Особливості лампочок з ниткоподібними світлодіодами
Ниткоподібні світлодіоди, або LED-filament, сьогодні вже досить відомі. Якщо раніше споживачі часто дивувалися, побачивши філаментні моделі, не розуміючи, до якого типу їх слід відносити та де застосовувати, то зараз такі вироби досить популярні. Найчастіше їх використовують як декоративні рішення при оформленні інтер'єрів, проте за своїми технічними характеристиками вони цілком придатні й для облаштування звичайного освітлення.
Філаментні лампи мають усі переваги інших світлодіодних рішень – високу економічність роботи, тривалий термін служби, рівномірний світловий потіком та ін. Зовнішній вигляд, який відрізняється, дозволяє їм використовуватися навіть там, де більш футуристичні світлодіодні лампи виглядали б недоречно – наприклад, у красивих старовинних люстрах або торшерах. Традиційний форм-фактор та скляна колба ідеально вписуються у звичні візуальні образи, але при цьому виріб забезпечує істотну економію та має значно підвищений експлуатаційний ресурс.
Секрети філаментних моделей
Про те, як влаштовані моделі зі світлодіодними нитками, ми вже розповідали читачам раніше. А сьогодні хотілося б поговорити про речі, які невідомі більшості споживачів – у тому числі, про технологічні компроміси при виробництві таких ламп, їхні функціональні обмеженнях та перспективи розвитку. Це необхідно не тільки для критичного осмислення питання, але й для того, щоб розвінчати деякі міфи, які встигли скластися навколо подібних виробів.
Загальна конструкція лампи повторює будову звичайних світлодіодних моделей. Просто у даному випадку більш пильну увагу було приділено тому, щоб драйвер не було видно у порожнині прозорої колби. Разом з тим, надмірна економія на розмірі драйвера завжди безпосередньо позначається й на його якості. Для моделей до 6-8 Вт зазвичай є припустимим спрощення блоку живлення та виключення зі схеми мікрокомпонентів другорядної значущості. У свою чергу, у відношенні більш потужних лампочок подібна політика неприпустима.
Найважливіший фактор при експлуатації лампочки – це тепловідвід. Навіть найякісніші комплектуючі не зможуть тривалий термін працювати без охолодження, а для моделей загального споживчого сегмента даний момент взагалі критичний. На електролітичному конденсаторі драйвера часто ставиться маркування з числом у діапазоні 80-120, яке показує максимально припустиму робочу температуру даного вузла. Для побутових моделей середньої якості мінімальна норма становить 95 °С, для кращих виробів – 105 °С. За нормальних умов експлуатації цих значень цілком достатньо, щоб лампочка витримала паспортний термін служби.
Сам принцип відведення тепла у філаментних моделях не схожий на той, який використовується у більшості LED-ламп. Тут немає місця для великого металевого радіатора, а тому тепло навколишньому повітрю віддає сама колба. Транспортує тепло від ниток до поверхні скла інертний газ, який знаходиться у лампі (часто – гелій), який також допомагає створити більш рівномірне світіння. Всупереч поширеній помилці, всередині виробу не вакуум, а суміш газів з яскраво вираженою домінуючою речовиною. Експерименти щодо виміру температури філаментів за відсутності колби, а тому й газу навколо них, показують, що різниця легко досягає двох разів. Навіть при поганому тепловідводі скло розігрівається максимум до 50-55 °С, а без колби нитки видають 100-105 °С вже через пару хвилин роботи.
Один з цікавих технічних нюансів лежить у площині масштабування корисного ефекту. Виражається він питанням, як багато філаментних ниток можна помістити у одну лампу, тобто, якої максимальної потужності можна досягти при використанні даної технології. Теоретично, до однієї стандартної колби можна помістити близько двадцяти стрижнів, але через моментальне виділення тепла та відсутність гарного тепловідводу пропрацює такий виріб у кращому випадку лічені години, а то й хвилини. Звичайно, до колби великих габаритів реально помістити скільки завгодно філаментів, але необхідний для цього форм-фактор лампочок буде однозначно незатребуваним при масовому виробництві.
Про це рідко згадується, проте найчастіше світлодіодні нитки всередині лампи з'єднані послідовно. Це означає, що при виході з ладу навіть одного філаменту, виріб перестане працювати повністю. На практиці таке малоймовірно, оскільки усі елементи всередині колби знаходяться у однакових умовах, а сама світлодіодна нитка – це цілісний провідник, який повинен бути дійсно серйозно пошкоджений, щоб перестати проводити струм.
Щоб отримати звичне біле світло (з більшою або меншою кількістю жовтизни), використовуються діоди синього світіння. Люмінофор необхідного відтінку допомагає перетворити довжину світлової хвилі до необхідної. У окремих випадках можуть використовуватися й червоні діоди – якщо потрібна підвищена яскравість або явно виражене жовте світло.
На результуючу світлову картину впливає й скляна колба. Хоча прийнято вважати, що вона дозволяє отримати такий самий світловий потік, що й від лампочки розжарювання, насправді невелике розходження усе-таки присутнє. Незважаючи на більш високі кути випромінювання у порівнянні з пластиковими матовими моделями, тут набуває більшого значення розміщення філаментів у порожнині колби. Якщо вольфрамова нитка розташована перпендикулярно осі лампи та знаходиться майже у центрі сфери, трохи далі від цоколя, то світлодіодні нитки витягнуті уздовж виробу та зазвичай заповнюють набагато більший об’єм. У результаті вдається ще більше підвищити яскравість та рівномірність світіння – до тієї межі, з якої лампи розжарювання конкурувати ніяк не можуть. До того ж, світловий потік та його відтінок тут часто регулюються не тільки матуванням скла, але й покриттям колби кольоровим напиленням. Всупереч очікуванням, воно може не тільки усікати кількість світла, але й збільшувати його – у залежності від мети. До того ж, завдяки покриттю колб при роботі вироби межі між «старими» та новими лампами розмиваються: при побіжному погляді цілком можливо взагалі не помітити різниці.
Далі необхідно поговорити про те, як технічна реалізація часто суперечить паспортним характеристикам виробів. Наприклад, вже давно експериментально доведено, що форм-фактор колби безпосередньо пов'язаний з граничною потужністю лампочки. Лампи типу «свічка» апріорі не можуть мати високої потужності – їхня межа становить 8-9 Вт за найбільш технологічного виконанні. Те ж саме стосується моделей у вигляді маленької сфери. Що б не писав на упаковці товару виробник, за числом люмен дані вироби не будуть еквівалентні заявленим. «Свічки» більше десяти ват, які позиціонуються як заміна стоватним лампочкам розжарювання, на практиці можуть показувати приблизно стільки ж, скільки моделі на 75 Вт або навіть менше. Повністю аналогічна ситуація й з індексом передачі кольору: у звичайній лампі з вузькою високою колбою досягти понад 90 одиниць практично нереально за сучасних технологій (такі моделі доступні тільки у промисловому та преміальному сегменті за пропорційно більшою ціною). Споживчий сегмент виробів зазвичай має розкид 75-85 одиниць, але не більше. Якщо при покупці Ви побачите показники вищі за ті, що ми тут навели, можете бути впевнені – це просто маркетинговий хід та прийом виробників, які розраховують на низьку обізнаність споживачів.
У світлі усього сказаного раніше, необхідно окремо розповісти про складнощі технології виготовлення філаментних ламп, які накладають відбиток на кінцеву продукцію. Один з найбільш очевидних – необхідність застосування мініатюрної електроніки, яке не буде поступатися за функціоналом. Увесь драйвер повинен вміститися у порожнині цоколя та не псувати естетику скляної частини колби. Це й без того технічно складне завдання ускладнюється ще більше, якщо мова йде про лампочки з цоколем Е14. Давайте додамо до цього, що такі моделі як мінімум у половині випадків мають форм-фактор «свічка» – й відразу стане зрозуміло, наскільки сильними є подібні обмеження. Для порівняння: у якісної та надійної світлодіодної лампи, виготовленої за технологією SMD, один тільки драйвер міг займати близько 50% розміру виробу, тобто, майже як уся колба мініатюрної філаментної моделі.
Брак місця позначається не тільки на живленні лампочки та ймовірності її прискореного зносу, але й на проблемах з частотним фільтром. А це вже джерело неприємного мерехтіння – як незначного, майже непомітного, так і вельми дратівного. Як перевірити цю властивість при покупці? Є одна цікава, але проста хитрість, винайдена вітчизняними споживачами. Досить попрохати продавця вкрутити лампу у патрон та увімкнути, а потім оточити її долонями, ніби обіймаючи, на відстані близько півтора-двох сантиметрів. У таких умовах тепловідвід істотно погіршиться через зменшення тепловіддачі до навколишнього середовища. Якщо у виробі встановлено поганий драйвер та фільтр, не більше, ніж через півхвилини лампочка перегріється та почне мерехтіти. У деяких моделях для цього вистачає навіть 5-7 секунд. Лампи, які витримали більше півхвилини,однозначно впораються з експлуатацією у Вашому домі.
Відомий й інший спосіб перевірки якості драйвера, але вже у домашніх умовах. Для цього досить увімкнути переносний радіоприймач та піднести його до працюючого світильника. Якщо у ефірі з'являться перешкоди, значить, драйвер досить потужний, а ось якщо радіо працює стабільно, розраховувати на повну відсутність мерехтіння не варто. Загальна порада для споживачів така: краще завжди трохи пожертвувати зовнішнім виглядом, аніж терпіти стробоскопічні ефекти або постійно купувати нові лампочки. Деякі виробники виготовляють моделі з компромісним рішенням: у них між цоколем та колбою є декоративна проставка з пластику або металу заввишки у 1,5-2 см. У цьому додатковому об’ємі набагато простіше розмістити необхідні компоненти.
Тим, в кого вдома стоять світлорегулятори, слід завжди уважно вивчати упаковку філаментних ламп. Далеко не усі з них добре димуються, навіть якщо на коробці зазначена підтримка даної функції. При покупці обов'язково слід попрохати продавця показати, як відбувається процес регулювання яскравості для конкретної моделі. Деякі лампи істотно запізнюються або некоректно обробляють сигнал від димера, тож у подібній ситуації доведеться або купувати моделі ще дорожче, або відмовитися від використання світлорегуляторів.
Замість висновків
Як бачимо, філаментні лампи, за усього різноманіття їхніх позитивних характеристик, мають і певні негативні особливості, щодо яких часто мовчать виробники. Хоча якісні представники даної категорії будуть слугувати вам вірою та правдою довгі роки, на ринку чимало продукції кустарного виробництва, яка користується популярністю через дешевизну. Захистити себе від придбання низькоякісного виробу можна тільки при ретельному вивченні упаковки та перевірці роботи лампи у момент покупки.
До розглянутих раніше аспектів та особливостей ми готові додати ще декілька неоднозначних. Наприклад, деякі споживачі вважають вкрай позитивним той аспект, що даний вид ламп не вимагає спеціальних умов утилізації та у разі поломки їх можна спокійно викидати до відра для сміття. Разом з тим, фахівці у галузі електроніки та просто домашні умільці вважають неправильним, що філаментні лампи є неремонтопридатними. Розкрити скляну колбу, не розбивши її, вкрай складно, але навіть у цьому випадку з неї вийдуть необхідні для нормальної експлуатації гази. Зате усе це компенсується тим, що при роботі ані метал, ані скло не провокують виділення запаху плавлення, а через відсутності пластику, й засмічення ним природи не відбувається.
Незважаючи на те, що за експлуатаційними характеристиками філаментні моделі здатні повноцінно замінити лампи розжарювання, усе ж трендом майбутнього їм не стати. Звичний вигляд та високий світловий потік – це добре, але недостатньо. Крихкість конструкції поєднується з цілою низкою технічних компромісів, а тому фахівці не покладають на LED filament великих надій. Це однозначно цікава сторінка у історії світлотехніки, але абсолютно очевидно, що справжній прогрес галузі ще попереду!
