Подписка на новости

Опрос

Какие лампы Вы используете для домашнего освещения?

Реклама

2009 №2

Новинки компании CREE в области белого света

Королев Георгий


За последний год на рынке светодиодной продукции появилось большое количество новинок как от давно существующих компаний, так и от мало известных новичков. И это понятно — слишком велик интерес потребителей к светодиодному освещению. В этой статье мы даем обзор новинок белых светодиодов общепризнанного лидера в области светодиодов — компании CREE.

Прежде чем начать рассказывать о новинках, нужно обратить внимание на подход, который использует компания CREE при обновлении линейки своей продукции. Можно выделить 3 ключевые составляющие, определяющие качество и эффективность светодиодов:

  • Кристалл. От качества кристалла зависит яркость излучения и эффективность преобразования электрической энергии в свет. Эти свойства напрямую определяют энергоэффективность светодиода и светильника в целом.
  • Люминофор. Качество люминофора определяет качество излучаемого света, стабильность цветовой температуры во времени и под воздействием повышенных температур. При решении различных задач разработчик сталкивается с разнообразными требованиями к качеству света.
  • Корпус светодиода. Качественная корпусировка является залогом длительного срока службы светодиода, что, в свою очередь, определяет затраты на эксплуатацию осветительной установки.

Компания CREE имеет запатентованные технологии на производство кристаллов, люминофора, а также на корпусировку светодиодов. Именно это позволяет ей занимать лидирующее положение на светодиодном рынке. При разработке нового продукта изменения вносятся только в один из выше перечисленных процессов. Так, при переходе от серии XRE к серии XPE был изменен корпус, но люминофор и кристалл оставались без изменений.

Далее был выпущен светодиод серии XPG: тут уже изменения коснулись кристалла, а корпус и люминофор остались прежними. Именно этот подход позволяет компании CREE поддерживать интенсивный темп развития продукции и в то же время обеспечивать высокое качество продукции.

Крепкий «середнячок» — светодиоды серий XPE и XPC

Новые серии светодиодов XPE и XPС являются расширением популярных серий XRE и XRС. Изменения коснулись корпуса светодиода, он стал меньше — 3,4503,45 мм. Изменились материалы линзы: теперь она выполнена из силикона, что значительно улучшило механические свойства корпуса и возможности применения вторичной оптики. Самое же главное изменение — это значительное снижение стоимости светодиодов: до 50% по сравнению с предшествующей серией XR при тех же оптических и электрических характеристиках. На рис. 1 показан внешний вид светодиодов серии XP, а на рис. 2 — габаритные размеры корпуса.

Фирменным знаком светодиодов CREE является электрически изолированный контакт теплоотвода, что значительно упрощает конструктору задачу разработки надежного корпуса, эффективного с точки зрения отвода тепла. Тепловое сопротивление светодиода составляет 9 °C/Вт. Температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Нормальным же значением температуры на поверхности кристалла считается значение порядка 90 °C. Светодиоды выпускаются как в белом цвете с цветовой температурой от 2600 до 10 000 K, так и в цветных вариантах. Максимальный рабочий ток для светодиодов серии XPE составляет 700 мА для белого цвета. На рис. 3 приведена кривая для расчета светового потока светодиодов в зависимости от рабочего тока. Четко видна нелинейная зависимость.

Например, двукратный рост тока приведет к увеличению светового потока примерно в 1,75 раза.

Рис. 1. Внешний вид светодиодов серии XP

Рис. 2. Габаритные размеры корпуса светодиодов серии XP

Так же как и в старом семействе XR, в новой серии существуют светодиоды с ограничением по рабочему току 500 мА. Эти светодиоды обозначаются XPC и доступны только в белом цвете излучения. Таким образом, достигается снижение стоимости светодиода при сохранении всех значений оптических и электрических параметров в номинальном режиме 350 мА с ограничением по току 500 мА, что в ряде задач вполне допустимо. А с учетом того, что стоимость светодиодов составляет более половины цены всего изделия, это хорошая возможность снижения себестоимости.

Также необходимо обратить внимание разработчиков на то, что семейство светодиодов XP является правопреемником светодиодов серии XR. Именно в семействе XP будет осуществлено дальнейшее наращивание светового потока, в то время как серия XR больше не будет развиваться, хотя и не снимается с производства.

Рис. 3. Кривая для расчета светового потока светодиодов серии XP в зависимости от рабочего тока

Таблица 1. Значения светового потока светодиодов серии XPE и XPC в зависимости от цветовой температуры
Группа минимального светового потока (кодировка) 10 000–5000 K 5000–4200 K 4200–3500 K 3500–3200 K 3200–2900 K 2900–2700 K
 Холодный белый Нейтральный белый Теплый белый
R2 (E), лм 114     
Q5 (D), лм 107     
Q4 (С), лм 100 100 100   
Q3 (B), лм 93,9 93,9 93,9 93,9  
Q2 (A), лм 87,4 87,4 87,4 87,4 87,4 
P4 (9), лм 80,6 80,6 80,6 80,6 80,6 80,6
P3 (8), лм 73,9 73,9 73,9 73,9 73,9 73,9
P2 (7), лм   67,2 67,2 67,2 67,2
N4 (6), лм    62 62 62
N3 (5), лм     56,8 56,8

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 350 мА.

В таблице 1 приведены значения светового потока светодиодов серии XPE и XPC в зависимо-Светодиоды серии MX6 сти от цветовой температуры.

Много света из ничего — светодиоды серии XPG

Следующим шагом в эволюции светодиодов стало появление серии XPG. Здесь использован все тот же хорошо зарекомендовавший себя в серии XP корпус (рис. 1, 2). Изменения коснулись кристалла: он стал больше. За счет этого достигнуто увеличение светового потока — до 139 лм при токе 350 мА (как всегда, в документации CREE указывается минимальное значение потока). Если же разработчик собирается «выжать» из светодиода «все соки», можно увеличивать ток вплоть до 1 А. Тут уже придется серьезно озаботиться задачей отвода тепла. А низкое значение теплового сопротивления корпуса (5 °C/Вт) призвано облегчить выполнение этой задачи. Максимальная температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Теплоотводящая площадка также электрически изолирована.

Что значительно более важно — увеличена эффективность преобразования. Например, в режиме 1 Вт достигается значение 130 лм/Вт, в режиме 2 Вт — 110 лм/Вт, в режиме 3 Вт — 100 лм/Вт.

За счет увеличения размера кристалла снизилось прямое рабочее напряжение — до 3 В при токе 350 мА, увеличен угол излучения до 125°. Сегодня светодиоды выпускаются только в белом цвете холодной части спектра от 5000 до 8300 K.

В таблице 2 приведены значения светового потока светодиодов серии XPG.

Таблица 2. Значения светового потока светодиодов серии XPG
Группа минимального светового
потока (кодировка)
8300–5000 K
Холодный белый
R5 (H), лм 139
R4 (G), лм 130
R3 (F), лм 122
R2 (E), лм 114

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 300 мА

Поистине настоящим прорывом стало появление светодиодов новой серии MX6. Скажем откровенно: этот светодиод очень напоминает популярную модель одного из японских производителей. Это первый светодиод в линейке продукции CREE, выполненный по мультичиповой технологии. Тепловое сопротивление корпуса составляет всего 5 °C/Вт. Максимальная температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Угол излучения составляет 120°. И, конечно, знаменитый электрически изолированный теплоотвод, призванный облегчить разработку корпуса. На рис. 4 представлен внешний вид светодиодов серии MX6, на рис. 5 приведены габаритные размеры.

Для светодиода серии MX6 типовым током является 300 мА, максимальное значение тока не должно превышать 350 мА. Да, не очень большой диапазон разгона, но в ряде задач, таких как, например, потолочные светильники, светильники для ЖКХ, этого значения вполне достаточно. Тут уже в пользу применения MX6 говорит его низкая стоимость. Эффективность холодного белого света составляет 106 лм/Вт при токе 300 мА. Для теплого белого света — 87 лм/Вт при токе 300 мА. В таблице 3 приведены значения светового потока светодиодов серии MX6 в зависимости от цветовой температуры.

И краткое резюме. Если необходимо получить максимальный световой поток, использование форсированного режима до 1 А с высокоэффективным теплоотводом — выбираем светодиоды серии XPG. Если, напротив, требуется обеспечить минимальную стоимость светильника и при этом можно ограничиться током 300–350 мА — выбираем светодиоды серии MX6. Светодиоды серии XPE и XPC являются компромиссным вариантом.

Рис. 4. Внешний вид светодиодов серии MX6

Рис. 5. Габаритные размеры светодиодов серии MX6

Таблица 3. Значения светового потока светодиодов серии MX6
Группа минимального светового
потока (кодировка)
8300–5000 K5000–4000 K 4000–3200 K 3200–2900 K 2900–2700 K
Холодный белыйНейтральный белый Теплый белый
Q5 (D), лм 107 (122)    
Q4 (С), лм 100 (114) 101 (114)   
Q3 (B), лм 93,9 (107) 93,9 (107)   
Q2 (A), лм 87,4 (100)87,4 (100) 87,4 (100)  
P4 (9), лм  80,6 (92) 80,6 (92) 80,6 (92) 80,6 (92)
P3 (8), лм    73,9 (84) 73,9 (84)
P2 (7), лм     67,2 (77)

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 350 мА. (в скобках указаны значения при токе 350 мА).

Скачать статью в формате pdf  Скачать статью в формате pdf


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке