¿Cómo funcionan las bombillas LED de filamento, que se parecen mucho a las bombillas incandescentes?

Las bombillas LED de filamento utilizan tiras muy estrechas que contienen el LED, que se parecen a los filamentos de una bombilla incandescente antigua:

Se ven como una bombilla normal con grandes filamentos de carbón de "estilo antiguo", y tienen aproximadamente el mismo tamaño y forma que la bombilla de casquillo E27 estándar común.

bombilla de filamento apagada, sobre madera - 2

Hay dos variantes básicas de estas bombillas:

  • Una "simple" como se describe, con un aspecto impresionantemente similar a una bombilla clásica
  • El otro tiene una capa blanca en el vidrio, de unos 15 mm de ancho al lado del zócalo de metal.

¿Cómo se construyen estos filamentos? Me puedo imaginar que son LED "bastante normales", pero muchos de ellos, ¿conectados directamente a algo? (Hay referencias a COB)

¿Cómo funciona la gestión del calor? He visto especulaciones sobre llenar el bulbo con helio o "algún gas orgánico patentado". ¿Podría eso ser suficiente para enfriar?

¿Cómo funciona el controlador, que parece ser muy pequeño?

En la variante con revestimiento blanco, que oculta algunos componentes, supongo, ya no hay tanto espacio, y en la variante sencilla, parece que casi no hay espacio para algo no trivial.

A continuación se ven algunas bombillas de la variante de revestimiento blanco, encendidas:

tres bombillas de filamento encendidas
(Imágenes con el permiso de este proveedor en Alibaba )


Tenga en cuenta que las bombillas de filamento LED no son tan similares a las bombillas de filamento de tungsteno que se están eliminando recientemente; se parecen más a las bombillas de filamento de carbono obsoletas:

Real retro - bombilla de fibra de carbono
bd® Antike Edison 220V-240V 40W Retro Vintage Industry Style Deko Glühbirne (kl)

¡Ellos se ven bien!
@Andyaka Sí, no los he visto en vivo, ¡pero ciertamente se ven impresionantes! (Confirmado por personas que los tienen en vivo)
@GRTech (olvidé notificarle) Hmm... no encontré una relación con las bombillas LED al saltar, ¿en qué parte debo mirar?
Cualquiera que sea el controlador, me preocupa el factor de potencia de este. Luego sobre la eficiencia de enfriamiento y varios ruidos. Mira aquí google.com/patents/US20110298375
@GRTech Basado en "keine Elektronik und somit langlebiger", probablemente sea un cuentagotas de resistencia. De todos modos, en 3W, ¿a quién le importa PF?
@SpehroPefhany Para mí, esa oración sonaba como "dejamos un poco demasiado y le pedimos al departamento de marketing que lo maneje" ... Pero, ¿qué es una caída de resistencia?
@VolkerSiegel "Sin electrónica", así que solo una resistencia en serie con los LED, en lugar de un SMPS como en una bombilla de 13W. Mi conjetura.
¿Eso sería un rectificador de diodo, una resistencia y una larga cadena de pequeños troqueles de LED unidos directamente en algún palo? Posiblemente algunas de estas resistencias más cadenas de LED en paralelo, por supuesto.
Recuerdo que alguien se quejó del parpadeo, con ciertos modelos, y esperaríamos que esta variante parpadee a 50/60 Hz, incluso de manera perfecta, ¿verdad? Así que con mucho gusto hay otros modelos...
@VolkerSiegel Tal vez ni siquiera un rectificador, solo cadenas de LED consecutivas. La posición de las sombras entonces parpadearía a 25 Hz/30 Hz. Puede que no sea bueno para leer (solo 3W de todos modos).
@SpehroPefhany Ah! Entendido, brillante :) ...bien, después de estar realmente impresionado por este minimalismo perfecto en la implementación, propongo que ignoremos esta variante, parece ser inutilizable en su mayoría, y sé que hay modelos que realmente intentan resolver los problemas interesantes: )
@SpehroPefhany su opinión de usar solo uno de estos dispositivos de 3 W en la tierra es un enfoque de laboratorio estricto. Pero, ¿qué sucederá si se usan miles de millones de lámparas de este tipo en todo el mundo? Desde mi punto de vista, la promisoria tecnología de iluminación LED debería ir acompañada de una reducción significativa de las pérdidas de suministro eléctrico. Entonces, anuncie a otros miembros de la comunidad que este será nuestro objetivo: MENOS POTENCIA
@Andyaka ¡Sí, y parece que pronto podremos obtener fotos! Le pregunté a un distribuidor mayorista chino, que tiene buenas imágenes detalladas de las bombillas en el catálogo; Le gustó la idea, le expliqué el tema de la licencia, y puede que publique algunas de ellas como respuesta aquí, sería genial.
@SpehroPefhany Si hay dos cadenas de LED antiparalelas, la tasa de parpadeo sería el doble de la frecuencia de la línea, no la mitad. Entonces, 100 o 120 Hz, que no está tan mal.

Respuestas (3)

Para comprender cómo funcionan estos dispositivos, es útil comprender cómo funcionan los LED tradicionales. Un LED es un diodo emisor de luz, por lo que básicamente puede pensar en él como una simple unión PN que se usaría en un diodo (aunque en realidad la estructura de los LED es más complicada, a menudo una estructura de doble heterounión ).

estructura del dispositivo led
(fuente: gsu.edu )

Basado en imágenes de una bombilla de "filamento" LED similar en Amazon image1 , image2
de cerca
Parece que cada "filamento" es un solo LED con una estructura radial , que utiliza capas radiales en lugar de las capas planas tradicionales. Entonces, la capa central (cátodo, por ejemplo) estaría compuesta de un conductor/metal, luego la siguiente capa exterior sería un material de tipo n, luego la siguiente capa exterior sería un material de tipo p, y finalmente la capa más externa sería un conductor transparente (para dejar pasar la luz) como el ITO (Indium-Tin-Oxide).

Parece como si los LED de la bombilla estuvieran dispuestos como dos líneas en paralelo, cada una con dos LED en serie.

El controlador dependería de las especificaciones de los "filamentos" de LED en particular, pero un controlador podría ser tan simple como un puente de diodos si los LED tienen un voltaje directo lo suficientemente alto.

Debido a que estos "filamentos" LED son tan largos y delgados, tienen una gran cantidad de superficie por volumen, por lo que el calor se disipa más que en un LED tradicional.

Puedo confirmar después de haber abierto uno de estos, que estos conjuntos de LED parecen eliminar el calor mucho mejor que las cadenas de LED planos convencionales.
Gestión del calor por gas... De hecho, el helio es un buen candidato, con su alta conductividad térmica (18 veces mayor que el aire). Pero, ¿es eso suficiente para mantener esos LED lo suficientemente fríos? ¿Alguna otra sugerencia?
Implementar una estructura LED radial multicapa con los materiales actuales es casi imposible. Los materiales basados ​​en GaN son demasiado complicados incluso para sustratos planos.
"Parece que cada filamento es un solo LED..." -- totalmente en desacuerdo. Para obtener un enlace a una empresa que realmente los fabrica, visite ledlam.co.uk/how-do-led-filament-work
Si bien aprecio intentar aplicar ingeniería inversa a la estructura en función de la imagen, las conclusiones son claramente erróneas. No he visto ningún "filamento" de LED como se describe. TODOS son filas de chips LED muy pequeños en una fila sobre un sustrato de vidrio (peor disipación de calor, pero transparente por todas partes) o una tira metálica (ver imagen arriba). Sin estructura radial alguna.
También he tenido varios de estos y puedo confirmar que eliminan el calor mucho mejor que los LED de surtido de cadenas. También puede confirmar sobre la unidad. Para mi bombilla el driver era un puente rectificador, para ver como funcionan he encontrado este.. derf.com/how-a-bridge-rectifier-works-step-by-step-tutorial

Estos LED no son un solo troquel radial, están hechos con un sustrato transparente con muchos troqueles de LED en serie (probablemente 25) colocados sobre él. Luego, todo se recubre con fósforo. La luz no es completamente uniforme pero es lo suficientemente buena. corte de filamento ledHay una hoja de especificaciones aquí: http://www.runlite.cn/en/product-detail-145.html

Parece que hay múltiples formas de construirlos, no descartaría la opción radial.
@Passerby, ¿tiene al menos un ejemplo de construcción radial? No puedo encontrar ningún ejemplo.

Compré una de estas lámparas en Italia: 3W/300lumens/9,00euros

Tomé algunas fotos con una exposición muy baja para resaltar múltiples "leds de puntos":

Detalle 1

Detalle 2

Caja

Puedo contar 28 puntos-leds por cada tira y 4 tiras. Esto da 112 puntos-leds.

Otros números: 100 lúmenes/vatio 2,68 lúmenes/punteado 75 lúmenes/tira 0,03 euro/lumen

Asumiendo que la mitad del costo es para la electrónica, podríamos asumir, para cálculos más fáciles, 4,00 euros por 4 filamentos, por lo tanto, 1 euro por tira de 28 puntos/75 lúmenes.

¿Cómo funcionan las bombillas LED de filamento, que se parecen mucho a las bombillas incandescentes?
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