Как устроена филаментная LED-лампа

Филаментная лампа похожа на старую лампу накаливания, но внутри у неё светодиодные нити, фосфорное покрытие, колба с газом и крошечный драйвер. Разбираем роль каждой части.

Глядя на тонкие светящиеся нити в прозрачной колбе, многие думают, что перед ними потомок лампы Эдисона. На самом деле эти нити вовсе не металлическая проволока: каждая из них — узкая полоска, на которой размещены десятки микроскопических светодиодных кристаллов. Филаментная лампа сочетает ретро-облик с полупроводниковой технологией, и у такого сочетания своя логика устройства.

Что внутри каждой нити

Каждый «филамент» состоит из нескольких слоёв. Основа — тонкая подложка из стекла, сапфира, керамики или гибкого материала. На ней в ряд установлены маленькие синие светодиодные кристаллы, соединённые тончайшими проводничками. Кристаллы включены последовательно, поэтому нить светится только тогда, когда исправны все.

За превращение синего света в белый отвечает желтоватое покрытие, которое обволакивает полоску со всех сторон, — фосфор, смешанный с силиконом. Часть синего излучения поглощается фосфором и переизлучается в более длинноволновой, жёлто-красной области; вместе с оставшимся синим глаз воспринимает это как белый свет. Состав и толщина слоя определяют, тёплым или холодным будет оттенок. По этой же причине выключенные нити выглядят жёлтыми.

Если подложка пропускает свет, он выходит с обеих сторон полоски. В результате лампа светит во все стороны, почти как лампа накаливания, тогда как в обычной LED-лампе кристаллы стоят на плоской плате и отдают свет преимущественно в одном направлении.

Колба, газ и отвод тепла

Как и любые светодиоды, кристаллы в нитях выделяют тепло, а перегрев снижает и яркость, и срок службы. В обычной LED-лампе тепло забирает алюминиевый или пластиковый радиатор. У филаментной лампы радиатора нет, поэтому тепло уходит иначе.

Колбу обычно заполняют газом, который проводит тепло лучше воздуха, например смесью на основе гелия. Газ переносит тепло от нитей к стеклу, а стекло отдаёт его в помещение. Поэтому целостность колбы важна: если стекло треснуло и газ вышел, лампа может ещё какое-то время гореть, но нити будут перегреваться и быстрее выйдут из строя.

Нити закреплены на стеклянной ножке в центре колбы с помощью тонких держателей. Это напоминает конструкцию старой лампы, только здесь проволочки служат одновременно механической опорой и проводником тока.

Где спрятан драйвер

Светодиоды не могут работать напрямую от переменного сетевого напряжения — им нужен стабилизированный ток. Электронная схема, которая его обеспечивает, то есть драйвер, размещается в цоколе или горловине лампы. Места там очень мало, поэтому схема должна быть простой и компактной.

Качество драйвера заметно в повседневной жизни:

• мерцание: у простых схем при съёмке на телефон видны полосы;
• диммирование: работает корректно только если на упаковке прямо указано, что лампа диммируемая;
• скорость включения и устойчивость к нестабильному напряжению.

Как конструкция влияет на эксплуатацию

Поскольку тепло уходит в основном через стекло, вокруг лампы нужен воздух. В маленьком полностью закрытом плафоне она будет работать горячее, чем в открытом бра или люстре.

Стекло боится ударов. Вкручивая лампу, держите её ближе к цоколю, а не за колбу. Упавшая филаментная лампа может выглядеть целой, но внутри у неё способна погнуться опора или повредиться нить.

Нити видны глазу, поэтому прозрачная колба при прямом взгляде выглядит как набор ярких точек и может слепить. Для светильников на уровне глаз удобнее матовая или янтарная колба.

Количество и расположение нитей тоже различаются. В маленьких лампах-свечах их одна-две, а в крупных декоративных колбах гибкая подложка позволяет изогнуть нити спиралью, петлёй или даже в виде надписи. От формы зависит распределение света: вертикальные нити светят больше в стороны, горизонтальные и спиральные — равномернее.

Как выглядит неисправность

Зная устройство, легче понять и поломку. Если одна нить полностью погасла, а остальные горят, скорее всего, вышел из строя кристалл или соединительный проводник на этой нити: в последовательной цепочке один разорванный элемент гасит всю полоску. Если мерцают все нити разом или не горит ни одна, вероятнее проблема в драйвере. Дымка, пятна или потемнение внутри стекла могут означать, что колба потеряла герметичность. Во всех трёх случаях лампу не разобрать и не починить — её нужно заменить.

Короткий список перед покупкой:

• подходят ли цоколь и форма колбы к светильнику;
• допускается ли установка лампы в закрытый плафон;
• если стоит диммер, указана ли на упаковке совместимость с ним;
• прозрачное или матовое стекло — в зависимости от того, будет ли лампа на виду.

Такую конструкцию можно увидеть, например, в филаментных свечах Zəfər İşığı и лампах «пламя на ветру» под цоколь E14. Их формы и цоколи указаны на страницах товаров.