Подписка на новости

Опрос

Какие лампы Вы используете для домашнего освещения?

Реклама

2012 №6

Современная светодиодная продукция компании Seoul Semiconductor. Особенности и параметры модулей Acrich, Acrich2


Основной отличительной чертой новых модулей серии Acrich2, разработанных Seoul Semiconductor Co., Ltd, является исключение элементов AC/DC-преобразователей, в результате чего основные характеристики модулей приближаются к показателям светодиодных решений, питающихся постоянным током; приборы обеспечивают коэффициент мощности 97%, КПД до 90%, а уровень нелинейных искажений выходного сигнала снижен до 10%.
Статья познакомит с устройством и параметрами изделий линейки Acrich/Acrich2.

Компания Seoul Semiconductor Co., Ltd (сокращенно SSC, г. Сеул, Корея, производство сосредоточено в г. Ансан) основана в 1987 г., однако мировую известность в области светодиодных технологий стала завоевывать спустя пять лет, когда руководить компанией стал Чун Хун Ли (Chung Hoon Lee). Согласно исследованию агентства Strategies Unlimited, по количеству произведенных светодиодов в 2011 г. компания заняла пятое место в мире после Nichia, Samsung LED, Osram Opto Semiconductor, LG Innotek. Руководство SSC выделяет на научно-исследовательские работы 10% своей выручки. Компании принадлежит более 10 000 патентов и патентных заявок. Отметим некоторые достижения Seoul Semiconductor Co:

  • 1998 — получен сертификат ISO9001.
  • 2002 — основана дочерняя фирма Seoul Opto-Device Co., Ltd для серийного производства светодиодов в г. Ансан; акции SSC котируются на корейской фондовой бирже KOSDAQ.
  • 2004 — запущена в производство серия мощных светодиодов Z-Power.
  • 2005 — коммерциализация первых в мире светодиодов, питаемых непосредственно от сетей переменного тока 110/220 В; получены сертификаты ISO140001, Sony Green Partner, Samsung ECO Partner.
  • 2006 — получен сертификат ISO/TS-16949; выпущен первый в мире полупроводниковый источник света с питанием непосредственно от сетей переменного тока Acriche.
  • 2007 — Acriche присужден титул лучший продукт года – 2006 в Европе; получены первый в мире знак CE Marking Certification для светодиодов и сертификат TUV (Германия); представлен самый тонкий в мире светодиодный чип толщиной 0,17 мм; модули Acriche удостоены диплома Best Product Award 2007 by E & E.
  • 2008 — выпущен самый яркий в мире светодиод со световым потоком 900 лм (мощность 10 Вт, серия Р7); модули Acriche достигают эффективности 80 лм/Вт.
  • 2009 — светодиоды Z-Power LED P7 объявлены продуктом года; светодиоды SSC отобраны для освещения балконов крупнейшего круизного судна «Оазис морей» (рис. 1).
    Круизное судно «Оазис морей»

    Рис. 1. Круизное судно «Оазис морей»
  • 2010 — ученый с мировой известностью в области светодиодных технологий профессор Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura) становится научным консультантом SSC (рис. 2); по данным Nikkei Group, компания заняла третье место на светодиодном рынке акций: SSC принадлежит 5,7% доли мирового рынка белых светодиодов (Nichia — 32%, Osram Optosemiconductor — 7,9%).
    Чун Хун Ли и профессор Сюдзи Накамура

    Рис. 2. Чун Хун Ли и профессор Сюдзи Накамура
  • 2011 — выпущены новые светодиоды серий Z6, Z7 (мощность 4 Вт, световой поток 440 лм, Тцв = 5500 К) для замены приборов предыдущего поколения Р7; выпущены светодиоды серии Z4 (Р = 1 Вт, световая эффективность — 100 лм/Вт, CRI более 85) для замены ламп MR16 и ламп накаливания (рис. 3); выпущены полноцветные светодиодные модули Z7-F (Iпр = 700 мА, световая эффективность: красный — 75 лм/Вт, зеленый — 88 лм/Вт, синий — 15 лм/Вт, белый — 97 лм/Вт) в корпусе размерами 9×7×2 мм.
    Светодиодные модули и лампы

    Рис. 3. Светодиодные модули и лампы
  • 2012 — на конференции Strategies in Light (SIL)–2012 (г. Санта-Клара, Калифорния, США) главный исполнительный директор SSC Чун Хун Ли сделал сообщение о разработке новых модулей Acrich2, питающихся непосредственно от сетей переменного тока. Показав залу несколько электронных компонентов, в том числе электролитические конденсаторы, г-н Ли задал вопрос: «Что это?» — и сам ответил на него: «Барахло» (рис. 4). Именно эти элементы снижают надежность светодиодных систем освещения и укорачивают срок службы светодиодных источников света.
    Выступление Чун Хун Ли

    Рис. 4. Выступление Чун Хун Ли

Основной отличительной чертой новых модулей серии Acrich2, разработанных SSC, является исключение элементов AC/DC-преобразователей, в результате чего основные характеристики модулей приближаются к показателям светодиодных решений, питающихся постоянным током; приборы обеспечивают коэффициент мощности 97%, КПД до 90%, а уровень нелинейных искажений выходного сигнала снижен до 10%. Г-н Ли продемонстрировал два модуля этой серии — SMJEA3011220 (8 Вт, 500 лм) и SM3012220 (13 Вт, 800 лм), рассчитанных на использование в сетях переменного тока США и Канады напряжением 120 В [2].

Другим важным достижением SSC в 2012 г. стала разработка запатентованной технологии производства неполярных светодиодов nPola, которые, по заявлению представителей фирмы, обеспечивают пятикратное увеличение светового потока на единицу площади кристалла по сравнению с обычными светодиодами. Работы над этой технологией компания проводит уже более 10 лет и ожидает десятикратного увеличения яркости неполярных светодиодов в будущем.

На пресс-конференции, посвященной презентации новой технологии в отеле Dong Plaza Hotel в Сеуле, профессор Калифорнийского университета в г. Санта-Барбара (США) Сюдзи Накамура прокомментировал особенности новой технологии и дал ей высокую оценку. Новые приборы выполнены на основе нитрида галлия и предполагают использование неполярных плоскостей в кристаллах GaN (а- или m-плоскости). В традиционных светодиодах обычно используется полярная с-плоскость. В настоящее время при производстве светодиодных ламп мощностью 60 Вт обычно используются 10–20 светодиодных чипов, а для ламп на nPola такой мощности достаточно одного-двух кристаллов. На рис. 5 показан внешний вид модулей для традиционной многокристальной и однокристальной лампы на nPola [3]. Генеральный директор SSC Чун Хун Ли выразил уверенность в успешности нового продукта и назвал его кульминацией 20-летних усилий работы разработчиков компании, направленных на развитие светодиодных технологий.

Обычный и неполярный светодиодные модули

Рис. 5. Обычный и неполярный светодиодные модули

Современная продукция

В каталоге компании 2012 г. представлены продукты следующих категорий:

  • Aсrich2 — серия из трех модулей мощностью 4 Вт для прямой замены ламп MR, трех 4-, 8- и 12-Вт модулей для замены стандартных ламп накаливания (Bulb) и трех 16-Вт модулей для потолочных источников света (Downlight).
  • Aсriche/Aсrich — модули серий 3528, 5630, 6540, А2, А3, А4, А5, А7, А8 со световым потоком 65–700 лм и силой света 9700–36 400 мкд.
  • Z-Power LED — светодиоды с большим световым потоком и рабочими токами 150–1000 мА, предназначенные для осветительных приложений и отличающиеся малой мощностью потребления, низким тепловым сопротивлением, отсутствием ядовитых материалов, постоянством параметров и низкими эксплуатационными расходами. В эту категорию входят светодиоды серий Р4, Z1, Z2, Z5, Z6, Z7, Р3-II, Р5-II, Р9, Р8.
  • Side view LED — светодиодные чипы бокового излучения в миниатюрных корпусах для монтажа на поверхность толщиной от 0,4 мм. Приборы предназначены для применения в малогабаритной и портативной аппаратуре, например в качестве элементов подсветки в мобильных телефонах. Светодиоды выпускаются в широкой цветовой гамме и обеспечивают большую яркость при малых рабочих токах.
  • Top View LED — светодиодные чипы верхнего излучения, предназначенные для применения в автомобильной промышленности. Выпускаются одно-, двух- и трехцветные исполнения, приборы характеризуются высокой надежностью, большой яркостью и малой высотой корпуса.
  • High Flux LED — светодиоды большой мощности, предназначенные для применения в автомобилях, знаках и указателях, для наружного освещения и освещения рабочих мест. Выпускаются красные, желтые, синие и белые исполнения с силой света 800–10 000 мкд при рабочих токах 30–70 мА. Приборы характеризуются низким тепловым сопротивлением.
  • Chip LED — миниатюрные светодиодные чипы с широкой цветовой гаммой, предназначенные для применения в индикаторах портативных устройств, для подсветки клавиатур и переключателей, передних панелей различной аппаратуры.
  • Lamp LED — светодиоды в круглых, овальных и цилиндрических корпусах с проволочными выводами, обладающие высокой яркостью, длительным сроком службы (до 100 000 ч) и допускающие эксплуатацию при высокой температуре окружающей среды. Выпускаются исполнения в широкой цветовой гамме и с различными типоразмерами.
  • Dot Matrix — светодиодные матричные индикаторы, предназначенные для применения в рекламных щитах, досках объявлений и различных вывесках, например в метро. Выпускаются исполнения различных цветов и многоцветные приборы.
  • Custom Module — светодиодные модули, выпускаемые по индивидуальным требованиям заказчиков.
  • Sensor — светочувствительные датчики и комбинированные светофотосенсоры, предназначенные для применения в системах автоматизации, на парковках автомобилей, в принтерах, датчиках различных подвижных платформ и т. п. [4].

Описание модулей Acrich/Acrich2

Классификационные параметры модулей Acriche (наименование использовалось до 2012 г.) Acrich/Acrich2 (наименования используются с 2012 г.) приведены в таблице 1.

Таблица 1. Классификационные параметры модулей Acrich

Категория Тип/серия Световой поток, лм ССТ, °К CRI Uпр, В Ррасс, Вт 2Θ1/2, град PF Iпр, мА
Acrich2 SMJD-1V16W1P2-G 1220 3000 80 100 18,3 120 0,95
SMJD-1V16W1P2-H 1200 2700
SMJD-2V16W1P3-B 1200 5600 120 17,3
SMJD-2V16WP3-C 1280 5000
SMJD-2V16WP3-E 1200 4000
SMJD-2V16WP3-G 1150 3000
SMJD-2V16WP3-H 1120 2700
SMJD-3V16WP3-B 1450 5600 220 17,5
SMJD-3V16WP3-G 1450 5000
SMJD-3V16WP3-E 1340 4000
SMJD-3V16WP3-G 1200 3000
SMJD-3V16WP3-H 1250 2700
SMJD-1V04W1P2-G 320 3000 100 4,3
SMJD-1V04W1P2-H 310 2700
SMJD-1V08W1P2-G 570 3000 8,5
SMJD-1V08W1P2-H 550 2700
SMJD-1V04W1P3-B/C/E/G/H 290–320 2700 120 4,3
SMJD-2V12W1P3-B/C/E/G/H 840–930 12,9
SMJD-3V04WP3-B/C/E/G/H 320 220 4,3
SMJD-3V12W1P3-B/C/E/H/G 930–1030 13
SMJD-1V04WP1-G 245 3000 100 4,3
SMJD-1V04WP1-H 245 2700
SMJD-3V04WP1-G 320 3000 220 4,7
SMJD-3V04WP1-H 320 2700
AW3200 260 6300 65 100/110/120 3,3 130 40
AN3200 180 3000 80
AW3220 260 6300 65 220/230 20
AN3220 180 3000 80
AX42XX 50 3000 85 55 1,4 134
AW2200 80 6300 70 100/110/120 1,7 120
AN2200 65 3000 80 1,7
AW2204, AW2214 80 6300 70 100/110 2 110
AN2204, AN2214 65 3000 80 2
AW3201,AW3211, AW3241 260 6300 65 100/110/120 4 130 40
AN3201, AN3211, AN3241 180 3000 80
AW3221, AW3231 260 6300 65 220/230 20
AN3221, AN3231 180 3000 80
Acrich SAW8KG0A 29,8–53,9 2600–7000 82–90 17,9–19,1 0,5 115
SAW8P42A 26,4–32,6 3700–7000 80–90 11,8–14,2 0,43
SAW8WA2A 99–140,3 2600–7000 80–90 30–34,5 1,55 120 40
SAWW8F1A 700 3000 80 120 13 120
SAWW8D1A 700 3000 80 220 60
SAW04A0A 70 5600 70 50/55 0,8 145 20
SAW04A0C 65 3000 80 0,83 135
SAW05B0X 110 6300 70 100/120/220 1,65 145
SAW07B0A 360 5500 70 100/110/120 3,2 130 40
SAWW7B0A 260 3000 80
SAW07D0A 360 5500 70 220/230 20
SAWW7D0A 260 3000 80

Примечания: Приведены типовые значения световых потоков и цветовых температур; минимальные значения индексов цветопередачи; номинальные значения рабочих напряжений и токов (RMS); для приборов Acrich2 — минимальные значения коэффициентов мощности PF.

Светодиодные модули Acrich2 предназначены для непосредственного подключения к сетям переменного тока напряжением 100, 120, 220/230 В 50/60 Гц и не содержат AC/DC- преобразователей и электролитических конденсаторов, что обеспечивает сопоставимые с обычными светодиодами параметры и длительный срок службы. Высокое значение коэффициента мощности модулей позволяет дополнительно повысить энергоэффективность систем освещения. Внешний вид модулей Acrich2 различной мощности и назначения показан на рис. 6, 7.

Модуль 4 Вт: а) для замены ламп накаливания; б) для замены ламп MR16

Рис. 6. Модуль 4 Вт: а) для замены ламп накаливания; б) для замены ламп MR16
Модули Acrich2

Рис. 7. Модули Acrich2: а) 8 Вт; б) 12 Вт; в) 16 Вт

Принцип работы модулей Acrich/Acrich2

Принцип функционирования модулей Acrich2 основан на использовании нескольких последовательно коммутируемых светодиодов, одна группа из которых включается при прохождении верхних полуволн сетевого напряжения, другая — при прохождении нижних полуволн. Структура модулей различной мощности приведена на рис. 8–11. В состав каждого устройства входят одна или две микросхемы управления (U2, U1, U1+U2, IC1+IC2), обеспечивающие подключение светодиодов модулей к сети переменного тока в нужной полярности и в соответствии с текущими значениями мгновенного напряжения.

Структура модуля Acrich2 4 Вт

Рис. 8. Структура модуля Acrich2 4 Вт
Структура модуля Acrich2 8 Вт

Рис. 9. Структура модуля Acrich2 8 Вт
Структура модуля Acrich2 12 Вт

Рис. 10. Структура модуля Acrich2 12 Вт
Структура модуля Acrich2 16 Вт

Рис. 11. Структура модуля Acrich2 16 Вт

Упрощенно принцип работы модуля мощностью 8 Вт на напряжение 220 В показан на рис. 12, 13. Каждый элемент Acrich1–Acrich8 состоит из трех последовательно включенных светодиодов с номинальным рабочим напряжением 18,3 В (RMS), рабочее напряжение каждого элемента составляет 55 В (RMS). Коммутация светодиодов Acrich1–Acrich8 при прохождении положительной полуволны сетевого напряжения осуществляется по алгоритму, приведенному в таблице 2. На интервале времени 1 при мгновенном сетевом напряжении Uпик≥77 В схема управления Acrich IC модуля подключает ко входным терминалам элементы Acrich1, 5, при этом все остальные элементы выключены; на интервале 2 при мгновенном напряжении Uпик≥155 В дополнительно подключаются элементы Acrich2, 6; на интервале 3 при мгновенном напряжении Uпик≥232 В дополнительно подключаются элементы Acrich3, 7; на интервале 4 при Uпик≥310 В включены все элементы схемы; на интервале 5 отключены элементы 4 и 8; на интервале 6 — элементы 3–8; на интервале 7 — элементы 2–8. При прохождении отрицательной волны напряжения коммутация элементов схемы осуществляется в обратном порядке.

Упрощенная структура модуля Acrich2

Рис. 12. Упрощенная структура модуля Acrich2
Алгоритм работы модуля Acrich2

Рис. 13. Алгоритм работы модуля Acrich2

Таблица 2. Алгоритм переключения модулей Acrich2

Интервал 1 2 3 4 5 6 7
Acrich1, 5 ON ON ON ON ON ON ON
Acrich2, 6 OFF           OFF
Acrich3, 7   OFF       OFF  
Acrich4, 8     OFF   OFF    

Примечание: ON — включено, OFF — выключено

Таким образом, в модулях не требуется устанавливать сетевые выпрямители и фильтрующие конденсаторы, что существенно повышает надежность их работы и увеличивает срок службы, кроме того, отсутствие реактивной составляющей входного сопротивления увеличивает коэффициент мощности модулей. Апроксимация синусоиды входного напряжения ступенчатой кривой уменьшает коэффициент нелинейных искажений в выходном сигнале.

Коммутацию светодиодов модулей Acrich2 осуществляют специализированные микросхемы, разработанные SSC. В состав каждой из них входят: диодный выпрямитель сетевого напряжения (для питания самой микросхемы); 8-канальный контроллер тока светодиодов, обеспечивающий необходимый алгоритм работы модулей; необходимые пассивные компоненты (резисторы). Микросхемы (рис. 14) выпускаются в корпусах LGA двух типоразмеров — 6×6 мм (для модулей мощностью 4 Вт) и 8×8 мм (для модулей 8 Вт и более). Другие особенности и параметры микросхем:

  • высокая энергоэффективность;
  • ослабление мерцаний светодиодов (Flicker Improvement);
  • независимость срока службы от параметров внешних компонентов;
  • малые массо-габаритные показатели, доступная цена;
  • входное напряжение: 90–110 В (для сетей с номинальным напряжением 100 В); 100–144 В (120 В); 200–264 В (220/230/240 В);
  • эффективность/КНИ/PF — 90%/25%/0,95;
  • рассчитанный срок службы — 87 000 ч.
Микросхемы управления для модулей Acrich2

Рис. 14. Микросхемы управления для модулей Acrich2

Для защиты от перенапряжений светодиодных систем часто используются ячейки из металлооксидных варисторов с последовательно включенными разрывными (предохранительными) резисторами (Surge Protectio Cirquit, SPC). Параметры схем защиты регламентируются стандартами IEC 61000-4-5, IEEE C.62.41, в соответствии с которыми должны выполняться следующие основные условия:

  • напряжение срабатывания ±0,5 кВ;
  • длительность единичного выброса 50 мкс на уровне 0,5 от максимального значения;
  • число импульсов — до 40, интервал между импульсами 30 с;
  • фазовое положение импульсов относительно напряжения сети — 0/90/180/360°.

Для плавной регулировки яркости свечения модулей Acrich2 компания рекомендует использовать регуляторы тиристорного типа, на рис. 15 показаны формы характеристик при опережающей (Leading Edge Type) и запаздывающей (Trailing Edge Type) регулировке, на рис. 16 приведен внешний вид регулятора яркости освещения типа Leading Edge TRIAC Dimmer мощностью 400 Вт (220 В). При использовании этого регулятора с модулями Acrich2 диапазон регулировки яркости находится в пределах 5,5–78% (для модулей мощностью 12 Вт).

Тиристорная регулировка яркости

Рис. 15. Тиристорная регулировка яркости
Опережающий тиристорный регулятор яркости

Рис. 16. Опережающий тиристорный регулятор яркости

Характеристики модулей Acrich2

Рассмотрим особенности некоторых модулей Acrich2 более подробно.

SMJD-3V16WP3

SMJD-3V16WP3 (Uраб ном = 220 В) — светодиодный модуль, предназначенный для замены ламп накаливания в потолочных светильниках (Downlight), освещения офисных и производственных помещений и для промышленных систем освещения. Спектральные характеристики модулей различных исполнений приведены на рис. 17. Основные особенности и параметры модуля (кроме приведенных в таблице 1):

  • световой поток (лм): исполнения В, С — 1380–1450, E — 1300–1340, G — 1260–1300, Н — 1200–1250;
  • цветовая температура (К): исполнение В — 5300–5600, С — 4700–5300, Е —3700–4200, G — 2900–3200, Н — 2600–2900;
  • диапазон рабочих температур –30…+85 °С;
  • электростатическая прочность ±4000 В (модель НВМ);
  • максимальная мощность рассеяния модуля — 27 Вт, микросхемы Acrich2 IC — 5,5 Вт;
  • максимальная температура кристаллов светодиодов и компонентов микросхемы — 125 °С, верхней поверхности модуля — 116 °С;
  • тепловое сопротивление кристалл/внешняя поверхность модуля — 5,5 °С/Вт;
  • габаритные размеры ∅70×2,5 мм.

SMJE-2V04W1P3

SMJE-2V04W1P3 (Uраб ном = 220 В) — модули в корпусах размерами ∅33×2,5 мм. Основные параметры (только отличия):

  • световой поток (лм): исполнения В, С — 320–350, Е — 310–340, G — 300–330, Н — 290–320;
  • максимальная мощность рассеяния 5,7 Вт;
  • тепловое сопротивление кристалл/подложка — 27 °С/Вт;
  • максимальная температура кристаллов светодиодов — 111,5 °С.
Спектральные характеристики модулей SMJD-3V16WP3

Рис. 17. Спектральные характеристики модулей SMJD-3V16WP3

SMJE-3V08W1P3

SMJE-3V08W1P3 (Uраб ном = 220 В) — модуль ∅46 мм при той же толщине, световой поток различных исполнений лежит в пределах 570–680 лм (Rank B, C, E, G, H).

Модули Acrich

В каталог SSC 2012 г. включен ряд новых белых светодиодов и модулей Acrich в малогабаритных корпусах, предназначенных для работы от источников постоянного и переменного напряжения 18–35 В при прямом токе 20–40 мА и от сетей переменного тока напряжением 100/120/220/230 В.

В состав серии SAWX7X0A (Datasheet за июль 2012 г.) входят четыре типа приборов, каждый из которых выпускается в двух исполнениях по цветовой температуре — 3000 (Warm White) и 5500 K (Pure White). Модули выполнены в корпусах размерами 8×8×3,7 мм (рис. 18). Подключение к сетям переменного тока производится через внешний мостовой выпрямитель и гасящий резистор (рис. 19). Приборы отличаются небольшой потребляемой мощностью при значительных световых потоках и предназначены для применения в широком спектре осветительных приложений.

Внешний вид модулей SAWX7X0A

Рис. 18. Внешний вид модулей SAWX7X0A
Схема включения модулей SAWX7X0A

Рис. 19. Схема включения модулей SAWX7X0A

Литература

  1. http://www.acrich.com/en/html/company/about_ceo.asp
  2. http://ledsmagazine.com/news/9/2/26
  3. http://ledsmagazine.com/news/9/7/3
  4. http://www.acrich.com/en/html/Product/product_view.asp?catecode=1002001

Скачать статью в формате pdf  Скачать статью в формате pdf


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке