Ток стабилизируется с помощью конденсатора С1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и далее поступает на филаменты HL1-HL6, соединенные последовательно двумя параллельными группами по три. Резисторы служат для разряда конденсаторов после выключения лампы. С2 сглаживает пульсации.
Филаментная LED лампа
Устройство, схема, пример ремонта
Светодиодная филаментная лампа – это искусственный источник света, в котором световая энергия вырабатывается нитевидным элементом, называемым филаментом (filament), состоящим из множества включенных последовательно светодиодных кристаллов.
Филаментная лампа была разработана японской компанией «Ushio» в 2008 году, но из-за малой мощности для освещения была непригодна. И только в 2013 году китайским компаниям удалось добиться величины излучения светового потока филаментной лампы, сравнимого с лампой накаливания мощностью 60 Вт. Внешний вид филаментной лампочки показан на фотографии.
Филаменты
Источником излучения светового потока в филаментной лампе являются филаменты, откуда и произошло название лампы.
На фотографии показано шесть филаментов, извлеченных из перегоревшей лампы. Филаменты могут иметь любую форму, даже спирали. Это позволяет дизайнерам создавать эксклюзивные лампочки.
Устройство светодиодного филамента
Филаменты изготавливают по технологии Chip-On-Glass, сокращенно COG, что переводится как чип на доске.
Основанием филамента служит стеклянный или сапфировый стержень круглой формы с вплавленными в него по торцам электродами. Диаметр стандартного стержня составляет 2 мм, длина – 30 мм.
Вдоль стержня закреплено последовательно соединенных 28 светодиодных миниатюрных кристаллов синего и красного цветов излучения. Сверху светодиоды покрыты слоем лака, пропускающим только белый свет.
Мощность филамента составляет около 1 Вт, напряжение, необходимо для свечения составляет около 60 В. Рабочий ток, соответственно, около 16 мА.
Филаменты в лампочках размещают в герметичную стеклянную колбу, но они успешно могут работать и на открытом воздухе, что позволяет из них делать оригинальные самодельные светильники.
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.
Что такое филаментная лампа
По принципу работы и по внешнему виду они напоминают наши старые добрые лампы накаливания. Они и представляют из себя синтез лучших качеств лампочек накаливания и светодиодных ламп. Та же стеклянная колба, и патрон схож. Загорается от воздействия электрического тока, но только вместо вольфрамовой спирали внутри расположены светодиодные нити, которые светятся, когда через них проходит ток. Эти нити и дали название лампе. Filament в переводе с английского и обозначает «нить накаливания».
Предлагаем для начала разобрать эту новинку «по косточкам». Итак, по своей конструкции лампа состоит:
- Колба стеклянная, сегодня, правда, пытаются заменить стекло другим материалом.
- Светящийся элемент, те самые филаменты. Эти нити могут быть не только прямыми, но и спиралевидными, и дугообразными. Используются они обычно в декоративном освещении и стоят такие лампы ещё дороже.
- Цоколь, без изысков, самые обычные и привычные нам Е14 и Е27
- Драйвер – самый важный её элемент.
По поводу колбы и цоколя всё понятно, а вот два других элемента нуждаются, думаем, в некоторых пояснениях.
Филаментная нить (так её адаптировали у нас, хотя по сути это тавтология, получается буквально «нитяная нить») состоит из стеклянной трубки, либо круглой, либо прямоугольной, на которую закреплены мелкие светодиоды. Они крепятся между собой тончайшей золотой проволокой и настолько тесно, что излучают равномерный свет, безо всяких точек-просветов. Затем светодиоды покрываются люминофором, который обеспечивает излучение нужной световой температурой. Сами светодиоды изготавливаются обычно либо в синем, либо в фиолетовом спектре. Встречаются в лампочках красные светодиоды. Каждая такая нить даёт свет мощностью в 1 ватт. Так что по количеству нитей вы можете легко определить мощность лампы. Они помещаются в колбу, заполняемую инертным газом, и подключаются через драйвер.
Драйвер – выпрямитель, преобразует переменный ток в постоянный с помощью конденсатора. Он отвечает за продолжительность работы диодов. Драйвер состоит из: предохранителя, конденсатора, выпрямителя, микросхемы регулятора тока – основная деталь драйвера, собрана на печатной плате.
В филаментных лампах драйвер размещён прямо в цоколе, и в этом и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что не надо устанавливать его отдельно, как в случае с обычными светодиодными, а недостаток в том, что ограниченные размеры цоколя лампы не позволяют разместить по-настоящему полноценный драйвер, и он становится ахиллесовой пятой этой лампы. Наука не стоит на месте, будем надеяться, что этот недостаток будет скоро преодолён.
Внутри колбы можно разглядеть стеклянную ножку, к которой крепятся филаменты. Она стабилизирует работу лампы, а также содержит проводники, которые передают электрический заряд от розетки.
Достоинства и недостатки филаментной лампы
Поначалу эти лампы излучали довольно мало света, и использовались только в декоративных целях. Всё изменилось в 2013 году, когда несколько китайских производителей вывели на рынок филаментные лампы, которые горели так же ярко, как и обычные лампы накаливания. С тех самых пор они стали завоёвывать симпатии потребителя. Они хороши тем, что у них:
- В отличие от светодиодных, которые дают узконаправленный свет, угол рассеивания филаментных ламп составляет 360 градусов.
- Высокая цветопередача и возможность выбирать цветовую температуру.
- Экономичность в потреблении электроэнергии при высоком КПД. Лампа с четырьмя нитями, то есть мощностью 4 Вт эквивалентна 40-ваттной лампе накаливания.
- Неограниченные возможности для оформления интерьера, простор для дизайнерских фантазий.
- Долгий срок службы, впрочем, здесь всё зависит от качества драйвера и лампы.
- Работают и при высоких, и при низких температурах. Диапазон составляет от -40 до +50 градусов Цельсия.
Филаментные лампы действительно переняли многие достоинства LED-светильников, а по некоторым параметрам даже их превзошли, но не спешите бежать за ними в магазин, пока не узнаете о недостатках, которых тоже хватает. Слабые места этих лампочек:
- Они очень дороги. Хорошие филаментные лампы стоят дороже обычных светодиодных. Как и всякая модная новинка, она не всем по карману. Возможно, со временем этот недостаток сгладится.
- Если лампа перестала светить, её остаётся только выбросить. Она не подлежит ремонту.
- Во многих лампах слабым местом является драйвер. Действительно, из-за ограниченности габаритов цоколя, туда помещают зачастую обычный выпрямитель, а это сказывается на качестве света.
- Газ внутри лампы отводит тепло от нитей, но не от драйвера, который может перегреться.
- Многие образцы сильно пульсируют.
- Филаментные лампы изготавливаются только из прозрачного стекла, а оно бьётся.
- Эти лампы не совместимы с низковольтными сетями.
Всё это заставляет сомневаться в возможности победного шествия филаментных ламп, во всяком случае, в ближайшем будущем. Сегодня пока что у них ограниченная сфера применения.
Филаментная лампа являются образцом последних достижений светотехники и в ближайшее время вытеснит все остальные источники искусственного освещения в помещениях.
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.
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.
Конструкция филаментной лампы
Внешне, филаментные лампы как уже было сказано, могут напоминать обыкновенные лампочки накаливания. Такая же стеклянная колба и металлический цоколь. Но они схожи только внешне. Лампы с филаментами гораздо сложней.
Стеклянная колба может быть выполнена из прозрачного стекла, или из стекла со специальным напылением. Напыление создает теплую цветовую температуру, которая хорошо подходит для декоративных целей.
В филаментной лампе находится несколько светодиодных нитей, которые крепятся на электродах, выходящих сверху и снизу стеклянной ножки.
Потребляемая мощность одного филамента, как правило, составляет от 1 до 1,5 Вт.
В процессе работы, светодиоды нагреваются настолько сильно, что некоторые чипы не смогут проработать и минуты без дополнительного охлаждения. Поэтому, чтобы снизить их высокую температуру, внутрь колбы закачивается газ с большой теплопроводностью, например, гелий. Он переносит тепловую энергию со светодиодов на поверхность стекла, которое в свою очередь рассеивает ее в атмосферу.
Светодиоды нельзя питать от переменного напряжения бытовой электросети. Поэтому в цоколе лампочек размещается специальный блок питания — драйвер. Он обеспечивает на выходе стабильное постоянное напряжение и необходимую силу тока. Именно от того, насколько качественно изготовлен драйвер, будет зависеть срок службы лампы и коэффициент пульсации светодиодов.
Но в цоколе E27, пространство для размещения электрической схемы ограничено. А в цоколе E14 места еще меньше. Поэтому добросовестным производителям приходится использовать миниатюрные высокотехнологичные компоненты, которые увеличивают конечную стоимость филаментных ламп.
В простых светодиодных лампах, благодаря массивной пластмассовой юбке, места для размещения драйвера достаточно. Поэтому нет необходимости прибегать к использованию дорогостоящих деталей.
Гибкие филаменты
В 2017 компания Segula представила новую технологию светодиодных нитей — Soft Filament. Твердое основание из обыкновенного или сапфирового стекла было заменено гибкой силиконовой пленкой.
Филаменты получились очень гибкими, способными принимать практически любую форму, а их внешний вид начал напоминать хорошо известную классическую вольфрамовую нить накаливания.
Впоследствии, компания Segula усовершенствовала гибкие филаменты и представила технологию Soft Filament Plus. Маленькие медные радиаторы разместили непосредственно по бокам светодиодной нити.
Их способность рассеивать тепло оказалась настолько хорошей, что филаментные лампы перестали быть зависимы от стеклянной газонаполненной колбы.
Благодаря этому стала доступна реализация совершенно новых неповторимых стилей и дизайнов.
К тому же техническое нововведение, обеспечивающее более эффективное охлаждение, позволило использовать более мощные светодиоды. Лампочки стали еще ярче.
