Передовые светодиодные продукты от Samsung Electronics: мощные светодиодные сборки chip-on-board серий В, С и D

Компания Samsung Electronics, один из мировых лидеров среди производителей передовых полупровод­никовых устройств по величине оборота и инновациям, в целях удовлетворения потребностей рынка расширила линейку выпускаемых мощных светодиодов, выполненных по технологии «чип-на-плате» (от англ. chip-on-board, СОВ), и запустила в апреле 2016 г. массовое производство мощных светодиодных сборок серий В, С и D. Доступными для потребителя остаются также и СОВ LC026B-F1.

Компания активно вкладывает средства в разработку новых устройств и улучшение характеристик имеющихся изделий. Одним из достижений является увеличение световой отдачи мощных осветительных светодиодов СОВ на 40% по сравнению с 2013 г. (годовой прирост световой отдачи в 2014, 2015 и 2016 гг. составил соответственно 18, 15 и 7%) (рис. 1).

Рис. 1. Портфель мощных светодиодных сборок COB компании Samsung Electronics и динамика световой отдачи данных устройств

Мощные светодиоды СОВ серий В, С и D отличаются от имеющихся на рынке СОВ высоким значением световой отдачи до 150 лм/Вт при индексе цветопередачи CRI >80, коррелированной цветовой температуре CCT, соответствующей теплому белому оттенку (3000 K) и рабочей температуре +85 °С, высоким качеством цвета (CRI >95 при световой отдаче 110 лм/Вт), контрастной передачей насыщенных цветов (Vivid Color COB), увеличенным значением светового потока с единицы площади СОВ и потребляемой мощностью вплоть до 80 Вт. Характеристики устройств, приведенные в данной статье, измерены при рабочей температуре +85 °С, что гарантирует эти значения в рабочих режимах светодиодных светильников, использующих указанные СОВ.

Мощные СОВ серии В выпущены в том же корпусном исполнении, что и СОВ 2015 г. Их отличием является увеличенная на 7% световая отдача и высокое качество передачи цвета (CRI >95). В линейке устройств появились Vivid Color COB, передающие цвета гораздо более естественно, чем аналогичные коммерчески доступные светодиодные источники, представляя объекты настолько привлекательными для человеческого глаза, насколько это возможно. Они передают белый цвет (Vivid white) без оттенков желтизны, характерных при освещении предметов галогенными лампами, обеспечивая превосходное качество и насыщенность цвета. В зависимости от назначения потребителю предлагается выбор устройств из серии В, потребляемая мощность которых находится в диапазоне 6,4–40 Вт.

Мощные светодиоды СОВ серии С отличает уменьшенная площадь излучающей поверхности при сохранении мощности излучения, что при высоком качестве цвето­передачи (CRI выше 80, 90 и 95), а также наличии Vivid СОВ делает их для дизайнеров акцентного освещения серьезным инструментом на пути создания эффектного представления освещаемого объекта. Данные СОВ предназначены, в первую очередь, для направленного освещения.

Мощные светодиоды СОВ серии D производятся в 10 вариантах мощности потребления из диапазона 6,4–80 Вт, позволяя подобрать необходимый излучающий элемент для конкретного вида светильника. Упрощенный крепеж изделий позволяет снизить производственные издержки при сборке светильников.

Эти усовершенствования расширяют возможности применения СОВ от Samsung в любом приложении для внутреннего и внешнего освещения. Данными светодиодными сборками возможно легко заменить галогенные лампы в коммерческом освещении, светильниках направленного света, освещении витрин, воплотить в жизнь любые идеи светового дизайна и создать дизайнерские светильники, а также представить освещаемый объект в наиболее выгодном свете, воздействуя на эмоциональную и эстетическую сторону восприятия освещаемого объекта человеком. Визуально лучшая цветопередача насыщенных цветов реализована при помощи технологии Vivid Color.

Особенности светодиодов, изготовленных по технологии Vivid Color

Спектр излучения светодиодных сборок белого цвета свечения, изготовленных по технологии Vivid Color, содержит три пика излучения, максимум каждого из которых приходится, соответственно, на красную, зеленую и синюю область. Спектр получен за счет подбора определенного состава люминофора.

Для сравнения, в обычной светодиодной сборке СОВ теплого белого цвета интенсивность излучения в области зелено-желтого цвета 500–590 нм непрерывно растет, что придает, при оценке наблюдателем, освещаемым предметам желтоватый оттенок. В технологии Vivid Color, реализованной Samsung Electronics, в районе длины волны 555 нм желто-зеленого цвета, на которую приходится максимум чувствительности человеческого глаза при дневном освещении, имеется спад интенсивности излучения. Такой прием позволяет создать три максимума в спектре излучения, передавая насыщеннее красную, синюю и зеленую окраску объектов (рис. 2). На рис. 3 видно, насколько более привлекательными становятся объекты в свете, излучаемом Vivid Color COB, по сравнению с их освещением галогенными лампами. Vivid Color COB доступны в сериях В и С с коррелированной цветовой температурой 3000, 3500, 4000 К.

Рис. 2.
а) Спектр излучения традиционного белого светодиода с CCT 3000 К и CRI >90 (стрелкой показано наличие высокой интенсивности излучения в зелено-желтой области);
б) сравнение спектров излучения светодиодных сборок Vivid COB и традиционных светодиодных сборок

Рис. 3. Внешний вид объектов при освещении:
а) светодиодными сборками Vivid Color COB от Samsung;
б) газоразрядными лампами

Второе поколение СОВ серии В

Мощные светодиоды СОВ серии В второго поколения отличают превосходные потребительские качества: достигнуты высокие значения световой отдачи в 154 лм/Вт при ССТ 5000 К, CRI = 70⁺ (Samsung Electronics указывает минимальное значение индекса цветопередачи светодиодных сборок в бине) при рабочей температуре +85 °С. Такая высокая светоотдача получена благодаря использованию корпуса с высоким коэффициентом отражения и высококачественных чипов небольшого размера при обеспечении теплового сопротивления чип–корпус ниже 0,8 К/Вт при +85 °С.

Представителями СОВ серии В являются светодиодные сборки LC006B, LC008B, LC013B, LC019B, LC026B, LC033B, LC040B (число перед литерой В — округленное значение типичной потребляемой устройством электрической мощности). В зависимости от назначения СОВ потребителю предлагается выбор из линейки устройств, потребляемая мощность которых находится в диапазоне 6,4–40 Вт. Типичное значение напряжения составляет 34,5 В.

Внешний вид СОВ серии B показан на рис. 4. Габариты и диаметр излучающей поверхности этих устройств: 13,5×13,5, 8 мм; 17×17, 11 и 12,4 мм; 21,5×21,5, 17 мм.

Рис. 4. Внешний вид СОВ серии B от Samsung Electronics

Светодиодные сборки выпущены в том же корпусном исполнении, что и СОВ серии В первого поколения, увидевшие свет в 2015 г.: геометрические размеры корпуса и положение механических разъемов под крепеж остались точно такими же, что дает возможность при сборке светильников использовать те же держатели.

Отличием от первого поколения СОВ серии В является высокое качество передачи цвета (минимальный в бине CRI — 80, 90 и 95), а также передача ярких цветов максимально естественно и привлекательно (Vivid СОВ). Свет от СОВ с высоким для светодиодов значением CRI (выше 97), отражаясь от освещаемого объекта, формирует у наблюдателя гораздо более привлекательную цветовую картину объекта, нежели светодиодный источник с более низким значением CRI. На рис. 5 приведены фотографии объектов, сделанные при освещении их обычной светодиодной сборкой СОВ с CRI >80 и светодиодной сборкой серий В и С от Samsung с CRI 95⁺: разница в восприятии цветов объектов очевидна. Основное назначение СОВ ультравысокого индекса цветопередачи — акцентное освещение витрин, музеев, картинных галерей, выставочных залов.

Рис. 5. Внешний вид объектов при освещении:
а) обычной светодиодной сборкой СОВ с CRI >80;
б) светодиодной сборкой серий В, С от Samsung с ультравысоким значением CRI 95+

СОВ второго поколения серии В выпускаются в следующих вариантах коррелированной цветовой температуры: 2700, 3000, 3500, 4000, 5000, 5700 K. Vivid COB доступны в цветовых температурах 3000, 3500, 4000 К. При CRI 80–95 и ССТ из диапазона 2700–4000 К доступны бины из 2 и 3 шагов эллипса МакАдама (рис. 6).

Рис. 6. Эллипсы МакАдама 2 и 3 шагов на диаграмме цветности CIE 1931 г., в пределах которых осуществляется сортировка по координатам цветности светодиодных сборок СОВ серии В от Samsung при CRI 80+–95+

Световая отдача устройств находится в пределах 100–154 лм/Вт. Например, для устройств LС013В при ССТ 3000 K и CRI 95⁺ значение световой отдачи составляет 106 лм/Вт, при CRI 90⁺ — 120 лм/Вт, при CRI 80⁺ — 143 лм/Вт, при CRI 70⁺ — 146 лм/Вт, для модели Vivid COB — 120 лм/Вт.

В качестве примера в таблице 1 приведены характеристики светодиодных сборок серии В второго поколения LC006B.

Примечания: CRI_min — минимальное значение индекса цветопередачи; ССТ — коррелированная цветовая температура; I — световой поток; E — световая отдача; T — рабочая температура. Значения приведены при рабочем токе 180 мА.

Подробнее с характеристиками новых светодиодных сборок от Samsung Electronics можно ознакомиться в каталоге или через спецификации, размещенные на сайте компании.

СОВ серии С

В мощных светодиодных сборках серии С от Samsung достигнута увеличенная в два раза плотность потока излучения, что реализовано за счет уменьшения диаметра излучающей поверхности. Превосходное качество передачи цветов освещаемых объектов достигнуто за счет высокого значения индекса цветопередачи: предлагается биновка по CRI выше 80, 90, 95 и СОВ класса Vivid. Эти улучшения помогут удовлетворить требования приложений коммерческого освещения премиум-класса, где качество цвета является критическим фактором. Основное применение данных светодиодных сборок — светильники направленного освещения для торговых зон премиум-класса.

Представителями СОВ серии С от Samsung являются LC010C, LC020C и LC040C (число перед литерой С означает округленное значение типичной электрической мощности устройства), выпускаемые, соответственно, в исполнении 10, 20 и 40 Вт. Диаметр излучающей поверхности 10-Вт светодиодной сборки LC010C составляет всего 6 мм вместо традиционных 11 мм, у LC020C диаметр равен 8 мм вместо 12,4, а у 40-Вт LC040C СОВ — всего лишь 11 мм вместо 17. Геометрические размеры области излучения приблизительно на 35% ниже по сравнению с традиционными СОВ в своем классе мощности. Внешний вид светодиодных сборок представлен на рис. 7. Их габариты и диаметр поверхности излучения: 12×15, 6 и 8 мм; 16×19, 11 мм.

Рис. 7. Внешний вид светодиодов серии С от Samsung Electronics:
а) LC010C;
б) LC020C;
в) LC040C

Световая отдача устройств находится в пределах 93–130 лм/Вт.

Светодиоды COB серии С от Samsung выпускаются в следующих вариантах цветовых температур: 2700, 3000, 3500, 4000, 5000, 5700 К.

Постоянство цвета источников излучения находится в пределах 2 шагов эллипса МакАдама при CRI 80⁺ и 90⁺ и коррелированной цветовой температуре до 4000 К и 3 шагов для ССТ из диапазона 2700–5700 К.

Типичные характеристики светодиодов СОВ серии С представлены в таблице 2.

Примечания: CRI_min — минимальное значение индекса цветопередачи; ССТ — коррелированная цветовая температура; I — световой поток; E — световая отдача; T — рабочая температура.

Высокие значения характеристик СОВ достигнуты за счет адаптации технологии перевернутого кристалла (Flip Chip Technology) и метода прецизионного дозирования люминофора для производства СОВ серии С. Используемая технология увеличивает эффективность затрат за счет значительного уменьшения размера ключевых элементов светильника, таких, например, как оптические элементы, радиатор, держатели. Благодаря Flip-Chip технологии наблюдается значительно меньший спад эффективности излучения с ростом тока и увеличением тепловой нагрузки по сравнению с поведением этой характеристики у светодиодных сборок, изготовленных на основе латеральных чипов. В данной технологии отсутствует операция монтажа проволочных выводов, что увеличивает надежность светодиодных сборок. СОВ серии С успешно прошли испытания в течение 6000 ч по рекомендациям LM80 «Измерение стабильности светового потока источников света на основе светодиодов».

Данные светодиоды призваны заменить галогенные лампы в нише коммерческого освещения светильников узконаправленного света Down Light, Spot Light. Значительно уменьшенный форм-фактор, превосходное качество света и высокий поток излучения обеспечивают гибкостью разработчиков осветительных приборов для сферы продажи товаров в розницу, таких, например, как бакалейно-гастрономические магазины, магазины премиум-класса, бутики. СОВ со спектром Vivid добавляют больше яркости и привлекательности освещаемым товарам, подчеркивая, например, свежесть мяса и фруктов.

СОВ серии С можно легко вмонтировать в светильник направленного света, что обеспечит распространение излучения в пределах 15–25°. Это позволяет представить освещаемый объект ярче, сконцентрировав на нем большую часть потока излучения. На рис. 8 наглядно демонстрируются возможности СОВ серии С от Samsung.

Рис. 8. Распространение света:
а) от традиционного СОВ;
б) от СОВ серии С с уменьшенным диаметром поверхности излучения (наглядно демонстрируется увеличение силы излучения в центре светового пучка у светодиодов от Samsung)

Прогноз роста световой отдачи светодиодов COB серии С от Samsung представлен на рис. 9. Ожидается, что в IV кв. 2017 г. светодиоды серии С от Samsung продемонстрируют значение эффективности в 135 лм/Вт в теплом белом свете (3000 К) и CRI 80⁺.

Рис. 9. Прогноз роста световой отдачи светодиодов COB серии С от Samsung

СОВ серии D

Серия D светодиодов COB представлена изделиями, мощность потребления которых находится в пределах 3–80 Вт, что позволяет применять их в любом виде освещения, как наружного, так и внутреннего. Упрощенный способ крепления СОВ серии D снижает производственные и материальные издержки, а высокое качество света CRI 70, 80, 90 и широкий диапазон мощности позволяют создать светильник любого назначения. При этом приборы демонстрируют высокое значение световой отдачи для устройств такого класса — до 140 лм/Вт при ССТ 3000 К, CRI 80⁺ при рабочей температуре +85 °С.

Представителями СОВ серии D от Samsung являются устройства LC003D, LC006D, LC009D, LC013D, LC016D, LC019D, LC026D, LC040D, LC060D, LC080D (число перед литерой D означает округленное значение типичной электрической мощности устройства). Падение напряжения для моделей LC003D–LC040D составляет 34,6 В, для моделей LC060D, LC080D — 52 В. В таблице 3 приведены основные электрические и оптические параметры светодиодных сборок серии D, характеризующиеся CCT 3000 К и CRI выше 80.

Габариты LC003D–LC013D 13,5×13,5 мм, диаметр поверхности излучения — 9,8 мм, LC016D–LC026D — 19×19 мм и 14,5 мм, LC040D–LC080D равны 28×28 мм (22 мм). Внешний вид изделий приведен на рис. 10.

Рис. 10. Внешний вид светодиодов COB D серии от Samsung Electronics:
а) LC003D, LC006D, LC009D, LC013D;
б) LC016D, LC019D, LC026D;
в) LC040D, LC060D, LC080D

Устройства производятся с коррелированной цветовой температурой 2700, 3000, 3500, 4000, 5000, 5700, 6500 К. При этом для устройств LC060D, LC080D доступны бины при CRI 70⁺ и ССТ 3000, 4000, 5000 К. Вся линейка устройств по мощности и цветовой температуре выпускается с CRI 80⁺. При CRI 90⁺ доступны устройства LC003D–LC040D со значением ССТ 2700, 3000, 3500, 4000 К. Постоянство цвета находится в пределах 3 и 2 шагов эллипса МакАдама. В апреле 2016 г. светодиоды прошли проверку по стандарту LM80 в течение 6000 ч. В качестве примера в таблице 4 приведены характеристики светодиодных сборок серии D LC003D.

Примечания: CRI_min — минимальное значение индекса цветопередачи; ССТ — коррелированная цветовая температура; I — световой поток; E — световая отдача; T — рабочая температура.

На рис. 11 представлены возможности применения СОВ серии D в осветительной промышленности: светодиодные сборки 3–10 Вт предназначены для работы в лампах — аналогах ламп накаливания (Incandescent Lamp) и галогенных лампах для жилого сектора (HAL). СОВ серии D с мощностью 10–80 Вт используются в осветительных приборах коммерческого сектора и разработаны для замены металлогалогенных ламп, ламп с алюминиевым параболическим отражателем (PAR) и керамических металлогалогеновых ламп (CDM). Освещение промышленных площадей осуществляется при помощи светильников на основе светодиодов COB с мощностью потребления 4–80 Вт, заменяющих газоразрядные лампы высокого давления (HID) и керамические металлогалогеновые лампы. СОВ серии D от Samsung могут использоваться в любом виде внутреннего освещения: в светодиодных лампах (Bulb, MR/PAR), в светильниках узкого направленного излучения, таких как трековые светильники (Spot Light) и встраиваемые потолочные светильники (Down Light) для дома, офисных помещений, коридоров, коммерческих зон (гостиницы, рестораны, витрины магазинов), в подвесных светильниках для освещения промышленных зон (High Bay), в прожекторах (Flood Light).

Рис. 11. Области применения СОВ серии D от Samsung

Заключение

Корпорация Samsung Electronics вдохновляет мир и определяет форму будущего через нестандартные идеи и новые технологии, которые определили тренд развития телевизоров, смартфонов, гаджетов, планшетов, камер, цифровых устройств, принтеров, медицинского оборудования, распределительных сетей, полупроводниковых и светодиодных устройств. В Samsung Electronics работает 319 000 специалистов в 84 странах. Ежегодные продажи корпорации оцениваются в $196 млрд.

Высокое качество передачи цвета и цветовых различий, высокие значения световой отдачи, уменьшенная площадь излучающей поверхности, широкий диапазон светового потока и потребляемой мощности от 4 до 80 Вт характеризуют новые мощные светодиодные сборки серий В, С и D, выполненные по технологии COB и выпущенные в массовое производство компанией Samsung Electronics в апреле 2016 г.

Кроме непосредственного выпуска продукции, корпорация Samsung Electronics также оказывает поддержку пользователям светотехнических компонентов по всему миру. В январе 2016 г. корпорация опубликовала соглашение о сотрудничестве с такими компаниями, занимающимися сертификацией, как Intertek, Korea Testing Laboratory (KTL), TÜV SÜD (Германия) и China Certification & Inspection Group Korea (CCIC KOREA) для рынков США, Кореи, Европы и Китая соответственно. Данное партнерство направлено на минимизацию любых возможных сложностей, с которыми могут столкнуться производители светодиодной светотехники при удовлетворении различных региональных требований по сертификации продукции с точки зрения качества света, безопасности и световой отдачи. Наличие сертификатов на СОВ позволяет избежать сложных процедур дополнительной квалификации и сертификации и уменьшить сроки выхода светодиодных светильников на рынок, а также уменьшить сопряженные с сертификацией издержки.