Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Меню

Введение

В настоящее время применение светодиодных осветительных приборов стремительно растет. Этому способствует развитие технологии производства светодиодов, особенно так называемых мощных, которые могут использоваться в качестве источников света для светотехнических изделий (Lighting Class LED). Впервые светодиод такого класса — Luxeon I — был выпущен компанией Lumileds в 2003 г. . Его световой поток составлял более 25 лм, а световая отдача превышала 20 лм/Вт. Светодиоды Luxeon I сразу превзошли почти в два раза по световой отдаче лампы накаливания, что позволило начать говорить о светодиодах как о новых и эффективных источниках света.

Выпуск Cree во второй половине 2006 г. серии мощных светодиодов XLamp XR-E в холодном белом диапазоне (цветовая температура 5000–10 000 K) стал своеобразным прорывом, так как световой поток данных светодиодов достигал значения 100 лм при токе 350 мА. Так был преодолен первый психологический рубеж — 100 лм. Отметим, что до начала 2000-х годов компания не занималась разработкой и производством собственных корпусированных светодиодов.

Развитие технологии разработки и производства мощных светодиодов продолжается и по сей день: серийно выпускаемые светодиоды уже имеют световую отдачу до 160 лм/Вт. Мощные светодиоды в последнее время рассматриваются как одни из основных источников света для светотехнических изделий ближайшего будущего, и этот процесс не обойдется без деятельного участия Cree.

Введение

В настоящее время применение светодиодных осветительных приборов стремительно растет. Этому способствует развитие технологии производства светодиодов, особенно так называемых мощных, которые могут использоваться в качестве источников света для светотехнических изделий (Lighting Class LED). Впервые светодиод такого класса — Luxeon I — был выпущен компанией Lumileds в 2003 г. . Его световой поток составлял более 25 лм, а световая отдача превышала 20 лм/Вт. Светодиоды Luxeon I сразу превзошли почти в два раза по световой отдаче лампы накаливания, что позволило начать говорить о светодиодах как о новых и эффективных источниках света.

Выпуск Cree во второй половине 2006 г. серии мощных светодиодов XLamp XR-E в холодном белом диапазоне (цветовая температура 5000–10 000 K) стал своеобразным прорывом, так как световой поток данных светодиодов достигал значения 100 лм при токе 350 мА. Так был преодолен первый психологический рубеж — 100 лм. Отметим, что до начала 2000-х годов компания не занималась разработкой и производством собственных корпусированных светодиодов.

Развитие технологии разработки и производства мощных светодиодов продолжается и по сей день: серийно выпускаемые светодиоды уже имеют световую отдачу до 160 лм/Вт. Мощные светодиоды в последнее время рассматриваются как одни из основных источников света для светотехнических изделий ближайшего будущего, и этот процесс не обойдется без деятельного участия Cree.

Светодиоды XHP70 XLamp компании Cree

Серия XHP70 (рис. 6) заимствует многие черты конструкции XHP50, являясь, по сути, масштабированной копией с размером корпуса 7×7 мм , где расположены четыре кристалла размером 2×2 мм. Тип и размер кристалла унаследован от другого светодиода-рекордсмена — серии XP-L, инженеры, имеющие опыт работы с данным продуктом, сразу смогут оценить производительность XHP70.

Рис. 6. Мощный СД Cree XLamp серии XHP70

Система биннинга, форма светораспределения и тип подключения с двумя опциями по напряжению для серии XHP70 аналогичны серии XHP50 . Номинальное (максимальное) значение тока в зависимости от типа подключения составляет 2100 мА (4800 мА) и 1050 мА (2400 мА) соответственно для 6 и 12 В.

Как было отмечено выше, значение светового потока XH350 может достигать 3500 лм при максимальной мощности 30,5 Вт и температуре активной области (р-n-перехода) 85 °C

Следует обратить внимание, что здесь и выше оценка сделана для лучшего бина по световому потоку, доступного для заказа на момент написания статьи. При этом скорость увеличения светоотдачи серийных продуктов Cree составляет 7-14% в год

Как и в случае с серией XHP50, достижение максимальных значений светового потока серии XHP70 возможно только при очень хороших тепловых характеристиках, которые обеспечивает технологическая платформа SC5. Так, тепловое сопротивление корпуса данного типа СД составляет всего 0,9 °C/Вт, а первый пакет данных испытаний светодиода по стандарту LM-80 подтверждает высокий срок службы свыше 35 000 часов по критерю L90 на токе 3 А (6 В) при температуре 105 °C. Также по мере прохождения испытаний планируется публикация данных о тестировании при температуре 125 °С при значениях тока, близких к максимальному.

Еще раз хочется подчеркнуть, что основной идеей разработки новых продуктов была не просто демонстрация технологических возможностей компании Cree в виде высокого уровня мощности и надежности, определяющего новый класс светодиодов в индустрии освещения. Увеличение светового потока при повышенной температуре при достаточно небольших размерах корпуса позволяет существенно снизить число светодиодов в изделии. При грамотном применении меньшего количества вторичной оптики, оптимизации топологии печатной платы и уменьшении размера радиатора можно достичь существенного снижения стоимости новых решений.

Практическое применение

Что же это даёт простым людям? Здесь одним предложением не объяснишь.

Свет вообще имеет большое влияние на жизнь человека (и не только человека) — в особенности, солнечный свет. «Биологические часы» в организме управляются именно светом — поэтому в освещённом помещении сложнее уснуть даже если надеть маску на глаза. Тесты подтверждают, что свет имеет влияние и на незрячих людей.

Соответственно, неестественное освещение от обычных светодиодов, обладающее тем самым «синим пиком», прежде всего, относительно быстро вызывает усталость глаз. Сложно сказать, оказывает ли это какое-то негативное влияние на здоровье, однако в любом случае долго в помещении с таким освещением лучше не находиться.

Наглядный пример различия контраста в освещении.

Справа, при освещении обычным светодиодом, часть картинки получается засвеченной

Также менее очевидный момент — подсветка предметов, что важно как для фотографов и видео-операторов, так и для витрин магазинов. Предмет, подсвеченный светом со спектром сильно отличающимся от спектра солнечного света, выглядит совсем по-другому

В частности, из-за особенностей рассеяния синего цвета, снижается контраст при освещении обычными светодиодами. Также меняется и цветовосприятие — поскольку оно не абсолютно.

За восприятие цветов в организме человека отвечают фоторецепторы «колбочки», которые бывают трёх типов: S, M и L. Буквы происходят от обозначения диапазона длины волн: S — Short — воспринимается свет с короткими длинами волн, условно — это оттенки синего. M — средние волны, условно — зелёно-жёлтый. L — большие длины волн, условно — жёлто-красный цвет.

Пример освещения светодиодами старого и нового (SunLike) поколения

Обратите внимание на узор платка  . Получается, что рецепторов для синего цвета у человека меньше всего (5,7% от всех рецепторов), а потому преобладание в освещении именно синей составляющей снижает контраст

Да и сам цвет объектов, подсвеченных такими светодиодами, воспринимается по-другому — ведь, глаз фиксирует цвет как отражение света определённой волны, поэтому и нельзя говорить о цвете как о чём-то абсолютном

Получается, что рецепторов для синего цвета у человека меньше всего (5,7% от всех рецепторов), а потому преобладание в освещении именно синей составляющей снижает контраст. Да и сам цвет объектов, подсвеченных такими светодиодами, воспринимается по-другому — ведь, глаз фиксирует цвет как отражение света определённой волны, поэтому и нельзя говорить о цвете как о чём-то абсолютном.

Пример освещения светодиодами старого и нового (SunLike) поколения

Обратите внимание на цвета таблицы . Таким образом, если подытожить, новые светодиоды SunLike пригодятся как в освещении бытовых помещений (про лампы накаливания, имевшие ранее наиболее приятный человеческому глазу спектр, теперь можно окончательно забыть), так и в магазинном, рекламном бизнесе; ну и конечно же — в профессиональном фото- и видео-освещении

Таким образом, если подытожить, новые светодиоды SunLike пригодятся как в освещении бытовых помещений (про лампы накаливания, имевшие ранее наиболее приятный человеческому глазу спектр, теперь можно окончательно забыть), так и в магазинном, рекламном бизнесе; ну и конечно же — в профессиональном фото- и видео-освещении.

Недостатки

Есть ли у такого решения какие-то недостатки? Судя по всему — да, один недостаток есть, хотя он относительный. Долгое время индустрия светодиодов гналась исключительно за яркостью, а точнее — за наиболее эффективным соотношением получаемого светового потока к затратам энергии. В результате сегодня мы имеем весьма энергоэффективные и очень яркие светодиоды, которые, к тому же, крайне дёшевы.

И вот в смысле яркости, светодиоды SunLike — это как бы небольшой шаг назад. Грубо говоря, другой тип светодиода при тех же условиях будет светить немного ярче. Однако мы не зря выше писали и про контраст — с более естественным светом контраст объектов выше. И если недостаток яркости можно решить увеличением светящихся элементов, то контраст именно на этапе освещения исправить гораздо сложнее.

Возможно, вам также будет интересно

Введение В настоящее время применение светодиодных осветительных приборов стремительно растет. Этому способствует развитие технологии производства светодиодов, особенно так называемых мощных, которые могут использоваться в качестве источников света для светотехнических изделий (Lighting Class LED). Впервые светодиод такого класса — Luxeon I — был выпущен компанией Lumileds в 2003 г. . Его световой поток составлял более 25 лм, а световая отдача превышала

Группа компаний «Инкотекс» занимается разработкой и производством уникальной радиоэлектронной продукции. Группа насчитывает более 3200 сотрудников, в том числе свыше 200 специалистов в НИОКР, четыре завода в России и один в Болгарии. Продукция холдинга активно представлена на территории СНГ и дальнего зарубежья по целому ряду направлений: системы учёта электроэнергии, в том числе интеллектуальные, под известным брендом

В настоящей статье приводится исторический обзор работ по полупроводниковым светодиодам, уже в настоящее время ставшими источниками света, которые производятся в промышленных масштабах для самых разных применений. Светодиоды эффективны, имеют малые размеры и длительный срок службы. В последнее время они стали рассматриваться как самые перспективные источники света для осветительных приборов.

Заключение

Достигнутые Cree показатели эффективности впервые позволили говорить о конкуренции светодиодов с большинством традиционных ламп. В феврале 2010 г. компания объявила о создании в лаборатории мощного светодиода белого цвета свечения со световой отдачей 208 лм/Вт. Это достижение можно считать вехой в светодиодной индустрии, так как до недавнего времени значение 200 лм/Вт считалось определенным психологическим и технологическим барьером. Значение 208 лм/Вт было получено для светодиода с цветовой температурой 4579 К, что соответствует области естественного белого цвета, при токе 350 мА при комнатной температуре. В 2011 г. данный параметр был увеличен до 231 лм/Вт при токе 350 мА, а в апреле этого года был достигнут результат 254 лм/Вт. Технологическим пределом до последнего времени считалась величина 250 лм/Вт, и теперь мировое академическое сообщество будет вынуждено снова пересмотреть его в сторону увеличения — так уже случалось неоднократно за последние годы, когда результаты, полученные в лаборатории Cree, приближались или превосходили теоретически установленные максимумы для практического создания светоизлучающих гетероструктур.

Исследователи и разработчики Cree постоянно работают над улучшением оптических и электрических характеристик своей продукции, что наглядно иллюстрирует рис. 10.

Рис. 10. Повышение световой отдачи мощных белых светодиодов Cree

Подводя итоги, следует отметить, что подробно описанные в данной статье белые светодиоды серии XT-E имеют высокую световую отдачу и могут позволить получать наиболее выгодное на данный момент соотношение лм/Вт в готовом светодиодном изделии. Также применение данных светодиодов, имеющих соотношение лм/Вт лучше, чем светодиоды остальных серий, позволит сократить срок окупаемости изделий. Кроме того, применение белых светодиодов XT-E может позволить существенно снизить себестоимость люмена готового изделия по сравнению с применением светодиодов Cree других серий, а также обеспечить и повысить эффективность их использования в промышленности.

Светодиоды серии XB-D, по предположениям производителей, обещают привести к прорыву в применении светодиодов в освещении, поскольку могут позволить получить наилучшую себестоимость люмена в готовом изделии за счет не только снижения затрат на светодиоды, но и экономии на сопутствующих затратах, например на печатные платы. Использование данных светодиодов может упростить разработку изделий, что позволит преодолеть основной барьер для повсеместного применения светодиодов в освещении — высокую полную стоимость осветительной системы.

Светодиоды компании Cree используются в осветительных системах, установленных на промышленных предприятиях в разных странах мира. Их применение гарантирует конечным потребителям достаточно быструю окупаемость вложений на светодиодные светильники. Появление белых светодиодов серии XT-E позволяет Cree улучшать свои позиции на рынке мощных светодиодов за счет существенного снижения себестоимости световых характеристик для своих клиентов и упрочить позиции концепции развития светодиодного освещения. Для этого недостаточно только сделать более яркий светодиод, но также необходимо снизить срок окупаемости светодиодных изделий и систем освещения на основе светодиодов.

Применение новых светодиодов XP-G2, вернее, переход на использование этих светодиодов вместо предыдущего поколения серии XP-G позволит производителю в кратчайшие сроки получить увеличение светового потока, тем самым существенно сократив цикл разработки и выхода на рынок нового изделия. XP-G2 смогут найти применение в самых разных областях — от внутреннего и внешнего освещения до карманных фонариков и ламп-ретрофитов: новые светодиоды позволят производителям использовать все последние технологические достижения и преимущества без каких-либо существенных изменений конструкции существующих изделий и тем самым сократить время разработки и выпуска на рынок нового продукта.

Заключение

Достигнутые Cree показатели эффективности впервые позволили говорить о конкуренции светодиодов с большинством традиционных ламп. В феврале 2010 г. компания объявила о создании в лаборатории мощного светодиода белого цвета свечения со световой отдачей 208 лм/Вт. Это достижение можно считать вехой в светодиодной индустрии, так как до недавнего времени значение 200 лм/Вт считалось определенным психологическим и технологическим барьером. Значение 208 лм/Вт было получено для светодиода с цветовой температурой 4579 К, что соответствует области естественного белого цвета, при токе 350 мА при комнатной температуре. В 2011 г. данный параметр был увеличен до 231 лм/Вт при токе 350 мА, а в апреле этого года был достигнут результат 254 лм/Вт. Технологическим пределом до последнего времени считалась величина 250 лм/Вт, и теперь мировое академическое сообщество будет вынуждено снова пересмотреть его в сторону увеличения — так уже случалось неоднократно за последние годы, когда результаты, полученные в лаборатории Cree, приближались или превосходили теоретически установленные максимумы для практического создания светоизлучающих гетероструктур.

Исследователи и разработчики Cree постоянно работают над улучшением оптических и электрических характеристик своей продукции, что наглядно иллюстрирует рис. 10.

Рис. 10. Повышение световой отдачи мощных белых светодиодов Cree

Подводя итоги, следует отметить, что подробно описанные в данной статье белые светодиоды серии XT-E имеют высокую световую отдачу и могут позволить получать наиболее выгодное на данный момент соотношение лм/Вт в готовом светодиодном изделии. Также применение данных светодиодов, имеющих соотношение лм/Вт лучше, чем светодиоды остальных серий, позволит сократить срок окупаемости изделий. Кроме того, применение белых светодиодов XT-E может позволить существенно снизить себестоимость люмена готового изделия по сравнению с применением светодиодов Cree других серий, а также обеспечить и повысить эффективность их использования в промышленности.

Светодиоды серии XB-D, по предположениям производителей, обещают привести к прорыву в применении светодиодов в освещении, поскольку могут позволить получить наилучшую себестоимость люмена в готовом изделии за счет не только снижения затрат на светодиоды, но и экономии на сопутствующих затратах, например на печатные платы. Использование данных светодиодов может упростить разработку изделий, что позволит преодолеть основной барьер для повсеместного применения светодиодов в освещении — высокую полную стоимость осветительной системы.

Светодиоды компании Cree используются в осветительных системах, установленных на промышленных предприятиях в разных странах мира. Их применение гарантирует конечным потребителям достаточно быструю окупаемость вложений на светодиодные светильники. Появление белых светодиодов серии XT-E позволяет Cree улучшать свои позиции на рынке мощных светодиодов за счет существенного снижения себестоимости световых характеристик для своих клиентов и упрочить позиции концепции развития светодиодного освещения. Для этого недостаточно только сделать более яркий светодиод, но также необходимо снизить срок окупаемости светодиодных изделий и систем освещения на основе светодиодов.

Применение новых светодиодов XP-G2, вернее, переход на использование этих светодиодов вместо предыдущего поколения серии XP-G позволит производителю в кратчайшие сроки получить увеличение светового потока, тем самым существенно сократив цикл разработки и выхода на рынок нового изделия. XP-G2 смогут найти применение в самых разных областях — от внутреннего и внешнего освещения до карманных фонариков и ламп-ретрофитов: новые светодиоды позволят производителям использовать все последние технологические достижения и преимущества без каких-либо существенных изменений конструкции существующих изделий и тем самым сократить время разработки и выпуска на рынок нового продукта.

Итого

Конечно, учитывая, что Seoul Semiconductor работают по схеме B2B, вряд ли обычный человек когда-либо услышит названия SunLike или TRI-R или увидит продукцию с такими пометками на полке в магазине. Не ясно так же, будет ли та же IKEA продавать LED-лампы на основе светодиодов нового типа. Ожидается, что первыми клиентами новой технологии станет магазинный и рекламный бизнес, а также организаторы всевозможных выставок. Однако если технология хорошо зарекомендует себя и при этом окажется достаточно дешевой, возможно, незаметно для потребителей, в ближайшем будущем все бытовые осветительные приборы, основанные на светодиодах, будут использовать именно светодиоды SunLike.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации