Филаментные лампы: как «лампочка Ильича» стала светодиодной

Филаментные лампы часто воспринимаются как дизайнерская стилизация под старину или а-ля маркетинговый трюк производителей для любителей ретро. На самом деле это отдельное «направление» светодиодного освещения, в котором классический внешний вид лампы накаливания миксуется с LED-технологией.

История филаментных ламп начинается с 2010-х годов. Обычные LED-лампы с пластиковыми рассеивателями и массивными радиаторами хорошо подходили для закрытых светильников, но плохо смотрелись в люстрах, бра и декоративных светильниках с открытой лампой. Первые коммерчески успешные филаментные лампы появились в Китае, где активно развивалось производство светодиодов и шел поиск форм, привычных массовому покупателю. Идея оказалась простой и удачной. Сохранить визуальный «образ» лампы накаливания, но заменить в ней раскаленную вольфрамовую нить на светодиодную «начинку».

С точки зрения устройства филаментная лампа — это полноценная светодиодная лампа. Свет в ней «рождается» не раскаленной вольфрамовой нитью, а посредством светоизлучающих диодов. Каждая видимая внутри стеклянной колбы «нить» (филамент) представляет собой тонкий стеклянный или сапфировый стержень, на котором размещены десятки малюсеньких светодиодов, соединенных последовательно. Эти светодиоды излучают преимущественно синий свет. Белым этот свет становится благодаря слою люминофора, который покрывает филамент (нить). От состава люминофора зависят цветовая температура филаментной лампы и «качество» её света.

Электропитание обеспечивает компактный драйвер, расположенный в цоколе лампы. Он понижает сетевое напряжение и стабилизирует ток, защищая светодиоды от перегрузок. Именно качество этого драйвера во многом определяет срок службы, уровень пульсаций и стабильность работы лампы.

Особого внимания в филаментных лампах заслуживает система охлаждения. В отличие от обычных светодиодных ламп, где тепло отводится через алюминиевый радиатор, в филаментных используется пассивная схема охлаждения без специального теплоотводящего элемента. Внутри колбы находится инертный газ, чаще всего гелий или его смесь с другими газами. Гелий был выбран для этой миссии из-за высокой теплопроводности при низкой плотности. Тепло от работающих светодиодов передается газу, распределяясь с ним по всему объему колбы и затем отводится наружу через стеклянные стенки колбы. Таким образом, сама колба становится элементом теплоотвода.

Именно такая схема позволяет отказаться от металлических радиаторов и сохранить классический внешний вид как у лампы накаливания. Однако у этого решения есть «физические» ограничения. Отвод тепла через газ и стекло менее эффективен, чем через массивный алюминиевый радиатор, поэтому филаментные лампы не делают слишком мощными. При попытке «выжать» из них больше ватт резко растет температура светодиодов, что напрямую сокращает срок службы филаментной лампы. Поэтому попытка сделать их слишком яркими приводит к росту температуры и ускоренному старению светодиодов и люминофора.

Давайте сравним характеристики разных источников света и определим нишу, которую среди них занимают «филаментники».

Лампы накаливания обладают крайне низкой световой эффективностью, ведь значительная часть энергии уходит в тепло, а световая отдача редко превышает 10-15 люмен на ватт (лм/Вт). Срок службы ламп накаливания обычно ограничен примерно тысячей часов. Филаментные же лампы, по сравнению с «лампочками Ильича», потребляют в несколько раз меньше электроэнергии, имеют световую отдачу порядка 120-150 лм/Вт и способны отработать десятки тысяч часов.

С точки зрения пользователя у филаментных ламп есть несколько очевидных преимуществ. Они дают практически круговое распределение света, близкое к 360 градусам, чего сложно добиться от большинства обычных LED-ламп. Свет их равномерный, без выраженного направления, что особенно важно для люстр, бра и открытых светильников. Визуально такой свет воспринимается мягче и привычнее, особенно в «теплых» цветовых температурах порядка 2700 К. При этом энергопотребление остается на уровне светодиодных ламп, а срок службы в разы превышает этот параметр ламп накаливания.

Классические LED-лампы чаще выигрывают у филаментных в мощности и проще переносят «жизнь» внутри закрытых плафонов с плохой вентиляцией. Они оптимальны для направленного освещения. Филаментные лампы уступают им по предельным показателям мощности, но выигрывают в равномерности света и визуальном комфорте, особенно в интерьерах, где источник света находится на виду.

Выбор филаментной лампы

Важным параметром при выборе филаментной лампы является индекс цветопередачи (CRI). Он показывает, насколько естественно при данном источнике света выглядят цвета предметов по сравнению с «эталонным» солнечным освещением. Лампы накаливания имеют максимальный CRI, близкий к 100. У светодиодных ламп спектр формируется люминофором, и именно его качество определяет итоговый CRI. Для жилых помещений минимально комфортным считается значение индекса около 80, но для действительно приятного и «живого» света лучше выбирать филаментные лампы с CRI 90 и выше. При таком освещении цвета кожи, древесины и текстиля выглядят естественно, без сероватого или искусственного оттенка. Низкий CRI может не бросаться в глаза сразу, но со временем вызывает ощущение некомфортного, утомляющего света.

Реальную яркость свечения лампы определяет световой поток в люменах, а не её мощность в ваттах. Цветовая температура задает «настроение» света и степень его сходства с лампой накаливания (читай с солнечным светом).

Не менее важно учитывать и условия эксплуатации. В закрытых плафонах и при плохой вентиляции филаментные лампы могут перегреваться сильнее, чем обычные LED с радиатором и срок их службы может резко сокращаться. Качество драйвера ламы напрямую влияет на пульсации и срок её службы, поэтому покупка дешевых ноунеймовских филаментных ламп часто оказывается не лучшим решением.

Получается, что филаментная лампа — это не универсальная замена всем существующим типам источников света, а удачное решение для тех случаев, когда важны внешний вид, равномерный свет и привычная форма лампочки накаливания, но с бОльшим сроком службы и без «энергетической прожорливости» ламп накаливания.