Wawasan Teknologi: Apakah lampu filamen LED begitu baik?

Menghormat penggemar lampu LED saya!

Hari ini kita akan berbicara tentang subjek berdebar dan sangat populer dalam beberapa tahun terakhir - lampu LED filamen ( Light-Emitted Diode ). Banyak artikel telah diterbitkan di sini di Habr ( 1 , 2 , 3 ) dan di web, tetapi tidak satupun dari mereka yang memberi tahu kami tentang analisis mendalam lampu (apa yang sebenarnya ada di dalam) dan perbandingan karakteristik suhu mereka. Oleh karena itu, terutama untuk Anda - kekasih LED-saya - saya melakukan analisis terperinci atas lampu-lampu semacam itu dari berbagai produsen, termasuk pengukuran suhu LED sendiri.

Setelah itu kami akan mencoba menjawab pertanyaan: apakah lampu filamen sebagus pemasar menyajikannya kepada kami?

Penafian: ini adalah upaya pertama saya untuk menerjemahkan dan mengadopsi artikel dari Habr ke dalam bahasa Inggris, jadi saya akan meminta Anda untuk memberikan umpan balik yang bermanfaat dan memperbaiki beberapa kesalahan jika ada.

Latar belakang

Ketika sebuah teknologi baru datang, salah satu pertanyaan paling penting muncul: bagaimana teknologi itu cocok dengan "lingkungan teknologi" secara keseluruhan? Biasanya, yang revolusioner tidak cocok dengan rutinitas sehari-hari, oleh karena itu, ada banyak upaya yang diperlukan untuk mengimplementasikan produk-produk inovatif dan membawanya ke pasar.

Sebagai contoh, itu adalah kasus dengan energi terbarukan, dipasang di rumah-rumah pribadi. Keberhasilan teknologi disediakan oleh penurunan terus menerus dari harga "kit" , dan di beberapa tempat di dunia, pembayaran ekstra dari pemerintah untuk listrik yang diproduksi . Pada gilirannya, ini membutuhkan revisi hubungan antara produsen dan konsumen listrik. Kisah yang sangat mirip terjadi dengan mobil listrik. Industri ini harus dipecah menjadi dua: hibrida dan mesin listrik penuh dengan stasiun "pengisian bahan bakar" yang terpisah. Yang terakhir meningkatkan "audiens" yang terlibat dan jumlah pelanggan, sehingga meningkatkan penetrasi teknologi ke masyarakat kita. Hari ini, pada tahun 2019, Tesla adalah mereknya, tetapi BYD China yang “tidak dikenal” memberi makan sekarang pasar nasional dengan mobil & bus listrik.

Sekitar 5 tahun yang lalu, pencahayaan LED dan solusi berdasarkan teknologi ini mulai dengan cepat menaklukkan para pengikutnya . Untuk waktu yang lama, para insinyur telah mencoba untuk menyesuaikan sumber cahaya dua dimensi (LED) dengan sistem pencahayaan konvensional tiga dimensi (misalnya, bola lampu jagung ). Baru-baru ini, telah diterbitkan di sana - sini .

Akhirnya, lampu filamen membelai pasar. Tampaknya solusi optimal telah ditemukan: lampu tidak jauh berbeda dari "Ilyich" baik dalam bentuk maupun isi, dan hanya satu tungsten filamen yang telah diganti dengan beberapa yang LED. Bahkan pabrik dan bengkel kaca tertua menemukan tempat mereka dalam "bisnis" ini. Saat ini penggunaan substrat keramik transparan telah diusulkan untuk meningkatkan distribusi radial fluks bercahaya dari lampu (misalnya, MCOB Kristal Keramik ).


Meskipun ada kelebihan yang tidak dapat disangkal dari SMD LED, lampu filamen masih memiliki beberapa masalah, yang karena beberapa alasan disembunyikan. Misalnya, dalam tata letak "standar" dengan dioda SMD, terdapat substrat aluminium dan radiator yang cukup besar untuk menghilangkan semua panas yang dihasilkan secara efektif. Sedangkan dalam filamen satu-satunya cara untuk menghilangkan panas adalah konveksi dan disipasi melalui udara dan dinding kaca bohlam dan sedikit dari substrat pendukung, karena kecil.

Dengan kata lain, panas berlebih akan secara perlahan membunuh dioda (penurunan kecerahan dan masa pakai dengan meningkatnya suhu) sama dengan luminofor (memengaruhi indeks renderasi warna , CRI atau Ra, dan suhu warna , CCT). Metode "overheating" ini bekerja untuk lampu tungsten, karena gas di dalamnya berkontribusi sebagian untuk regenerasi filamen, tetapi tidak lebih dari itu. Informasi lebih lanjut tentang overheating dari sudut pandang ilmiah dapat ditemukan di sini . Akibatnya, dari artikel ini suhu yang relatif tidak berbahaya adalah sekitar 60-70 derajat, tidak lebih.

Singkatnya: disipasi panas yang terlalu panas atau tidak cukup dari LED berarti hanya satu hal - beberapa degradasi karakteristik lampu LED.

Untuk mengkonfirmasi atau menolak sudut pandang ini, saya akan mengambil stok lampu LED biasa dan membandingkannya dalam beberapa percobaan termasuk pengukuran suhu dengan kamera pencitraan termal ( Seri Flir 5 , 240 x 320 piksel). Dengan bantuan kamera ini, suhu pada bola lampu diukur selama setengah jam, serta pada LED itu sendiri setelah pelepasan bola lampu.

Secara tradisional, kesimpulan untuk pemburu disajikan dalam dua tabel akhir di akhir artikel. Tentu saja, para penggemar sangat disambut dengan hangat di Bagian Eksperimental.

Bagian eksperimental

Untuk percobaan saya mengambil tiga lampu dari produsen yang berbeda: lampu Cina murah dari Ebay dari CroLED (pada kenyataannya, dengan harga yang setara dengan Eglo), lampu lain dari Eglo yang didistribusikan oleh Leroy Merlin dan, tentu saja, Phillips yang sangat dihormati dan sangat populer. Selain itu, saya akui bahwa mungkin lampu dari Ebay tidak ada hubungannya dengan CroLED ini.

CroLED: Kualitas "Cina" di Ebay

Mari kita mulai dengan lampu filamen dari Tiongkok. Lampu ini tiba di kotak kardus sederhana dengan informasi minimum di atasnya (suhu, daya, dan catu daya - itu saja). Sejujurnya, harapan saya sangat berbeda, tetapi kenyataannya jauh lebih keras. Laju denyut adalah 67% (!) - sepertinya, kami memiliki catatan baru! Bahkan, lampu mati dan nyala lagi dengan interval setiap 10 ms. Temperatur warna ternyata berada di perbatasan dengan 3000K.


NB: Semua lampu yang disajikan dalam artikel ini memiliki bohlam kaca. Meskipun bisa berdiri setetes ke lantai, berhati-hatilah saat memegangnya!

Analisis interior lampu mengungkapkan fitur desain menarik lainnya - pengemudi, atau lebih tepatnya tidak adanya pengemudi. Lampu ini ditenagai oleh jembatan dioda MB10F dengan beberapa resistor dan kapasitor solid-state yang besar. Ini sangat ruang "efisien"!


18 LED diatur pada substrat matte (!). Setiap chip LED terbuat dari substrat safir bertekstur ( "tanda bintang" ). Keripik ini sangat kecil dalam dimensinya - lebih tipis dari rambut manusia.


Nah, dan bagaimana dengan suhunya? - Pembaca akan bertanya. Temperatur pada bohlam dalam 5-7 menit mencapai sekitar 40 derajat, dan tetap sama selama satu jam.

Sekarang mari kita lihat di balik sampulnya. Pengukuran suhu setelah pemindahan bohlam kaca mengungkapkan bahwa filamen dipanaskan sangat cepat (~ 1 menit) hingga sekitar 90 derajat, dan di beberapa lokasi - mungkin di mana LED ditempatkan - suhu mencapai lebih dari 100 derajat.

Eglo: Lampu Biasa dengan Karakteristik Konvensional

Lampu selanjutnya adalah Eglo. Perusahaan ini kebetulan memiliki kantor perwakilan di Federasi Rusia . Secara umum, saya senang dengan kinerjanya: denyut nadi pada frekuensi 100 Hz adalah sekitar 6%, dan suhu warna dan CRI konsisten dengan spesifikasi.




Di dalam lampu ini, ada 4 filamen, mirip dengan yang Cina yang disebutkan di atas. Juga, ada driver tersembunyi berdasarkan ballas kapasitor. Chip LED sedikit lebih besar dari pada kasus sebelumnya - 113 x 57 mikron. Namun, mereka sangat buruk dipasang pada substrat matte.


Sedangkan untuk suhu, lampu dengan cepat (dalam 5-7 menit yang sama) dipanaskan hingga sekitar 50 derajat diukur pada bohlam. Tetapi filamen sekali lagi menunjukkan suhu ~ 90 derajat - sumber pemanas!

Philips: ketika Kualitas di atas Segalanya

Lampu yang diuji terakhir diproduksi oleh Phillips. Anehnya, lampu ini dalam kasus E14 menunjukkan kesesuaian yang sangat baik dengan karakteristik yang dinyatakan dan denyut yang sangat rendah.


Apa alasan untuk perilaku yang baik jika basis E14 jauh lebih kecil dari E27? - Anda bisa bertanya kepada saya. Semuanya sangat sederhana: Philips memiliki insinyur yang sangat baik yang mampu membuat driver ultra-kompak (konverter flyback) sehingga dipasang ke kompartemen E14 kecil. Driver ini memberikan denyut yang sangat rendah (<1%).

Dalam lampu ini, hanya ada dua filamen LED, karena hanya mengkonsumsi energi 2,3 W. Chip LED diperbaiki pada substrat transparan. Mereka serupa dalam ukuran dengan yang digunakan dalam lampu Eglo, tetapi dengan tekstur substrat yang berbeda ( "perisai" ).


Seperti disebutkan di atas, Anda tidak dapat melawan hukum fisika termal. Dalam sekitar 10 menit bola lampu memanas hingga ~ 45 derajat (dua filamen perlahan "menghangatkan" seluruh lampu). Namun, suhu filamen tanpa bola kaca masih ~ 95 derajat, dan di beberapa tempat - sekali lagi, mungkin, di mana chip LED dipasang pada substrat - mencapai nilai 110-120 derajat.


Untuk mengakhiri, saya menambahkan beberapa gambar dan pengukuran lampu IKEA dan lampu pintar yang kuat dari Prestigio. Lampu IKEA memanas hingga 75 derajat selama setengah jam, dan lampu pintar Prestigio hingga 58. Kedua lampu "SMD LEDs" memanas hingga ditentukan pada awal artikel "suhu aman" 60-70 derajat.

Kesimpulan

Mari sekarang meringkas hasilnya dan mencoba menjawab pertanyaan: Apakah layak membeli lampu filamen saat ini?


0. Tanpa henti saya ulangi, ulangi sekarang dan akan ulangi lagi dan lagi: kita harus mengakui sifat 2D dari lampu LED dan menggunakannya apa adanya. Ini berarti kita harus mematuhi desain 2D "lampu" LED. Masa depan lampu LED harus menjadi " Nanoleaf " - wallpaper pencahayaan terbaik.

1. Semua data yang dikumpulkan disajikan dalam tabel di bawah ini. Menurut pendapat saya, saya tidak akan mempercayai fluks bercahaya yang dinyatakan untuk lampu China, serta karakteristik lainnya. Produsen produk konsumsi massal memiliki kebiasaan untuk melebih-lebihkan hasil . Sisa lampu Eglo dan Phillips memiliki karakteristik yang relevan - bagus! China - yah ... harap Anda mengerti.

Tolong, hemat kesehatan dan waktu Anda - mintalah hasil tes sebelum membeli lampu LED di Ebay, dan di toko biasa prosedur yang sama harus segera dilakukan ...


2. Perbandingan spektra tidak mengungkapkan perbedaan yang signifikan antara lampu yang disebutkan. Semua lampu sangat mungkin menggunakan fosfor yang sama (luminofor), yang memberikan cahaya "filamen" yang hangat. Ada sedikit variasi dalam komponen biru yang juga dapat diamati pada suhu warna pada Tabel 1: Eglo sangat hangat, Phillips di tengah, CroLED memiliki CCT "paling dingin".


3. Jika kita berbicara tentang teknologi, hanya Phillips yang berhak disebut "lampu yang baik dan aman" dengan driver non-denyut yang normal. Philips mengkonfirmasi sekali lagi status pemain terkemuka di pasar.

Semua lampu yang diuji secara mengejutkan memiliki urutan nilai yang serupa untuk fluks bercahaya spesifik dan daya spesifik. Nilai-nilai ini sebanding dengan lampu SMD rata-rata . Rupanya, perpindahan panas dan pemanas LED secara substansial membatasi karakteristik ini dibandingkan dengan LED konvensional yang dikemas dalam kasus SMD.


4. Akhirnya, yang paling enak adalah untuk pencuci mulut. Pengukuran suhu filamen menggunakan kamera inframerah menunjukkan dan, saya kira, membuktikan bahwa teknologi filamen tidak bisa menjadi pengganti lengkap untuk lampu SMD konvensional dengan radiator aluminium (pendingin panas yang jauh lebih efektif). Plus, ruang yang sangat terbatas untuk pengemudi harus diperhitungkan. Sebagai hasilnya, kita akan mengetahui bahwa lampu filamen yang terang dan kuat dengan masa pakai yang lama akan sangat sulit dibuat (lampu 12 W sering dilengkapi dengan radiator ).

---

Jangan malu dan jangan lupa untuk berlangganan : itu tidak sulit bagi Anda - Saya senang & didorong!

Ya, teks ini tidak ideal, jadi tentang semua kesalahan dan kesalahan yang dicatat dalam teks, tolong, kirimkan saya PM.