COG LED – LED szál, amitől majdnem úgy néz ki, mint egy hagyományos izzó

Egy újabb LED technológia, melyet többféleképpen is neveznek.
Van, akik ezt is csak egyszerűen COB LED-nek nevezik, hiszen a COB LED-eknél olvashattuk, hogy azok egyik nagyobb hatásfokú fejlesztési vonala az, ahol kerámia lapra építik a chipet. Nos, ha üveglapra építik, az üveg is kerámia…

V-TAC COG Filament LED - LED szálas körte

A lényeg, hogy a COG LED, az Chip On Glass, azaz üvegre épített LED. Az üveg vékony csíkokra van vágva, azaz LED szálakról, LED filamentről beszélhetünk. Az így készült LED körte, gyertya, első pillantásra úgy tűnhet mintha valami vastagabb volfrámszálas izzó világítana, ezért is talán a legelterjedtebb elnevezése nemzetközileg a LED Filament. Van olyan cég, aki e túl hosszú elnevezés helyett, FiLED néven illeti.

COG Filament LED - egyetlen LED szál

A COG LED kialakulásának mozható rugója az az elképzelés volt, hogy egy hagyományos izzószálat utánzó LED fényforrást fejlesszenek ki. Ennek oka, hogy továbbra is igény van az olyan fényforrásokra, amelyek körkörösen, gyakorlatilag a térben 360 fokban világítanak, mint egy hagyományos körte, vagy gyertya izzó.
Ezt eddig kétféle képpen oldották meg. A “csúnyább” megoldás az úgynevezett LED kukorica. Ennek hátránya, hogy viszonylag több LED-ből kell kialakítani, ráadásul térben elrendezve, ami munkaigényesebb gyártással és nagyobb mérettel jár. A kisebb szebb módszer, amikor a síkben elhelyezett LED csoport, vagy COB LED fölé egy kúp alakú PMMA (plexi) elemet helyezve biztosították a nagyobb szögű fényszóródást.
A teljes klasszikus körte, gyertya illúzióját, a retro megjelenést azonban csak ez, a LED Filament tudja biztosítani.
Ha belenézünk egy világító LED Filament lámpába, az az érzésünk, mintha egy volfrámszálasba néznénk. Ehhez persze az is kell, hogy azért ne vakítson el bennünket. Most (2014. nyarán) ott tartunk, hogy 2-4-6-8 szálas COG LED gyertyák, körték kaphatóak, amelyek gyakorlatilag 210-1000lumen fényáram közöttiek. A gyengébbekbe még bele lehet nézni – talán kellemetlen vakítás érzet nélkül is, hiszen a keletkező fényt vonalakként látjuk. Nagyobb felületen, mint egy apró DIP, vagy SMD LED esetében, ahol a több pontszerű fény talán bántóbb. Ez már a szubjektív része a COG LED-ek megítélésének.

A fenti adatokból azt is láthatjuk, hogy a COG LED-ek igen kiváló hatásfokkal üzemelnek. A komplett LED lámpák 110-115 lumen/Watt hatásfokúak, és maguk a LED szálak 120-130lumen/Watt értéket produkálnak.
Maga a COG LED technológia miatt is kedvező hatásfokot nem rontja a manapság szokásos opálburás kivitelezés. Itt azonban nem is kell az opál bura, hiszen a lényeg a 360 fokos világítási szögön felül a retro megjelenésen van. Az opálburás kialakítás a különböző SMD LED-ekkel szerelt lámpák esetében három dolog miatt kellett:

  • A LED fénypontok szemet kápráztató fényének csökkentésére,
  • a beépített áramköri panel nem mindig szép látványának takarására, valamint
  • az opálos gömbfelület okozta világítási szög növelési igény.

COG Filament LED - LED szálak
forrás: tevaja.com

A fejlesztések azonban nem állnak meg a hagyományos villanykörte érzet kialakításánál, hiszen a középfehér és a hidegfehér COG LED izzók is megjelentek. Hiába nincsenek ilyen színhőmérsékletek a volfrámszálas izzóknál, a gyártók a jövőbeni igényekre is számítanak, mint ahogy ezek opál változatai is meg fognak jelenni.

Annak ellenére, hogy a COG LED-ek 360 fokban világítanak, bizonyára érthető, hogy szálirányban, a végekre kevesebb fény jut.
Ez azonban többnyire nem jelent problémát, hiszen egy klasszikus csillárban a foglalatukkal lefele, a csúcsukkal felfele helyezkednek el az izzók, ami a COB LED-ek esetében azt jelenti, hogy a fény oldalra körkörösren terül, a plafon szűk pontjára pedig kevesebb jut. Egyes gyártók ezt mégis problémának érezve, a LED szálakat úgy helyezik el hogy, minden szál vonala más helyre mutatva, nem egy fényszegényebb pontot, hanem 4-6 kevésbé gyengébb pontot eredményezzen.

foszfor keverékek LED színezéshez
forrás: intematix.com

Ezt a led formát az interneten fellelhető információk szerint még 2008-ban a japán Ushio cég fejlesztette ki. Akkor 6 szálból álló fényforrást készítettek, de szálanként csak 3 LED chipet tartalmazott. Igen, ne higgyük azt, hogy egy-egy szál egy dióda. Nem, egy-egy szálon 24-30 dióda van felfűzve sorosan. Ezt a 30 chipes “tornyot” 2013-ban a Tavaja cég alkotta meg. Tehát egy 1,5mm vastag üveg-, vagy szintetikus zafírszálra sorosan felvisznek 24-30db LED chipet, amit foszforral vonnak be. (Minden fehér fényű LED foszfor bevonatú – függetlenül a technológiától, mert az alakítja át a fényt a széles spektrumú látható fénnyé) Az, hogy egy LED szál mennyire hideg-, vagy melegfehér az főképp a chipsor eredeti színétől függ. Piros és kék chipek vannak a LED szálra felfűzve. A meleg fehérnél a piros chipek vannak többségben, míg a színhőmérséklet növelésével a kékek szaporodnak, és a foszforréteg teszi fehérré. Természetesen a foszfor “milyensége” is befolyásolja, hogy az a fehér milyen fehér lesz, és milyen lesz a színvisszaadási indexe.
A sorosan kötött diódák miatt van az, hogy egy-egy ilyen kis LED szál általában 65-80Volt között működési tartományú, tehát chipenként továbbra is csak 2-4Volt jut.

COG Filament LED - LED szálak
forrás: newaylighting.com

Tehát, nem csak üveg szeletre, szálra (Glass Filament) építenek LED-et, hanem zafír szálra (Sapphire Filament) is.
Ebben a Neway Lighting is jeleskedik. A zafír előnye, hogy a gyémánt után a legkeményebb anyag. Bár nem ismert igazán, hogy az üveggömb közepén ez a tulajdonság miért előnyös. Ami viszont kiemelkedő, a zafír jobb hővezető képessége. A gyártó szerint amíg az üveg esetében ez az érték csak 1,09W/mK, addig a zafír esetében 30W/mK. És tudjuk a LED élettartamát jelentősen befolyásolja a hőelvezetés. Ez egy kétségtelenül jól hangzó fizikai paraméter, azonban a zafírszálas és az üvegszálas LED esetében is a konstrukció ugyanaz. A LED szálak is a Volfrámszálas izzóknál megszokott módon be vannak zárva egy inert gázzal töltött üveggömbbe. Átlagosan érvényes tétel, hogy 2 óra használat után is csak 30-35 fokos a LED szálas körte felülete.
Ezek a kiváló paraméterek több tényező együttesének tudhatóak be. A LED szálon akár üveg, akár zafír alapú, a keletkező fény körkörösen akadálytalanul távozhat, nem nyelődik el, így nem alakul hővé. A kiváló hatásfok miatt kisebb az áramfelvétel, más LED-es megoldásokhoz képest arányaiban a legkisebb a hőtermelés. A kisebb hőtermelés és az inert gázzal töltött bura miatt szükségtelen például az alumínium hűtőbordás kialakítás, ami lehetővé teszi, hogy a hagyományos izzókkal egyező üveggömbös megjelenésű min. 85%-kal kisebb fogyasztású LED-lámpákat készítsenek úgy, hogy közben azok 2000 órás élettartamával szemben e COG LED lámpák 20.000 óra feletti várható élettartammal rendelkezzenek.