Una bombilla de filamento LED es una lámpara LED diseñada para parecerse a una bombilla incandescente tradicional con filamentos visibles con fines estéticos y de distribución de la luz, pero con la alta eficiencia de los diodos emisores de luz (LED). El nombre proviene de sus cadenas de muchos diodos conectados en serie con un espacio reducido, que se parecen mucho más a los filamentos de las bombillas incandescentes que las bombillas anteriores con muchos LED. Se fabrican como reemplazos directos de las bombillas incandescentes convencionales, ya que están hechas con las mismas formas, usan las mismas bases que se ajustan a los mismos casquillos y funcionan con el mismo voltaje de suministro. Se pueden usar por su apariencia, similar cuando se enciende a una bombilla incandescente transparente, o por su amplio ángulo de distribución de la luz, normalmente 300°. También son más eficientes que muchas otras lámparas LED. [1]
En 2008, Ushio Lighting produjo una bombilla de filamento LED [2] con el objetivo de imitar la apariencia de una bombilla estándar . [1] Las bombillas contemporáneas solían utilizar un único LED grande o una matriz de LED unidos a un disipador de calor grande . Como consecuencia, estas bombillas solían producir un haz de luz de solo 180 grados de ancho. [1] Hacia 2015, varios fabricantes habían introducido bombillas de filamento LED. Estos diseños utilizaban varios emisores de luz de filamento LED, de apariencia similar cuando se encienden al filamento de una bombilla incandescente estándar transparente [1] y muy similares en detalle a los filamentos múltiples de las primeras bombillas incandescentes de Edison . [1]
Las bombillas LED de filamento fueron patentadas por Ushio y Sanyo en 2008. [2] Panasonic describió una disposición plana con módulos similares a filamentos en 2013. [3] Otras dos solicitudes de patente independientes se presentaron en 2014, pero nunca se concedieron. [4] [5] Las primeras patentes presentadas incluían un disipador de calor debajo de los LED. En ese momento, la eficacia luminosa de los LED era inferior a 100 lm/W . A finales de la década de 2010, había aumentado a cerca de 160 lm/W. [6]
El filamento LED consta de múltiples LED conectados en serie sobre un sustrato transparente, conocido como chip sobre vidrio (COG). Estos sustratos transparentes están hechos de vidrio o materiales de zafiro . Esta transparencia permite que la luz emitida se disperse de manera uniforme y uniforme sin ninguna interferencia. Una capa uniforme de fósforo amarillo en un material aglutinante de resina de silicona convierte la luz azul generada por los LED en luz que se aproxima a la luz blanca de la temperatura de color deseada , normalmente 2700 K para que coincida con el blanco cálido de una bombilla incandescente. [1] La degradación del aglutinante de silicona y la fuga de luz azul son problemas de diseño en las luces de filamento LED.
Una ventaja del diseño de filamentos es una eficiencia potencialmente mayor debido al uso de más emisores LED con corrientes de excitación más bajas. Una ventaja importante del diseño es la facilidad con la que se puede obtener una iluminación "global" (360°) casi completa a partir de conjuntos de filamentos [1] , pero dos zonas que emiten menos luz aparecen en diagonal al sustrato. [7]
La vida útil de los emisores LED se reduce por las altas temperaturas de funcionamiento. Las bombillas de filamento LED tienen muchos chips LED más pequeños y de menor potencia que otros tipos, lo que evita la necesidad de un disipador de calor, pero aún así deben prestar atención a la gestión térmica ; se necesitan múltiples rutas de disipación de calor para un funcionamiento confiable. La lámpara puede contener una mezcla de gas de alta conductividad térmica ( helio ) para conducir mejor el calor del filamento LED a la bombilla de vidrio. [1] Los filamentos LED se pueden organizar para optimizar la disipación de calor. La esperanza de vida de los chips LED se correlaciona con la temperatura de unión (Tj); la salida de luz cae más rápido con el tiempo a temperaturas de unión más altas. Lograr una expectativa de vida de 30,000 horas mientras se mantiene el 90% del flujo luminoso requiere que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 85 °C. [1] También vale la pena señalar que los filamentos LED pueden quemarse rápidamente si el relleno de gas controlado se pierde por alguna razón.
La fuente de alimentación de una bombilla transparente debe ser muy pequeña para caber en la base de la lámpara. [8] La gran cantidad de LED (normalmente 28 por filamento) simplifica la fuente de alimentación en comparación con otras lámparas LED, ya que el voltaje por LED azul está entre 2,48 y 3,7 voltios CC. Algunos tipos pueden utilizar además LED rojos (1,63 V= a 2,03 V=). Por tanto, dos filamentos con una mezcla de rojo y azul están cerca de 110 V=, y cuatro están cerca de 220-240 V=, en comparación con la reducción de la tensión de CA de la red a entre 3 V= y 12 V= necesaria para otras lámparas LED. Normalmente se utilizan cuatro filamentos y la apariencia es similar a una lámpara de filamento de carbono desbordada. Normalmente, se utiliza una mezcla de fósforos para dar un índice de reproducción cromática más alto (a diferencia de la temperatura de color) que los primeros LED azules con fósforo amarillo. [9] Ocho filamentos a ~10 V y doce filamentos a ~15 utilizan capacitores para reducir la cantidad y aumentar la longevidad a 25,000 horas; estos modelos, fabricados por Phillips , solo están disponibles en los Emiratos Árabes Unidos. [10]
El regulador lineal simple que utilizan algunas bombillas más baratas provocará un parpadeo al doble de la frecuencia de la corriente alterna de la red eléctrica, lo que puede ser difícil de detectar, [8] pero posiblemente contribuya a la fatiga visual y a los dolores de cabeza. [ cita requerida ]
Medios relacionados con las lámparas de filamento LED en Wikimedia Commons
