Светодиодные филаментные лампы: история появления и их особенности

Энергосбережение – одна из самых популярных тенденций современности. На сегодняшний день энергосберегающие технологии применяются практически в каждой сфере производства. Не исключение и современный рынок светотехники. Основная часть потребителей давно ушла от использования традиционных ламп накаливания, перейдя на энергосберегающие и светодиодные лампы. Но «лампочки Ильича» не забыты на сегодняшний день. Многие производители выпускают инновационные источники света, которые совмещают в себе уникальный ретро-стиль ламп накаливания и высокие характеристики светодиодных ламп.  Примером данной новинки являются лампочки, изготовленные по технологии Filament LED. Источники света получили наименование «филаментные лампы«.

История возникновения филаментных ламп

В современных дизайнерских светильниках лампа накаливания, а именно светящаяся нить внутри колбы, является главным элементом поддержания общего ретро-стиля. Следовательно, заменить ее ничем нельзя, да и до недавнего времени осуществить замену было нечем. Именно поэтому ведущие производители светотехническую продукции стали задумываться о разработке такого источника света, который бы сочетал в себе высокие характеристики и неповторимый дизайн.

Если говорить, например, о компактных люминесцентных лампах (ККЛ), то сразу можно отметить – создание устройства, соответствующего по форме лампе накаливания, невозможно. Другое дело светодиоды, которые отличаются миниатюрными размерами и дают возможность решения возникшей проблемы.

Изначально при разработке данного типа ламп светодиоды были размещены на узкой линейке, расположенной внутри колбы. Линейка, в свою очередь, была соединена с теплоотводом за пределами колбы. Главным недостатком данной конструкции была ограниченная мощность (максимум 25 Вт). Кроме того, стоили они недопустимо дорого, да и полного визуального соответствия лампам накаливания достигнуто не было. 

2008 год ознаменовался в сфере светотехники выпуском первых светодиодных LED-ламп, дизайн которых полностью соответствовал традиционным лампам накаливания. Изобретению было присвоено название Filament LED Bulb (светодиодная филаментная лампа). Как говорилось ранее, английское слово filament в переводе на русский означает «нить накаливания». На территории России с момента выпуска данных устройств существовал термин «светодиодная нить накаливания», который со временем так и не прижился в русском языке из-за противоречия понятий. Сегодня понятие «светодиодные филаментные лампы» полностью закрепился как среди производителей, так и среди потребителей. 

Первоначально выпуск светодиодных филаментных ламп преследовал только декоративные цели, ведь световой поток был очень слабым. Но в 2013 году произошел стремительный прогресс в функциональности филаментных ламп. Именно в этот период времени сразу несколько китайских производителей представили мощные образцы данных ламп для общего освещения, световой поток которых был эквивалентен световому потоку лампочек накаливания (мощность – до 60 Вт).

Принцип устройства филамента 

Технология Chip-on-Glass (COG) – основа производства светодиодных филаментных ламп. До выпуска филаментных ламп технология COG применялась в создании дисплеев для телефонов и других мобильных устройств. Ее суть состоит в установке светодиодов миниатюрных размеров на подложке, которая изготавливается из искусственного сапфира или из специального сорта стекла. От степени прозрачности подложки зависит свечение LED-элементов.  Иными словами, филамент является светодиодным аналогом нити накаливания, представляющий собой стержень (сапфир или стекло), диаметр которого равен 1,5 мм, а длина – 30 мм. По технологии COG на данном стержне фиксируются светодиоды синего свечения в количестве 28 штук. Соединение LED-элементов при этом последовательное. Для того, чтобы излучаемый свет был более теплым, дополнительно используют светодиоды красного свечения (количество при этом остается неизменным). Стержень с размещенными на нем светодиодами сверху покрывается люминофором на основе из силикона. Максимальный показатель потребляемой мощности одного филамента равняется 1,3 Вт.

Филаменты по сравнению с традиционными LED-матрицами отличаются важной особенностью: отсутствует необходимость использования сложных оптических систем благодаря высокому КПД. Кроме того, мощность, которая подводится к филаменту в 1,5 раза превышает мощность, используемую с традиционными матрицами. Именно за счет небольшой проводимой мощности тепловыделение значительно снижается, а световой поток при этом абсолютно не уменьшается.

Специфика работы теплоотвода

Филаменты находятся внутри герметичной стеклянной колбы, которая заполнена специальным газом высокой теплопроводности. Данный газ как раз и осуществляет отвод тепла от LED-элементов через тонкую стеклянную колбу. Специалисты утверждают, что в определенных случаях данная система является более эффективной, чем в классической светодиодной лампе. В процессе производства стеклянных колб, а также при заполнении их газом, применяются отработанные для ламп накаливания принципы. Состав газа неизвестен, поскольку это является производственной тайной. Но многие профессионалы высказывают свои догадки: либо это гелий, либо смесь различных газов также вместе с гелием. Гелий, как известно, является газом самой высокой теплопроводности.

Главные технические характеристики филаментных ламп

Светодиодные филаментные лампы имеют сферическую колбу, диаметр которой равняется 95 мм, а площадь поверхности гораздо больше, чем у колбы А60. Именно это играет большую роль в качестве теплоотвода, и, следовательно, позволяет добиться высокого показателя светового потока – 1500 Лм.

Максимальные значения параметров для филаментной лампы с колбой А60, обладающей коррелированной цветовой температурой 2700К:

• световой поток – 980 Лм (для ламп в 85 Вт);
• светоотдача лампы – 116 Лм/Вт;
• индекс цветопередачи CRI – 90;
• срок службы – 30 000 часов;
• диммируемые.

Положительные и отрицательные свойства филаментных ламп

Интерес к филаментным лампам проявляется не только со стороны специалистов, но и со стороны потребителей, поскольку устройства обладают большим количеством преимуществ:

• полное соответствие кривой силы света с устройствами, которые предназначаются для ламп накаливания;
• высокий показатель светоотдачи, который обусловлен отсутствием оптической системы;
• вероятность уменьшения себестоимости благодаря использованию уже имеющихся мощностей для производства ламп накаливания;
• способствует преодолению психологического восприятия при переходе на светодиодное освещение в быту. 

Но, помимо положительных сторон, филаментные лампы также имеют некоторые недостатки:

• небольшое место для драйвера, следовательно, необходимо использовать либо драйвер самой простой конструкции с завышенным коэффициентом пульсации, либо миниатюрные драйвера очень высокой стоимости;
• применение данных устройств на практике в общем освещении около 2-2,5 лет, что говорит об отсутствии достоверных статистических данных о надежности;
• стеклянная колба – важный элемент ламп без возможности замены, то есть, их использование небезопасно из-за того, что они не являются небьющимися. 

Филаментные лампы со временем станут очень популярным и востребованным продуктом, поскольку потребность в безопасном и эффективном оборудовании растет с каждым днем. Лампы, созданные с использование филаментов, полностью соответствуют всем требованиям сегодняшнего дня.