Новые светодиоды ML-E компании Cree

Рис. 1. Внешний вид светодиода
Cree XLamp ML-E

16 сентября 2010 г. компания Cree анонсировала выпуск новых 0,5-Вт светодиодов —
XLamp ML-E (рис. 1). Ожидается, что в России
они поступят в продажу в ноябре этого года.
Светодиоды разработаны для использования
в качестве источника света. Основные преимущества новинки:

• высокая эффективность;
• высокий световой поток (до 55 лм в холодном
  белом свете);
• низкое тепловое сопротивление корпуса;
• электрически изолированный теплоотвод;
• стандартная для Xlamps сортировка по цветности (биновка), аналогичная остальным
  светодиодам этой группы.

В таблице 1 представлены основные характеристики светодиодов ML-E.

Т а б л и ц а 1 . Основные характеристики светодиода Cree XLamp ML-E

Светодиоды ML-E как источник
света для производства
линейных светильников

Люминесцентные лампы Т5 и Т8 являются
стандартом де-факто на рынке по яркости
и равномерности свечения, обладая при этом
высокой эффективностью и низкой стоимостью.

С 2008 г. десятки светодиодных аналогов ламп
Т8 были выпущены на рынок. И хотя ни один
из них не добился значительного объема продаж, существует постоянный интерес в таких
продуктах. Рыночный потенциал достаточно
велик, что подтверждают аналитики [1].

В ответ на большую заинтересованность в светодиодной замене линейных люминесцентных
ламп, министерство энергетики США весной
2010 г. выпустило два бюллетеня. В этих документах утверждается, что светодиодные линейные
светильники не являются реальными коммерческими продуктами и что они фактически отталкивают потенциальных потребителей данной
технологии: «Светодиодные линейные лампы
на сегодня не конкурируют с линейными люминесцентными по световому потоку, качеству цвета,
распределению света или экономической эффективности. Министерство энергетики не рекомендует заменять линейные люминесцентные лампы
на светодиодные» [2, 3].

Далее рекомендуются следующие характеристики светодиодных линейных светильников (аналогов T8 длиной 1200 мм) для адекватной конкуренции:

• начальный минимальный световой поток —
  2700 люмен;
• минимальный срок жизни лампы, L70 —
  35 000 часов;
• минимальный индекс цветопередачи, CRI — 80.

Эта задача может быть решена путем использования массива (группы) светодиодов
Cree ML-E. Для уточнения необходимого количества светодиодов используется Cree Product
Characterization Tool (PCT), программа, в которой рассчитываются электрические, тепловые
и световые характеристики светодиодов Cree
Xlamps при различных заданных параметрах.

На рис. 2 показаны базовые параметры расчета: световой поток, 90%-ная оптическая
эффективность, 90%-ная эффективность
энергопотребления, температура точки пайки
светодиода.

Рис. 2. Расчет количества светодиодов ML-E для аналога лампы T8 (1200 мм) [4]

Выбирая несколько ранков по световому
потоку из набора ML-E, можно создавать различные конфигурации по потребляемой
мощности, световой температуре и эффективности (лм/Вт) при применении этих светодиодов в линейных светильниках в качестве
замены ламп T8.

Использование драйверов с типовым током
150 мА позволит создавать системы с количеством светодиодов от 60 до 80, обеспечивая
эффективность 60–80 лм/Вт при потреблении
33–43 Вт на светильник. Шаг размещения
светодиодов на плате при этом будет
1,5–2 см (общая длина лампы — 120 см).
Расчеты свидетельствуют, что возможно создание светильников, равных по эффективности люминесцентным лампам.

На рис. 3 показаны платы со светодиодами
Cree ML-E Warm White (теплый белый), размещенными с шагом 2,54, 1,27 и 0,95 см.

Рис. 3. Платы со светодиодами Xlamps ML-E

На рис. 4 показано использование рассеивателя с диаметром 1″, углом рассеивания 180°.
К сожалению, на фотографии это не очень заметно, но при шаге 0,95 см свечение равномерное и отдельные светодиоды неразличимы.

Рис. 4. Платы со светодиодами Xlamps ML-E при 150 мА с рассеивателем

Использование
светодиодов в подсветке
(функциональное освещение)

В мебели часто используется скрытая подсветка. Светильники с люминесцентными
лампами длиной 30–60 см и световым потоком
656–853 лм/м дают освещенность 100–500 лк при
высоте размещения 45–60 см над объектом.

Компания Cree провела фотометрические
измерения нескольких возможных конфигураций светильников на основе своих светодиодов MX-6 и ML-E (табл. 2).

Т а б л и ц а 2 . Сравнение различных конфигураций светодиодов Cree для светильника подсветки

Таким образом, мы получаем достаточно
высокую эффективность (около 60 лм/Вт) при
теплом белом свете и можем использовать
корпус намного тоньше (меньше), чем у светильников с люминесцентными лампами.

Одной из важных проблем, с которыми сталкиваются производители светильников для
подсветки, являются множественные тени от точечных источников света (рис. 5). У люминесцентных светильников такой проблемы нет.

Рис. 5. Тени от светильника с 5 светодиодами
MX-6, размещенными c шагом 8,9 см

Применение рассеивателя, расположенного
близко к светодиодам, позволяет несколько
сгладить этот недостаток (рис. 6), но не избавиться от него полностью. Использование
в линейных светильниках широкого шага между
светодиодами требует нетривиальной (и дорогостоящей) оптической системы.

Рис. 6. Тени от светильника с 5 светодиодами
MX-6, размещенными c шагом 8,9 см,
и рассеивателем

Снизить эффект множественных теней
в подсветке можно путем использования
большего количества светодиодов с меньшим
световым потоком, высокой эффективностью
(лм/Вт) и компактными размерами, таких
как Cree ML-E. Это позволяет установить
более прозрачный рассеиватель и/или соблюсти меньшее расстояние между светодиодами и рассеивателем, что приводит
к большей оптической эффективности.
В данной сфере применения задача состоит
в том, чтобы снизить до приемлемого минимума количество теней, а не достичь совершенной равномерности линейной люминесцентной лампы. Пример мы можем
увидеть на рис. 7 и 8.

Рис. 7. 12 светодиодов XLamp ML-E
уменьшают множественность теней
(multiple shadows)

Рис. 8. 12 светодиодов XLamp ML-E: при близко
расположенном рассеивателе эффект
множественных теней исчез

Есть все основания полагать, что светодиодные источники света со временем вытеснят
люминесцентные лампы из этого сегмента
рынка (подсветка рабочей зоны), позволяя
производителям светотехники создавать тонкие, элегантные светильники с характеристиками, удовлетворяющими все требования
потребителей.

Литература

1. LED Linear Tube Lamps, Global Market
   Forecast and Analysis, 2009-2016 // Electronicast
   Consultants. 2010.
2. LED APPLICATION SERIES: LINEAR
   FLUORESCENT REPLACEMENT LAMPS.
   Deparment Of Energy, EERE. 2010.
   http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/led-t8-flourescentreplacement.pdf
3. LED PERFORMANCE SPECIFICATION
   SERIES: T8 REPLACEMENT LAMPS.
   US Department of Energy, EERE. 2010.
   http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/t8_replacement-lamps.pdf
4. Cree CLD-AP43. Rev. 0.