Новинки светодиодной продукции 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.

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.

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].

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.

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.

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.

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.

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].

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].

Рис. 4. Сверхъяркие светодиодыLuxeon 3020 2D

В таблице 6 представлены основные характеристики светодиодов Luxeon 3020.

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].

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].

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].

Рис. 6. Сверхъяркие светодиоды Luxeon 3014

Основные характеристики светодиодов Luxeon 3014 указаны в таблице 8.

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].

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.

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.