LED 필라멘트

LED filament
230볼트 LED 필라멘트 전구, B22 베이스. 필라멘트는 4개의 노란 수직선으로 보인다.

발광다이오드(LED) 필라멘트 전구는 심미적, 광분배를 위해 필라멘트가 가시적이나 발광다이오드(LED)의 고효율로 기존의 백열전구를 닮도록 설계된 LED 램프다. 백열 전구의 필라멘트를 외관상으로 닮은 다이오드의 직렬 연결 문자열인 LED 필라멘트를 이용해 빛을 낸다. 그것들은 동일한 봉투 모양, 동일한 소켓에 맞는 동일한 베이스로 만들어지고 동일한 공급 전압으로 작동하기 때문에 기존의 투명(또는 성에가 낀) 백열 전구의 직접 교체품이다. 그것들은 선명한 백열 전구에 점등할 때와 유사한 외관상 또는 광 분포의 넓은 각도(일반적으로 300°)에 사용될 수 있다. 그것들은 또한 많은 다른 LED 램프들보다 더 효율적이다.[1]

역사

일반 필라멘트의 구조
필라멘트를 5% 전원으로 클로즈업하여 개별 LED 광점을 표시한다.

LED 필라멘트형 디자인 전구는 표준 전구의 외관을 모방하기 위해 2008년에 Ushio Lighting에 의해 제작되었다.[2][1] 현대의 전구는 일반적으로 하나의 큰 LED 또는 하나의 큰 히팅크에 부착된 LED 매트릭스를 사용했다. 그 결과, 이 전구들은 전형적으로 폭이 180도 밖에 되지 않는 빔을 생산했다.[1] 2015년까지 LED 백열 전구는 여러 제조업체에 의해 도입되었다. 이러한 설계는 여러 개의 LED 필라멘트 발광기를 사용했는데,[1] 이는 투명하고 표준적인 백열 전구의 필라멘트와 조명할 때 외관이 유사하며 초기 에디슨 백열 전구의 여러 필라멘트와 매우 유사하다.[1]

LED 필라멘트 전구는 2008년 우시오와 산요에 의해 특허를 받았다.[2] 파나소닉은 2013년 필라멘트와 유사한 모듈과의 평면 배치를 설명했다.[3] 다른 두 개의 독립 특허 출원은 2014년에 제출되었지만 결코 허가되지 않았다.[4][5] 초기에 제출된 특허에는 LED의 열 배출이 포함되었다. 당시 LED의 발광 효율은 100lm/W 미만이었다. 2010년대 후반까지, 이것은 거의 160 lm/W까지 증가했다.[6]

디자인

LED 필라멘트는 투명 기질에 여러 직렬로 연결된 LED로 구성되며, 이를 칩온 글라스(COG)라고 한다. 이 투명한 기판은 유리나 사파이어 재료로 만들어진다. 이 투명성은 방출된 빛이 어떠한 간섭 없이 균일하고 균일하게 흩어지게 한다. 실리콘 수지 바인더 재료의 노란색 인광의 균일한 코팅은 LED에 의해 생성된 푸른 빛을 원하는 색 온도의 대략적인 흰색 빛(일반적으로 백열 전구의 따뜻한 흰색과 일치하도록 2700K)으로 변환한다.[1] 실리콘 바인더 성능 저하 및 청색광 누출은 LED 필라멘트 조명의 설계 문제 입니다.

필라멘트 설계의 이점은 낮은 주행 전류를 가진 더 많은 LED 방출기의 사용으로 인해 잠재적으로 더 높은 효율이다. 설계의 주요 이점은 "전지구적"(360°)에 가까운 용이성이다. 조명은 필라멘트 배열에서 얻을 수 있지만,[1] 빛을 덜 발산하는 두 구역은 기질에 대각선으로 나타난다.[7]

디지털 카메라 프레임률과의 간섭으로 조광성 필라멘트 LED 램프 깜박임

LED 방출기의 수명은 높은 작동 온도로 인해 감소한다. LED 필라멘트 전구는 다른 타입에 비해 작고 저전력 LED 칩이 많이 있어 히팅크가 필요 없지만 열 관리에 주의를 기울여야 한다. 신뢰성 있는 작동을 위해서는 다중 열 방출 경로가 필요하다. 램프에는 LED 필라멘트에서 유리 전구로 열을 더 잘 전도하기 위해 고온 전도성 가스(헬리움) 혼합물이 포함될 수 있다.[1] 발광 다이오드 필라멘트는 열 분산을 최적화하도록 배치될 수 있다. LED 칩의 기대 수명은 접합 온도(Tj)와 상관 관계가 있으며, 높은 접합 온도에서 시간에 따라 광 출력이 더 빠르게 감소한다. 90% 발광 유량을 유지하면서 기대 수명을 30,000시간 달성하려면 접합 온도가 85 °C 미만으로 유지되어야 한다.[1] 또한 LED 필라멘트는 어떤 이유로든 제어된 가스 충전이 손실될 경우 빠르게 소실될 수 있다는 점도 주목할 필요가 있다.

투명 전구의 전원 공급 장치는 램프 밑면에 맞도록 매우 작아야 한다.[8] LED가 많으면(일반적으로 필라멘트당 28개) 청색 LED당 전압이 2.48~3.7V 사이여서 다른 LED 램프에 비해 전원 공급을 단순화한다. 일부 유형은 빨간색 LED(1.63V ~ 2.03V)를 추가로 사용할 수 있다. 빨간색과 파란색이 혼합된 필라멘트 2개는 110V에 가깝고, 4개는 220~240V에 가까우며, 다른 LED 램프에 필요한 주전압 감소량은 3~12V에 가깝다. 보통 4개의 필라멘트가 사용되며 외형은 오버런 탄소 필라멘트 램프와 비슷하다. 일반적으로 인광의 혼합은 노란색 인광을 가진 초기 청색 LED보다 더 높은 색상 렌더링 지수(색온도와 구별됨)를 주기 위해 사용된다.[9]

일부 값싼 전구가 사용하는 간단한 정전용량 또는 저항성 드로퍼 전원 공급 장치는 주 교류의 두 배 주파수에서 일부 점멸을 유발할 것이며,[8] 이는 감지하기 어렵지만 눈의 피로와 두통의 원인이 될 수 있다. 또한 주파수 증가에 따라 캐패시터의 리액턴스가 감소하기 때문에 정전 전원 공급기에 의해 전달되는 전류는 주 주파수에 따라 50Hz에서 60Hz로 증가한다.

갤러리

  • 더 나은 시각 효과를 위한 황색 유리 쉘과 많은 필라멘트를 갖춘 LED 필라멘트 전구

  • 그림자를 줄이고 보다 균일한 조도를 제공하기 위해 십자형 패턴으로 배열된 필라멘트

  • 위에서 본 것과 동일한 4-필라멘트 전구

참조

  1. ^ a b c d e f g h i Lin, Judy (5 February 2015). "The Next Generation of LED Filament Bulbs". LEDinside. Retrieved 17 Feb 2019.
  2. ^ a b US 8400051, 하카타, 쿠니히코 & 마츠오카, 토모미, 「동일하게 통합된 발광 장치와 조명 기구」, 2009-07-23을 우시오 덴키 KK에 배정하여 발행했다.
  3. ^ US 8858027, 타케우치, 노부요시; 마츠다, 츠기히로 & 나가이, 히데오 외, 2014-10-14, 파나소닉 사에 배정된 「전구형 램프와 조명 기구」가 발행되었다.
  4. ^ US 2014362586, Wu, Bor-jen, "LED 전구" 2014-12-11 출판
  5. ^ US 2014369036, 펑, 융롱, "LED 빛과 필라멘트" 2014-12-18 출판
  6. ^ "67mm filament". Archived from the original on 2019-01-21.
  7. ^ http://yuanleicom.hkhost1.baten.cc/userfiles/file/20160901/20160901084246_29396.pdf
  8. ^ a b Aaron Birkland (9 March 2015). "LED Filament Bulbs". Green Building Advisor. Retrieved 26 April 2019.
  9. ^ "Spontaneous LED bulb teardown — Filamented LED light bulb". Blog.spitzenpfeil.org. 6 April 2015. Retrieved 17 February 2019.

외부 링크