Новинки светодиодной продукции Lumileds

№ 4(36)’2015
PDF версия
Компания Lumileds, являющаяся одним из лидеров рынка мощных светодиодов, продолжает успешно развивать свою линейку продукции, выпуская на рынок новые серии и типы изделий. В статье приводится обзор сверхъярких светодиодов Lumileds.

Введение

Сегодня практически во всех областях светотехники есть устройства на основе светодиодов. Успехи в физике полупроводников, отмеченные в конце 2014 г. Нобелевской премией [1], а также технологии создания приборов на их основе привели к созданию гетероструктур на основе нитрида галлия и его твердых растворов [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Данные гетероструктуры своим появлением позволили светодиодам на их основе проникнуть в коротковолновую область видимого диапазона оптического спектра. Как следствие, светодиоды стали перспективными источниками света, прежде всего для оптической индикации и отображения информации [7].

Создание в конце 90-х годов XX в. специалистами компании Lumileds светодиодов белого свечения [8–10] и особенно разработка в самом начале XXI в. принципиально нового класса светодиодов — мощных — позволили говорить о них как о новых перспективных источниках света для освещения [1, 5, 10]. В результате то, что казалось несбыточной мечтой еще несколько лет назад, не просто воплотилось в реальность, а сравнительно быстро вошло в повседневную жизнь и уже стало привычным.

В течение нескольких последних лет специалисты Lumileds занимались разработкой сверхъярких светодиодов, обзор которых приведен в статье.

 

Светодиоды семейства Luxeon 3535

Первым среди продуктов нового направления сверхъярких светодиодов — «полуваттников», как их называют сами производители, является семейство Luxeon 3535. Позволим себе объединить в это семейство две серии светодиодов — Luxeon 3535 (рис. 1а) и Luxeon 3535L (рис. 1б). Светодиоды данного семейства имеют стандартный корпус, размер которого 3,5×3,5 мм, и внешне очень похожи друг на друга. Тем не менее у них существует определенное отличие по характеристикам, о чем подробнее будет сказано далее.

Сверхъяркие светодиоды

Рис. 1. Сверхъяркие светодиоды:
а) серия Luxeon 3535;
б) серия Luxeon 3535L

Светодиоды серии Luxeon 3535 (рис. 1а) перекрывают диапазон цветовой температуры от 2700 до 6500 K, т. е. в линейке присутствуют все оттенки белого света: теплый, естественный и холодный. Номинальный ток для них составляет 100 мА, типичное значение напряжения при данном токе — 3,1 В. Угол кривой светораспределения равен 115°, тепловое сопротивление — 20 °C/Вт [14]. Основные характеристики светодиодов Luxeon 3535 представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3535

Цветовая
температура, К

Угол, град.

Макс. ток, мА

Напряжение, В (100 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (100 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

4000

115

150

2,8

3,1

3,4

70

32

39

5000

5700

6500

2700

80

28

32

3000

30

33

3500

34

4000

32

36

5000

5700

6500

Значение световой отдачи светодиодов Luxeon 3535 в холодном и естественном диапазонах белого света превышает 100 лм/Вт, в теплом белом диапазоне значение световой отдачи превышает 90 лм/Вт.

Серия светодиодов Luxeon 3535L является более широкой по сравнению с Luxeon 3535 — они перекрывают диапазон цветовой температуры 2200–6500 K и, тем самым, также представляют все оттенки белого света: теплый, естественный и холодный [14]. Номинальный ток для них составляет 100 мА, типичное значение напряжения при данном токе порядка 3 В [14]. Как и у серии Luxeon 3535, угол кривой светораспределения у светодиодов серии Luxeon 3535L равен 115°, тепловое сопротивление порядка 20 °C/Вт [14].

Основные характеристики светодиодов Luxeon 3535L представлены в таблице 2. Световая отдача светодиодов серии Luxeon 3535L в холодном и естественном диапазонах белого цвета достигает 140 лм/Вт, в теплом белом диапазоне — 120 лм/Вт [14].

Таблица 2. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3535L

Цветовая
температура, К

Угол, град.

Макс. ток, мА

Напряжение, В (100 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (100 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

4000

115

150

2,7

3,0

3,4

70

38

44–54

5000

5700

6500

42–56

2200

80

26

30–35

2500

32–36

2700

30

38,5–46

3000

3500

4000

34

43–48

5000

43–50

5700

30

42–50

6500

2700

85

33,5–36

3000

24

33,5

4000

32–40

2700

90

31

36–37

3000

26

32–37

3500

32

40

4000

42

Как уже было сказано выше, светодиоды данного семейства имеют стандартный корпус, размер которого 3,5×3,5 мм. Такой тип корпуса используют многие другие производители, поэтому появляется возможность без каких-либо дополнительных затрат и затруднений дорабатывать изделия. Кроме того, поскольку у светодиодов серий Luxeon 3535 и Luxeon 3535L одинаковые корпуса, разработчики легко могут переходить в существующих изделиях на светодиоды другой серии, а также использовать в изделиях светодиоды обеих серий. Это позволяет варьировать характеристики — значения светового потока, световой отдачи и индекса цветопередачи, тем самым расширяя линейку продукции под дополнительные области применения.

 

Светодиоды серий Luxeon 3535 2D и Luxeon 3535 HV

Двумя другими сериями сверхъярких светодиодов Lumileds, имеющими аналогичный семейству Luxeon 3535 форм-фактор, являются Luxeon 3535 2D (рис. 2а) и Luxeon 3535 HV (рис. 2б). По типу корпуса и внешнему виду данные светодиоды вполне можно было бы также включить в описанное выше семейство Luxeon 3535, но по причине определенного отличия параметров (они имеют более высокое номинальное значение напряжения, что является достаточно существенным при разработке устройств на их основе) о них стоит сказать отдельно.

Сверхъяркие светодиоды

Рис. 2. Сверхъяркие светодиоды:
а) Luxeon 3535 2D;
б) Luxeon 3535 HV

Светодиоды серии Luxeon 3535 2D перекрывают диапазон цветовой температуры 2700–6500 K и также представляют все оттенки белого света — теплый, естественный и холодный. Эти светодиоды имеют при номинальном токе, который составляет 100 мА, типичное значение напряжения порядка 6,0 В. Угол кривой светораспределения равен 115°, тепловое сопротивление порядка 18 °C/Вт [14]. Основные характеристики светодиодов Luxeon 3535 2D собраны в таблице 3.

Таблица 3. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3535 2D

Цветовая
температура, К

Угол, град.

Макс. ток, мА

Напряжение, В (100 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (100 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

4000

115

150

2,7

3,0

3,4

70

70

77

5000

5700

6500

2700

80

55

80

3000

3500

4000

60

82

5000

83

5700

73

6500

81

2700

85

50

68

3000

3500

4000

55

65

6500

60

76

2700

90

50

68

3000

Световая отдача светодиодов Luxeon 3535 2D в холодном и естественном диапазонах белого цвета достигает 130 лм/Вт, в теплом белом диапазоне значение световой отдачи достигает 120 лм/Вт [14].

В серии Luxeon 3535 HV представлены светодиоды с рабочим напряжением 24 и 48 В. Данные светодиоды перекрывают диапазон цветовой температуры 2700–5000 K и также представляют все оттенки белого света — теплый, естественный и холодный. Минимальный индекс цветопередачи CRI = 80, угол кривой светораспределения равен 115°. Тепловое сопротивление для моделей с рабочим напряжением 24 В составляет 25 °C/Вт, для моделей с рабочим напряжением 48 В — 14 °C/Вт [14]. Основные характеристики светодиодов Luxeon 3535 HV приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3535 HV

Цветовая
температура, К

Угол, град.

Мин. CRI

Напряжение, В

Световой поток, лм (15 мА)

Световой поток, лм (20 мА)

Мин.

Тип.

Тип.

2700

115

80

24

48

37

41

53

3000

39

43

55

4000

42

48

60

5000

2700

71

80

102

3000

75

84

107

4000

83

93

120

5000

Световая отдача этих светодиодов в холодном диапазоне белого света достигает 130 лм/Вт, в естественном диапазоне — 120 лм/Вт, в теплом белом диапазоне значение световой отдачи достигает 110 лм/Вт [14]. Светодиоды обеих серий, как уже было сказано выше, выпускается в стандартном корпусе размером 3,5×3,5 мм, который полностью соответствует по топологии описанным ранее сериям и аналогам других производителей.

 

Светодиоды Luxeon 3030 2D

Светодиоды серии Luxeon 3030 2D (рис. 3) выполнены в другом стандартном корпусе, а именно в корпусе типа 3030. Данный тип корпуса имеет размеры 3×3 мм и соответствует по топологии аналогам других производителей, что, соответственно, подразумевает описанные выше преимущества при их использовании.

Сверхъяркие светодиоды Luxeon 3030 2D

Рис. 3. Сверхъяркие светодиоды Luxeon 3030 2D

Светодиоды серии Luxeon 3030 2D выпускаются в диапазоне цветовой температуры 2700–6500 K, т. е. также перекрывают практически всю область белого цвета. Данные светодиоды, как и светодиоды серии Luxeon 3535 2D, имеют типичное значение рабочего напряжения порядка 6,1 В, а номинальный ток для них составляет 120 мА. Тепловое сопротивление составляет порядка 12 °C/Вт [14]. Основные характеристики светодиодов Luxeon 3030 2D указаны в таблице 5. Световая отдача данных светодиодов в холодном диапазоне белого света достигает значения 150 лм/Вт и выше, в естественном белом диапазоне световая отдача может достигать значения в теплом белом диапазоне — 130 лм/Вт и выше [14].

Таблица 5. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3030 2D

Цветовая
температура, К

Макс. ток, мА

Напряжение, В (120 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (120 мА)

Световой поток, лм (100 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

 

Мин.

Тип.

Тип.

4000

240

5,8

6,1

6,6

70

101

111

95

5000

5700

6500

2700

80

80

96

82

3000

85

98

83

3500

101

95

4000

90

105

89

5000

5700

6500

2700

90

72

80

68

3000

75

82

70

 

Светодиоды Luxeon 3020

Светодиоды серии Luxeon 3020 2D (рис. 4) выполнены также в стандартном корпусе, размеры которого составляют 3×2 мм. Светодиоды выпускаются в диапазоне цветовой температуры 2700–6500 K и перекрывают все области белого света. Номинальный ток для них составляет 120 мА, типичное значение напряжения при данном токе равно 3,05 В. Тепловое сопротивление составляет около 20 °C/Вт [14].

Сверхъяркие светодиодыLuxeon 3020 2D

Рис. 4. Сверхъяркие светодиодыLuxeon 3020 2D

В таблице 6 представлены основные характеристики светодиодов Luxeon 3020.

Таблица 6. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3020

Цветовая
температура, К

Макс. ток, мА

Напряжение, В (120 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (120 мА)

Световой поток, лм (100 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

Мин.

Тип.

4000

240

2,85

3,05

3,35

70

51

56

44

48

5000

5700

6500

2700

80

42

49

36

42

3000

44

50

38

43

3500

45

51,5

39

44

4000

46

53

40

46

5000

5700

6500

2700

90

36

41

31

35

3000

37

42

31

36

3500

38

43

32

37

4000

40

45

34

38

Световая отдача этих светодиодов в холодном и естественном диапазонах белого света может достигать значения 150 лм/Вт и выше, в теплом белом диапазоне — 140 лм/Вт и более [14].

 

Светодиоды Luxeon 4014

Светодиоды серии Luxeon 4014 (рис. 5) также являются новым продуктом в линейке компании Lumileds. Они выпускаются в корпусе размером 4,0×1,4 мм. Как и светодиоды серии Luxeon 3535L, эти светодиоды перекрывают более широкий диапазон цветовой температуры, а именно 2200–6500 K, и также представляют все оттенки белого света. Номинальный ток для них составляет 30 мА, типичное значение напряжения при данном токе 2,9 В. Тепловое сопротивление составляет 45 °C/Вт [14].

Сверхъяркие светодиоды Luxeon 4014

Рис. 5. Сверхъяркие светодиоды Luxeon 4014

Основные характеристики светодиодов Luxeon 4014 приведены в таблице 7. Световая отдача светодиодов этой серии в холодном диапазоне белого света превышает 140 лм/Вт, в естественном диапазоне значение световой отдачи достигает 135 лм/Вт, в теплом белом — превышает 120 лм/Вт [14].

Таблица 7. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 4014

Цветовая
температура, К

Макс. ток, мА

Напряжение, В (30 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (30 мА)

Световой поток, лм (60 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

Мин.

Тип.

5000

90

2,7

2,9

3,2

70

10

13

18

23

5700

6500

2200

80

8,5

9,7

14

17

2500

10,2

2700

10,5

15

18

3000

11

20

3500

9

16

4000

10

12

18

22

5000

5700

9,5

11,5

17

20

6500

 

18

22

2700

90

8,5

9

14

17

3000

9,3

4000

10

11,1

17

20

5000

 

Светодиоды Luxeon 3014

Сверхъяркие светодиоды серии Luxeon 3014 (рис. 6) выпускаются также в стандартном корпусе размером 3×1,4 мм. Они перекрывают диапазон цветовой температуры 2700–6500 K и, тем самым, также имеют в линейке все оттенки белого света. Минимальный индекс цветопередачи светодиодов серии Luxeon 3014 CRI = 80, номинальный ток 60 мА, типичное значение напряжения при данном токе 3,1 В, тепловое сопротивление — 35 °C/Вт [14].

Сверхъяркие светодиоды Luxeon 3014

Рис. 6. Сверхъяркие светодиоды Luxeon 3014

Основные характеристики светодиодов Luxeon 3014 указаны в таблице 8.

Таблица 8. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 3014

Цветовая

температура, К

Макс. ток, мА

Напряжение, В (60 мА)

Мин. CRI

Световой поток, лм (60 мА)

Световой поток, лм (30 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

Тип.

2700

100

2,8

3,1

3,3

80

18

22

11

3000

19

12

3500

20

4000

21

24

13

5000

5700

22

25

14

6500

Световая отдача данных светодиодов в холодном диапазоне белого света достигает 135 лм/Вт, в естественном белом диапазоне — 130 лм/Вт, в теплом белом — 120 лм/Вт [14].

 

Светодиоды Luxeon 5258

В заключение представим серию Luxeon 5258 (рис. 7). По значениям светового потока и потребляемой мощности светодиоды данной серии скорее следует отнести к мощным светодиодам [4]. Тем не менее позволим дать их описание в данной статье, поскольку они выпускаются в корпусе размером 5,2×5,8 мм, который является более типичным именно для такого класса. Данные светодиоды выпускаются в теплом белом диапазоне с цветовой температурой 2700 K и 3000 K. Типичный индекс цветопередачи CRI = 82 [14].

Сверхъяркие светодиоды Luxeon 5258

Рис. 7. Сверхъяркие светодиоды Luxeon 5258

В серии Luxeon 5258 представлены светодиоды с рабочим напряжением 24 и 96 В, номинальный ток составляет 160 и 40 мА соответственно. Угол кривой свето­распределения для обоих типов светодиодов данной серии равен 115°, тепловое сопротивление составляет 1,5 °C/Вт [14]. Основные характеристики светодиодов Luxeon 5258 представлены в таблице 9.

Таблица  9. Основные характеристики мощных светодиодов Luxeon 5258

Цветовая температура, К

Угол, град.

Тип. CRI

Напряжение, В 

Ток, мА

Световой поток, лм (15 мА)

Мин.

Тип.

Макс.

Мин.

Тип.

2700

115

82

22

25

27

169

460

485

3000

475

500

2700

96

97

98

40

420

445

3000

430

458

При цветовой температуре 3000 K световая отдача светодиодов Luxeon 5258 с напряжением 24 В достигает 125 лм/Вт, у светодиодов с напряжением 96 В световая отдача достигает 120 лм/Вт. При цветовой температуре 2700 K значение световой отдачи светодиодов данной серии — 110 лм/Вт.

 

Применение сверхъярких светодиодов Lumileds

До недавнего времени можно было смело утверждать, что сверхъяркие светодиоды предназначены, в основном, для оптической индикации, к чему можно отнести информационные табло и бегущие строки, а также для светосигнальной аппаратуры (светофоры и дорожные знаки). Но по мере совершенствования технологии их производства характеристики таких светодиодов выросли и, как видно из приведенного обзора, в настоящее время не уступают мощным светодиодам, которые с момента их появления рассматривались в качестве основы для источников света в осветительных приборах. Как следствие, в последние годы сверхъяркие светодиоды также применяются в светотехнических изделиях, причем доля их в данном сегменте растет.

Нужно отметить, что для определенного типа осветительных приборов сверхъяркие светодиоды имеют перед мощными определенное преимущество. Связано это, в основном, с тем, что у большинства сверхъярких светодиодов значения светового потока ниже, чем у мощных, при этом габаритные размеры отличаются не сильно. Как следствие, яркость источника света на основе сверхъ­ярких светодиодов ниже, и можно сделать на их основе более равномерный источник света, который можно применять во многих случаях и без дополнительных рассеивающих элементов, что упрощает и удешевляет конструкцию светильника. Конечно, есть и обратная сторона медали, поскольку более низкие значения светового потока требуют большее количество светодиодов. Но и это может вполне компенсироваться тем, что сверхъяркие светодиоды дешевле.

Описанные выше светодиоды предназначены, в основном, для использования в светильниках и светодиодных устройствах для внутреннего освещения. Практически все серии в своих изделиях использует компания Philips — один из лидеров среди производителей светотехнической продукции, в том числе на основе светодиодов.

Светодиоды серий Luxeon 3535 и 3535 2D очень хорошо использовать во встраиваемых светильниках, светодиодных лампах, светильниках типа Down Light и т. д. Также возможно их применение в светотехнических приборах и системах для наружного освещения, например для архитектурного и ландшафтного дизайна. Наличие более теплого диапазона белого света (порядка 2200–2500 K) у светодиодов серии Luxeon 3535L делает их подходящими для применения в светодиодных лампах-ретрофитах, заменяющих лампы накаливания. Более широкий спектр значений индекса цветопередачи дополнительно расширяет сферы применения данных светодиодов, включая изделия для случаев, когда требуется качественная передача цвета.

Светодиоды серии Luxeon 3535 HV используются в светодиодных устройствах для внутреннего освещения. В основном это лампы-ретрофиты, предназначенные для прямой замены традиционных видов ламп — разрядных и накаливания, а также решения, работающие от постоянного тока, например от аккумуляторов. Возможно применение светодиодов обеих серий в светотехнических приборах и системах для наружного освещения.

Светодиоды серии Luxeon 3030 в основном используются во встраиваемых светильниках, светодиодных лампах, светильниках типа Down Light и т. д., предназначенных для внутреннего освещения.

Светодиоды серии Luxeon 3020 предназначены также для использования в светильниках и светодиодных устройствах, применяемых для внутреннего освещения, в частности, встраиваемых светильниках, светодиодных лампах, светильниках типа Down Light и т. д. Также на их основе разрабатываются лампы-ретрофиты, предназначенные для прямой замены люминесцентных ламп.

Светодиоды серий Luxeon 4014 и Luxeon 3014 предназначены для использования в светильниках и светодиодных устройствах внутреннего освещения, например во встраиваемых светильниках, использующихся в офисах, общественных местах и т. д. Светодиоды серии Luxeon 3014 также могут использоваться в светодиодных лампах, например лампах-ретрофитах, предназначенных для прямой замены люминесцентных ламп.

Светодиоды серии Luxeon 5258 также предназначены для использования в светодиодных устройствах для внутреннего освещения, среди которых основными являются различные типы светодиодных ламп и встраиваемых точечных светильников, где требуется высокий световой поток при компактных размерах источника.

 

Заключение

Приведенный в данной статье обзор линейки сверхъярких светодиодов, являющихся новым типом продукции Lumileds, показывает, что специалисты компании продолжают вести интересные разработки и выпускать на рынок конкурентные продукты. Присущая компании достаточно четкая сегментация изделий под определенные направления светотехники, прослеживающаяся в ее линейке продукции, делает их весьма привлекательными для светотехнических устройств различных применений.

Литература
  1. А. Н. Туркин, А. Э. Юнович. Лауреаты Нобелевской премии 2014 года по физике — И. Акасаки, Х. Амано, С. Накамура // Природа. 2015. №1.
  2. А. Э. Юнович. Светодиоды на основе гетероструктур из нитрида галлия и его твердых растворов // Светотехника. 1996. вып. 5/6.
  3. А. Э. Юнович. Ключ к синему лучу, или О светодиодах и лазерах, голубых и зеленых // Химия и жизнь. 1999. № 5, 6.
  4. А. Н. Туркин. Нитрид галлия как один из перспективных материалов в современной оптоэлектронике // Компоненты и технологии. 2011. № 5.
  5. А. Н. Туркин. Полупроводниковые светодиоды: история, факты, перспективы // Полупроводниковая светотехника. 2011. № 5.
  6. А. Н. Туркин. Обзор развития технологии полупроводниковых гетероструктур на основе нитрида галлия (GaN) // Полупроводниковая светотехника. 2011. № 6.
  7. Б. Ф. Тринчук. Светосигнальная аппаратура на светодиодах // Светотехника. 1997. №5.
  8. А.Н.Туркин. Светодиоды Lumileds: прошлое, настоящее, будущее. Полупроводниковая светотехника // 2012. №2.
  9. И. Матешев, А. Муленкова, А. Туркин, К. Шамков. Мощные светодиоды Philips Lumileds — от истоков до новинок рынка // Современная электроника. 2013. №6.
  10. Светодиоды и их применение для освещения. Под общей редакцией Академика АЭН РФ Ю. Б. Айзенберга. Московский дом света, 2012, 280 с. М. Знак, 2012.
  11. И. Матешев, А. Муленкова, А. Туркин, К. Шамков. Обзор новых светодиодных продуктов компании Philips Lumileds. Полупроводниковая светотехника // 2013. № 5.
  12. И. Матешев, А. Муленкова, А. Туркин, К. Шамков. Новинки светодиодной продукции компании Philips Lumileds // Современная электроника. 2014. № 6.
  13. А. Туркин. Новые продукты в светодиодной линейке компании Philips Lumileds // Полупроводниковая свето­техника. 2014. № 5.
  14. А. Туркин. Новые продукты в линейке компании Philips Lumileds: сверхъяркие светодиоды // Современная электроника. 2015. № 6.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *