похожей конструкции от двух крупных китайских производителей. Световой поток от изделий был эквивалентен показателю лампы накаливания мощностью 75-80 Вт, внешний вид приближен к сегодняшнему, решены проблемы с теплоотводом от работающего изделия и оптимизирован принцип размещения светящихся нитей. Обе модели имели цоколь Е27 и были полностью совместимы со стандартными осветительными приборами по форм-фактору.

Пожалуй, среди всех проблем, с которыми пришлось столкнуться филаментным моделям, наиболее серьёзной была организация охлаждения. Если в простых светодиодных моделях первых поколений радиатор был вынесен наружу, в виде коронки между резьбой цоколя и колбой рассеивателя, то для filament-изделий пришлось искать варианты. Многие элементы системы пришлось миниатюризировать, чтобы спрятать в полость цоколя, а добиться фактического уменьшения нагрева при работе удалось чуть позже и только за счёт дополнительного совершенствования технологии.

Считается, что ключевую роль в заметном скачке принципов производства филаментых лампочек сыграла современная электроника. После того, как уже некоторое время начали производиться компьютерные жидкокристаллические мониторы, известные методики попробовали перенести на технологию сборки дисплея мобильных телефонов и КПК. Тот же самый принцип был заложен и в процесс изготовления филаментной нити: на некую стеклянную или сапфировую подложку сначала крепилась миниатюрная цепочка светодиодов, а затем сверху наносился закрепляющий состав из силикона или смолы с люминофором. Так же, как и в случае с лампами накаливания, внутрь колбы рассеивателя закачивался небольшой объём газа (например, гелия с добавками). Состав этого газа может отличаться у разных производителей и часто держится в секрете на правах непатентованной коммерческой тайны. Его роль – стать своеобразной заменой громоздкому радиатору: помогать эффективно и быстро отводить тепло от раскаляющихся элементов. Физические свойства газов таковы, что теплообмен с внешней средой происходит максимально быстро, не давая шансов на перегрев изделия.

На сегодняшний день в конструкции филаментных ламп силикон используют минимально. Основной сферой его применения в освещении остались только светодиодные ленты. Опытным путём было доказано, что со временем такой материал в двойном контакте с люминофором и газом разрушается, высвобождая синие светодиоды, что формирует крайне неприятное свечение. И чем дешевле использованный производителем силикон, тем быстрее наступит подобный эффект. На сегодняшний день уже изобретено достаточно других материалов, которые имеют все необходимые технические характеристики и при этом лишены названных недостатков силикона.

Наконец, нельзя не упомянуть о драйвере филаментных моделей. Этот небольшой электронный узел монтируется в полости цоколя и отвечает за корректное питание всей лампочки. В сущности, это всего лишь специальная микросхема-преобразователь, которая в режиме реального времени контролирует параметры тока. В качественных филаментных лампах применение драйвера позволяет избежать пульсации света, продлить ресурс работы светодиодных нитей и равномерно распределить нагрузку на них. Часто можно услышать, что именно драйвер является ключевым элементом лампочки, который указывает на то, к какому классу качества её следует относить. Это истинная правда, если по умолчанию принять, что сами светодиоды в изделии были действительно нормального качества.