Что такое филаментные лампы и где они применяются

Отвод тепла

Светодиодные нити работают на токе, меньше максимального допустимого, поэтому кристаллы светодиодов не перегреваются. Температура p-n перехода в рабочем состоянии колеблется около 60 °C. В фирменных филаментных лампах внутрь стеклянной колбы закачана газовая смесь на основе гелия, которая имеет высокую теплопроводность. Именно газ служит проводником тепла между филаментами и тонким стеклом колбы. Эффективности данного метода достаточно, чтобы избежать перегрева светоизлучающих кристаллов.

Но, как и в любой конструкции, в филаментной светодиодной лампе не всё так гладко. Потому что присутствует ещё один источник тепла — драйвер. Отсутствие радиатора не позволяет быстро рассеивать теплоту. К тому же малый объём цоколя сильно препятствует охлаждению. Получается, что элементы драйвера – самое слабое звено всей системы. Судя по отзывам пользователей, именно блок управления становится причиной чрезмерного мерцания и поломки изделия. А для качественного драйвера, обеспечивающего минимум пульсаций и стабильность, нужны дорогостоящие радиоэлементы.

Это интересно: Как выбрать светодиодную лампу кукурузу — познаем главное

Характеристики

Чтобы понять, стоит ли покупать филамент-лампочку, нужно сравнить её характеристики с аналогами по таблице ниже.

Сравнительные характеристики.

Параметры, которые дают преимущества лампам fillament:

• устройства совместимы с любыми светильниками со стандартными патронами;
• почти все модели отличаются высоким показателем светоотдачи и работают с диммерами;
• в продаже имеются изделия с классическим и сферическим дизайном колбы.

Маркировка ламп содержит характеристики цоколя и внешнего вида филаментных нитей. Например модель с цоколем «Е27» имеет классический дизайн и диаметр от 12 до 27 мм, «A95» сферической или круглой формы, диаметр цоколя соответственно больше.

Положительные свойства филаментных ламп

Несмотря на высокую цену изделий, они помогут сэкономить деньги за счёт низкого энергопотребления. Еще одно преимущество состоит в том, что устройства российского производства по качеству не уступают европейским, китайским и американским аналогам. Самый популярный российский бренд – это «Лисма».

Устройства мощностью до 8 Вт от «Лисма» можно приобрести примерно за 325 рублей. Изделия с такими же показателями за рубежом будут стоить 6-7$. Если есть желание приобрести более качественную импортную лампу, рекомендуется изучить модели брендов «Osram» или «Paulmann». Высококачественная лампочка обойдется примерно в 650-800 рублей.

Для тех кто любит смотреть: Обзор, достоинства и недостатки филаментных LED-ламп.

Характеристики:

• потребляемая мощность – от 4 до 8 Вт;
• световой поток – до 98 Лм;
• светоотдача – 120 лм/Вт;
• срок эксплуатации – 30 000 часов;
• световая температура – в пределах 2700 К.

Ремонт филаментной лампы

Схемы драйверов у филаментных ламп такие же, как и обыкновенных светодиодных и ремонт их отличается только способом разборки. Приведу пример из личной практики ремонта филаментной лампы.

Через некоторое время перегорела еще одна лампа в люстре из этой же партии. С учетом полученного опыта решил применить неразрушающий способ ее разборки, так как внешний осмотр не выявил перегорания филаментов.

Для этого была использована мини дрель с установленным в нее наждачным диском, как у болгарки. Такая мини дрель в комплекте имеет большой набор инструментов, позволяющий выполнять практически любые ювелирные работы, начиная от сверления и заканчивая гравировкой на металле и стекле.

Цоколь филаментной лампы был зажат за резьбовую часть в тисках и прорезан абразивным диском по всей длине его окружности, как показано на фотографии.

Далее при одновременном разогреве центрального контакта цоколя паяльником резьбовая его часть была отсоединена. В результате получен доступ к печатной плате драйвера. Драйвер был обвернут изоляционной прозрачной пленкой.

Изоляция была удалена и диоды выпрямительного моста . Они оказались в обрыве. Мост был заменен диодным мостом, взятым из драйвера разбитой описанной выше лампы.

Для исключения перегорания филаментов последовательно с установленным в драйвере конденсатором был впаян навесной емкостью 0,5 мкФ и на схему подано напряжение.

Филаменты засветились, правда с меньшей яркостью, так как при последовательном соединении конденсаторов суммарная их емкость всегда становится меньше, чем емкость конденсатора в цепочке с меньшей емкостью. Слабое свечение филаментов свидетельствовало о исправности конденсатора на плате. При подаче питающего напряжения на выводы лампы она засветила на полную яркость.

Для восстановления целостности цоколя отпаянный вывод драйвера был заведен в предварительно освобожденный от припоя центральный контакт и половинки цоколя соединены в четырех местах с помощью пайки. Для надежности были использованы отрезки выводов от советского транзистора.

Осталось только вкрутить отремонтированную своими руками филаментную лампу в патрон люстры для проверки. Как видите все лампочки светят одинаково ярко.

Анализ причины перегорания филаментной лампы

Чтобы не отставать от технического прогресса при появлении на рынке филаментных ламп приобрел двенадцать таких лампочек с цоколем Е14 мощностью 6 Вт для двух люстр.

Лампы красиво смотрелись в люстре и хорошо освещали помещение, но через год эксплуатации одна из них ярко вспыхнула и перестала светить. Решил выяснить, в чем причина отказа.

Попытка отделить цоколь от колбы лампы не увенчалась успехом. Клей-компаунд скрепил цоколь с колбой намертво. Пришлось применить разрушающий метод разборки с помощью тисков.

Для извлечения драйвера из цоколя пришлось, вращая его сжимать по немного тоже в тисках. Компаунд и остатки стекла колбы при этом крошились.

В результате удалось извлечь из лампы филаменты и драйвер без их повреждения. На фотографии показано как выглядит филаментная лампа без колбы и цоколя.

При осмотре драйвера сразу бросилось в глаза, что рядом с токоограничивающим конденсатором резистор был покрыт слоем копоти, что свидетельствовало о сгорании одной из деталей. Проверка резистора показала его исправность. Следовательно, вышел из строя конденсатор.

На противоположной стороне печатной платы драйвера был распаян только мостовой выпрямитель и нанесена маркировка для подключения. Позвонка диодов мультиметром показала, что все диоды исправны.

Электрическая схема филаментной лампы

Для дальнейшего анализа причины отказа с печатной платы драйвера срисовал электрическую принципиальную схему филаментной лампы. Как видно из схемы, она практически не отличается от стандартной схемы светодиодной лампы, собранной на обыкновенных светодиодах с токоограничивающим конденсатором.

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.

Достоинством этой схемы драйвера является простота, позволяющая поместить его даже в цоколь Е14, высокий КПД и практически отсутствие выделения тепла. Недостатком является большой коэффициент пульсаций светового потока, что исключает использование ламп с таким драйвером для освещения рабочих мест с напряженным трудом.

Если необходима филаментная лампа с малым коэффициентом пульсаций, то нужно приобретать с драйвером на микросхеме. На фото классическая схема такого драйвера, но он больше по размерам, поэтому устанавливается только в филаментные лампы с цоколь Е27.

Проверка филаментов лампы

Для проверки филаментов необходимо на их выводы подать напряжение постоянного тока не менее 60 В. Поэтому мультиметром, который выдает в режиме измерения сопротивления напряжение не более 9 В прозвонить филамент невозможно.

Поэтому для проверки филаментов был использован драйвер, извлеченный из лампы. Конденсатор С1 был в обрыве, поэтому был выпаян и вместо него запаян исправный навесной такой же емкости.

При подаче напряжения на драйвер, засветился только один из шести филаментов, и то участками, что указывало на возможную неисправность всех филаментов лампы.

Для проверки филаментов они были разъединены и проверены по отдельности. Подключались к родному драйверу, последовательно с которым по цепи подачи питающего напряжения был запаян дополнительных конденсатор такой же емкости.

Как и ожидалось, все филаменты отказались неисправными. Один из них засветился, как и ранее, участками, что не позволяло его дальнейшее использование.

Причина перегорания филаментной лампы

Филаментная лампа перегорела из-за электрического пробоя токоограничивающего конденсатора С1. В результате все напряжение питающей сети (220 В) было приложено к выводам светодиодных филаментов и через них потек ток, превышающий допустимый.

Светодиоды от перегрева перегорели, как и сам конденсатор. От него и покрылась копотью печатная плата.

Конструкция

Конструкция филаментной лампы совмещает в себе старую и проверенную технологию сборки лампы накаливания с новыми, более современными материалами. Стандартная конструкция лампы состоит из:

• светодиодный филамент;
• колба с газом, изготовленная из стекла;
• ножка, изготовленная из стекла;
• цоколь;
• драйвер.

Структура филаментной лампы Следует разобрать основные элементы подробнее

Цоколь

Цоколь — основная часть лампы, которая служит для скрепления всех проводов и колбы. Это единственное место, где может быть драйвер, который отвечает за исправность. Самые распространенные виды цоколей — E27 и E14.

Насыщенность и яркость света определяет атмосферу заведения

Стеклянная колба

Колба — основной элемент лампы, без которого она не сможет исправно работать и полностью освещать помещение. Это полностью прозрачная колба, может быть разной формы, в зависимости от применения лампы. Есть отдельные виды колб с особым напылением белого или кремового цвета, чтобы сделать цвет насыщеннее и ярче.

Разнообразие филаментных ламп

В колбе содержится специальный газ, а также размещена конструкция из светодиодной нити. При нагревании светодиодов, газ позволяет теплу быстрее рассеивать свет по стенкам колбы, чтобы осветить все помещение.

Кроме того, газ контролирует процесс нагревания нити. Тепло, размещается по всей поверхности колбы, а так как она превышает в 3 раза количество тепла, то температура не превышает 60 градусов по Цельсию, что абсолютно безопасно для пользования.

Стеклянная ножка и проводники

Стеклянная ножка предназначена для крепления к ней основания филаментных нитей. Она служит опорой, чтобы стабилизировать работу лампы при скачках напряжения. Также в ножке есть проводники. Они передают нитям электрический заряд от розетки, чтобы лампа начала гореть.

Ножка — опора для филаментной лампочки

Светодиоды

Особенность филаментной нити заключается в том, что ее производят по той же технологии, что и дисплейные модули для телефонов и планшетов. Технология называется Chip-on-Glass. Филаментная нить состоит из нескольких частей: стеклянная подложка, светодиоды, люминофор.

Филаментная нить представляет собой небольшую стеклянную подложку 2-3 см в длину из сапфирового стекла, которое не плавится и не трескается при высоких температурах. Внутрь подложки в одну линию выкладывают светодиодные кристаллы (7-10 штук).

Вам это будет интересно Что это такое — прожектор с датчиком движения и как им пользоваться

Оригинальный дизайн лампочки

К концам подложки прикрепляются проводники, которые подают заряд тока к светодиодам. Сверху подложка покрывается люминофором, который обеспечивает необходимый цвет и температуру света. Нити соединяют в одну конструкцию, а ее основания прикрепляют к ножке.

Драйвер

Драйвер — самая главная часть, отвечающая за ее работоспособность, энергоэффективность и прочее. Драйвер представляет собой небольшую электронную микросхему, которая собрана на печатной плате. Он отвечает за продолжительность работы диодов при изменении температуры и напряжения. Именно он обеспечивает отсутствие мерцания и бликов света.

Интересно! Современные модели филаментных ламп оснащены усовершенствованными драйверами, которые охватывают большие электросети и работают с огромным спектром напряжения.

Экономия электроэнергии — главная задача производителей филаментных ламп

До покупки лампы, ее цвет можно определить визуально, даже без включения. Все зависит от цвета филаментной нити. Например, если нить яркого желтого или оранжевого цвета, то свет будет более теплым, с желтоватым или кремовым оттенком. Если же нить лимонного цвета — свет будет белым, дневным. Кроме того, угол освещения можно определить по форме и длине нити. Чем больше светодиодов, и чем длиннее их подложки, тем больше в них находится световых кристаллов, а значит — свет будет ярче и угол распыления больше.

Драйвер филаментной лампочки Томича

Использование светодиодного принципа требует установки драйвера, расположенного внутри цоколя. Назначение устройства — снижение тока из сети до параметра, безопасного для светодиодных элементов.

Драйвер состоит из следующих элементов:

1. Предохранитель.
2. Выпрямитель диодного моста.
3. Сглаживающие конденсаторы.
4. Микросхема импульсного токового регулятора с дополнительными компонентами. В состав схемы входит диод, дроссель, сопротивление ВЧ конденсатор.

Особый интерес заслуживает схема драйвера. В фазном проводе установлен предохранитель F1, вместо которого можно поставить сопротивление до 20 Ом до 1 Вт мощности.

Также в элементы схемы входит:

• диодный мост для выпрямления тока на напряжение 400 — 1000 В, DB1;
• конденсатор для сглаживания пульсаций на выходе DB1, E2;
• дополнительная емкость для подачи напряжения на схему, E1;
• драйвер устройства, благодаря которому работает вся цепь, SM7315P;
• емкость для фильтрации пульсаций на выходе, E3;
• токовый датчик для корректировки силы тока в цепи источников света, R1 (чем выше сопротивление, тем ниже ток);
• сопротивление для снижения тока на преобразователе, R2;
• диод, обеспечивающий функционирование преобразователя, D1;
• накопительная индуктивность для преобразования напряжения, L

По сути, элементы D1, L1 и транзисторный ключ формируют типовую схему импульсного преобразователя.

Почему мигает светодиодная лампа, причины, способы устранения

Мощность

Просто взглянув на филаментную лампочку можно тут же узнать ее примерную мощность.

Не доверяйте лампам, которые обещают бОльшее количество ватт, не соответствующих количеству нитей. Всегда руководствуйтесь правилом – сколько нитей, столько и ватт. Если их больше, то это означает что внутри либо неэффективный драйвер, либо светодиоды работают в жестком режиме и быстро сгорят.

Даже многие известные бренды на лампочках малой мощности прописывают срок службы в 15 000 часов и более, а для мощных, всего 10 000 часов.

К сожалению, мощность всех филаментных ламп ограничена объемом колбы. Конечно, теоретически вы туда можете запихать 20-30 стержней, но светиться они у вас будут всего несколько секунд.

Малое пространство и небольшой объем газа в нем, просто не успеют оперативно отвести образовавшееся тепло и светодиоды моментально перегреются. Понадобятся колбы совершенно других форм и размеров.

Поэтому филаментные лампочки привычных габаритов А60 стараются не делать большой мощности. Экономия здесь не причем. Все дело в технической составляющей и ограничениях по перегреву.

Реальные показатели будут раза в два меньше указанного на упаковке. 11 ваттные модели по люменам и уровню освещения не заменят вам полноценные 80-100 Вт, которые дают простые лампы накаливания.

Они будут соответствовать максимум 60 Вт. То же самое относится и к индексу цветопередачи CRI. В лучшем случае он будет превышать показатель 80, но никак не CRI>90.

Вот таблица наиболее распространенных тип ламп, их максимальная мощность и световой поток, которые они способны выдать.

Каждый раз, когда вы видите в магазине лампочку, на упаковке которой будут написаны показатели превышающие эти измерения, знайте – вас дурят. Это чистый маркетинг и гонка производителей.

Напишешь на своем изделии 7Вт, а рядом будет стоять конкурент с надписью 9Вт, причем за те же деньги, то 9 из 10 купят именно его продукцию, а не твою. 99% потребителей попросту не имеют соответствующих приборов для измерений и проверки. Им главное, чтобы изделие служило подольше.

Как работает схема

Принцип работы схемы прост. Напряжение, которое поступает на вход, выпрямляется с помощью диодного моста. Далее, благодаря действию емкости и конденсатора, происходит сглаживание тока.

На подходе к микросхеме ток преобразуется в ВЧ импульсы, сглаживаемые с помощью конденсатора. В дальнейшем питание поступает на филаментный светодиод и возвращается в сеть.

Что касается драйвера, в его состав входит ШИМ-контроллер и дополнительные устройства (компараторы, мультиплексоры и т.д.). Они сравнивают реальный и номинальный токи, а после отправляют сигнал контроллеру ШИМ на внесение правок в коэффициент заполнения импульсов.

Особенности конструкции и устройство ламп

Основной задачей создания филаментных ламп является полноценная замена светильников накаливания. В отличие от светодиодных источников света, справляются с этой задачей, потому что внешний вид позволяет использовать их в открытых светильниках, сохраняя стиль ретро. Основу технологии filament-led позаимствовали у дисплеев мобильных устройств:

1. На прозрачную подложку из сапфира (в дорогих моделях) или из стекла (в эконом-классе) выкладываются последовательно светодиоды синего свечения. Для получения более теплого света могут добавляться красные диоды. Общее их количество должно составить 28 штук. Прозрачность основы позволяет свету равномерно распространяться во всех направлениях.
2. Светодиодные ленты покрываются прозрачным люминофорным покрытием на основе силикона. Получаются нитевидные стержни – источники свечения. В современных лампах используется до 16 осветительных элементов.
3. Стержни крепятся к прозрачной стеклянной лопатке, что также способствует всестороннему распространению световых потоков.

1. Внутренняя конструкция помещается в прозрачную стеклянную колбу, куда закачивается специальный газ на основе гелия. От состава газа зависит способность отводить тепло от световых стержней, поэтому каждая компания по производству держит его в секрете. Хотя маленькие светодиоды и так греются меньше, чем в обычных Led-светильниках. Такая конструкция не нуждается в большом радиаторе, потому что газ эффективно поглощает тепло, не позволяя осветительному прибору нагреваться выше 60 градусов.
2. Колба запаивается стандартным цоколем, обеспечивающим надежный контакт с источником электропитания. На цоколе со стороны колбы устанавливается электронная плата – драйвер, обеспечивающая стабильное питание светодиодов путем преобразования переменного напряжения в постоянное. Тем самым сглаживая пульсацию свечения, вредную для глаз человека, до 2 %, в то время как обычная лампочка способна выдавать 20 % колебаний яркости.

Устройство лампы

Рассмотрим филаментные лампы детально. В них используют элементы ламп накаливания, проверенные годами, но усовершенствованные инновационными светодиодными технологиями. В запрессованных колбах размещается стеклянная ножка, филамент, снизу – цоколь с драйвером.

1. Колбы – герметичные конструкции, прозрачные, из стекла. По форме могут отличаться. Если это декоративная лампа, для ее изготовления используют стекла с особенным напылением. Это помогает создавать теплый, уютный источник освещения. В середине колба заполняется инертными газами. Преимущественно используют гелий – газ, максимально быстро переносящий теплоотдачу к стенкам колбы, выделяемое светодиодами. Распределение тепла происходит по колбам пропорционально, после чего оно рассеивается в пространство. Прибор при этом не нагревается свыше 60 градусов.
2. Филаменты – нити, производимые по уникальной технологии COG. Такая технология используется в производстве экранов для мобильных телефонов (смартфонов). По внешнему виду это подложки из прочного сапфирового стекла, с расположенными кристаллами светодиодов в виде цепочек. Свет равномерно распространяется, благодаря прозрачности подложек. На их концах крепятся контакты, закрепляющие нити в устройствах и подающие электропитание. С внешней стороны нити покрываются люминофором, универсальным веществом, задающим требуемые источники освещения нитей (цветовые параметры). Для лампы в стиле лофт, ретро лампы и других декоративных серий приборов используют нити специальных форм. Это может быть форма спиральки, дуги. Один фрагмент нити, имеющей длину три сантиметра, имеет мощность 0,8-1,3 Вт. Поэтому в устройствах используют до нескольких десятков элементов, благодаря чему свет рассеивается во всех направлениях.
3. Стеклянные ножки являются важным компонентом конструкции. Это опора, на которую крепятся нити. Кроме этого здесь расположены проводники. Через них электропитание поступает к светодиодам.
4. Цоколи предназначаются для закрепления устройств в электрических патронах и поступления к ним источников энергопитания. Преимущественно используют такие типы, как Е14, Е27. В цоколях размещаются драйверы питания светодиодов.
5. Драйверы в филаментных лампах дополнены электронными схемами, разработанными специально, и установленными на оригинальных печатных платах. Их предназначение – обеспечение правильного режима функционирования светодиода при перепадах температурного режима, напряжения в сети и других негативных внешних факторах. Инновационные схемы таких драйверов отличаются по различным видам защиты, коэффициенту полезного действия, могут работать в разных диапазонах напряжения. При изменениях отсутствует пульсирующий, мерцающий свет. Преимущественно используют специализированную микросхему, которая способна обеспечивать различные высокие показатели.

Полезная информация. Определить показатели цветовой температуры ламп можно приблизительно. Для этого достаточно посмотреть на цветовой оттенок филаментов. Нити лимонного цвета означают, что устройства создают белый цвет (дневной). Если они имеют оранжевую, желтую цветовую гамму, то создают теплые, приглушенные источники освещения (например, винтажные лампы). Качество освещения также напрямую зависит от имеющегося количества филаментов, их длины, формы. Чем длиннее цепочки нитей, и чем их большее количество, тем больше на них расположено светодиодов, а значит и максимально яркий источник освещения. Равномерность источника света также зависит от того, как располагаются филаментные нити.

Характеристики

Филаментные лампы выпускаются в ограниченном диапазоне потребляемой мощности – от 4 до 8 Вт, что эквивалентно 85 Вт ЛН. Это связано с проблемой охлаждения светодиодной нити. Такая лампа способна создать поток света, равный 980 лм. Светоотдача составляет около 120 лм/Вт. Производители заявляют срок службы изделия около 30 тыс. часов. Световая температура филаментных светодиодных источников света находится в пределах 2 700 К.

Сравнение ламп от разных производителей

Признанный российский производитель Томский завод осветительных приборов Rusled реализует филаментные устройства под торговой маркой “Лампочка Томича”. Изделия этой фирмы нацелены на замещение импортной продукции. Выпускаются лампы трех модификаций: 4, 6, и 8 Вт со световым потоком 400, 600 и 800 лм соответственно. Производитель заявляет ресурс изделия равным 15 тыс. часов.

Изготовление филаментных источников света проводится на базе производства ЛН с использованием китайских комплектующих. При проведении независимого тестирования практически все заявленные характеристики были подтверждены. Однако ресурс изделий не выдерживает никакой критики. Из 30 тестируемых ламп за 2 месяца вышли из строя 26 шт. Связан ли брак с переходным периодом и модернизацией оборудования, не понятно.

Другой российский производитель из Саранска – Лисма – выпускает модели 4, 6, 8, и 9 Вт. Филаменты несколько отличаются от “томичей”. В этих изделиях стеклянная подложка покрывается кристаллами и люминофором только с одной стороны, вторая остается чистой. Это позволяет еще больше повысить срок службы кристаллов за счет увеличивающегося теплоотвода. Производитель гарантирует исправную работу источников света в течение 30 тыс. часов.

При проведении тестирования температура колбы 8- и 9-ваттных ламп составила 70 и 85°С соответственно. В этом случае сложно говорить о длительном сроке службы изделия. В этих же моделях и другие параметры, кроме пульсации, не соответствуют заявленным.

В большинстве случаев поломки филаментных ламп происходили из-за низкого качества изготовления драйвера. При разборке было выявленно повышенное (более 300 В вместо 160 В) напряжение, что говорит о выходе из строя источника питания. Эти поломки характерны для изделий обоих производителей. Хотя необходимо отметить, что процент брака у Лисмы ниже и составляет 20-25%.

Преимущества филаментных ламп

Положительными качествами филаментных ламп являются:

• совместимость с патронами Е27 и Е14;
• низкое энергопотребление;
• большой световой поток и высокое качество света;
• длительный срок службы;
• экологичность, утилизируются как бытовые отходы;
• низкая рабочая температура нити.

Благодаря этим характеристикам спрос на филаментные светодиодные лампы и их производство будут расти.

Недостатки

Как и любые недавно выпущенные изделия, эти лампы имеют свои отрицательные стороны:

• высокая цена;
• низкая прочность стекла;
• большой процент брака;
• отсутствие низковольтных аналогов.

Дальнейшее развитие производства должно привести к уменьшению цен и повышению качества продукции.

Предыдущая
ПодсветкаВыбор подсветки для аквариума и как сделать самостоятельно
Следующая
Светильники, браКак выбрать подходящий светильник для аквариума

Спасибо, помогло!Не помогло