Обзор светодиодной продукции компании Cree

Применение энергосберегающих технологий в различных областях жизнедеятельности - это реальность сегодняшнего дня. Речь пойдет о светодиодах белого света и его оттенков, а также о так называемых "полноцветных" светодиодах, на основе которых можно создать источник света с любой цветовой окраской, в том числе и нейтрально-белого. В статьях будет дан обзор продукции наиболее известных в области твердотельного освещения мировых фирм - "Cree", "Osram", "Sharp", "Seoul Semiconductor".

Начнем с обзора продукции фирмы "Cree". Фирма выпускает несколько серий сверхъярких светодиодов, объединенных общим наименованием "XLAMP".

Серия Cree XLAMP XR-E

Светодиоды этой серии предназначены для работы с максимальной температурой светоизлучающего кристалла не более 150°С, максимальным прямым током не более 1 А и прямом падении напряжения не более 3,9 В. Гарантированное падение интенсивности излучения составляет всего 30% за время работы не менее 50000 часов. Тепловое сопротивление "кристалл-подложка" составляет 8°С/Вт.

На рис. 1 показан внешний вид светодиодов данной серии, а также устройство и конструктивные размеры. Подложка светодиода выполняет две функции: она имеет контакты для подключения светодиода к источнику питания и является теплоотводом.

Рис. 1. Внешний вид (а), конструкция (б) и конструктивные размеры (в) светодиодов серии Cree XLAMP XR-E

Втабл.1 приведены оптические данные основных исполнений светодиодов этой серии.

Таблица 1. Исполнения светодиодов типа Cree XLAMP XR-E

Следует уточнить, что выпускается три цветовых оттенка светодиодов:

- cool white ("холодный" белый) - цветовая температура в диапазоне 5000...10000 °К;

- neutral white ("нейтральный" белый) - цветовая температура в диапазоне 3700...5000 °К;

- warm white ("теплый" белый) - цветовая температура в диапазоне 2700...3600 °К.

На рис. 2 приведены графики спектрального излучения светодиодов, а на рис. 3 - угловая диаграмма интенсивности излучения. Из рис. 3 хорошо видно, что основной поток излучения приходится на угол ±30°.

Рис. 2. Спектральные характеристики излучения светодиодов Cree XLAMP XR-E

Рис. 3. Угловая диаграмма интенсивности излучения светодиодов Cree XLAMP XR-E

Нетрудно подсчитать, что световая отдача светодиодов этой серии лежит в диапазоне 14...28 лм/Вт, что является достаточно средним показателем.

Серия Cree XLAMP XR-С

Эта серия является модификацией светодиодов типа Cree XLAMP XR-E и имеет лишь незначительные отличия технических параметров. Светодиоды данной серии работают с максимальным током не более 700 мА и прямом падении напряжения не более 4,0 В. Несколько хуже и тепловое сопротивление "кристалл-подложка" - в данном случае оно составляет 12 °С/Вт.

В табл. 2 приведена номенклатура светодиодов типа Cree XLAMP XR-С.

Таблица 2. Исполнения светодиодов типа Cree XLAMP XP-С

Световая отдача этой серии лежит в диапазоне 16...31 лм/Вт, то есть на уровне уже упомянутой нами серии Cree XLAMP XR-E.

На рис. 4 показана диаграмма спектрального излучения светодиодов типа Cree XLAMP XR-С.

Рис. 4. Спектральные характеристики излучения светодиодов Cree XLAMP XR-C

Серия Cree XLAMP XP-E

Внешний вид и конструктивные размеры этой серии светодиодов показаны на рис. 5. Эти приборы обладают повышенными характеристиками светоотдачи и надежности. Светодиоды серии надежно работают при температуре кристалла не более 150°С, с максимальным током не более 1 А и прямом падении напряжения 3,4 В. Тепловое сопротивление "кристалл-подложка" составляет 9°С/Вт, надежность характеризуется падением светового потока на 30% за время не менее 50000 часов.

Рис. 5. Внешний вид (а), конструкция и конструктивные размеры (б) светодиодов серии Cree XLAMP XP-E

В табл. 3 приведена номенклатура светодиодов серии Cree XLAMP XP-E. В данном случае типоисполнения разделены не на три, а на четыре класса: поскольку диапазон "холодного света" оказался слишком широким, было введено исполнение типа "Outdoor white", с излучением, по спектру близким к естественному свету. Его цветовая температура в диапазоне 400...5300°К.

Таблица 3. Исполнение светодиодов типа Cree XLAMP XP-E

Световая отдача этой серии лежит в диапазоне 19...34 лм/Вт.

На рис. 6 представлены графики спектрального излучения светодиодов серии Cree XLAMP XP-E, на рис. 7 показана диаграмма пространственного излучения. Из рис. 7 хорошо видно, что угол максимального излучения серии Cree XLAMP XP-E составляет ±60°, что практически в два раза больше, чем аналогичный угол излучения светодиодов серии Cree XLAMP XR-E.

Рис. 6. Спектральные характеристики излучения светодиодов Cree XLAMP XP-E

Рис. 7. Угловая диаграмма интенсивности излучения светодиодов Cree XLAMP XP-E

Серия Cree XLAMP XP-C

Эту серию можно считать модификацией серии Cree XLAMP XP-E. Максимальный ток светодиодов серии Cree XLAMP XP-С составляет 0,5 А при падении напряжения 3,5 В. Тепловое сопротивление "кристалл-подложка" - 12°С/Вт, а конструктивные размеры полностью соответствуют серии Cree XLAMP XP-E. Серия имеет три традиционных исполнения: cool white, neutral white, warm white.

В табл. 4 приведена номенклатура светодиодов серии Cree XLAMP XP-С.

Таблица 4. Исполнение светодиодов типа Cree XLAMP ЖР-С

Диапазон световой отдачи светодиодов серии Cree XLAMP XP-С - 35...59 лм/Вт.

Сделаем небольшое отступление и обратим внимание читателя на такое понятие, как коэффициент цветопередачи (в отечественной литературе он обозначается как Ra, а в зарубежной - как CRI). Коэффициент цветопередачи (минимальное значение - 0, максимальное - 100) показывает, насколько точно воспринимаются глазом реальные цвета в условиях освещения конкретным источником. Для серий светодиодов Cree XLAMP XR-E, Cree XLAMP XR-С, Cree XLAMP XP-E, Cree XLAMP XP-С коэффициенты цветопередачи составляют следующие значения:

- outdoor white - 70;

- cool white - 75;

- neutral white - 75;

- warm white - 80.

Если следовать оценочной методике определения коэффициента цветопередачи, то осветительные приборы, сформированные на основе представленных светодиодов, будут оцениваться степенью "хорошо".

Серия Cree XLAMP МС-E

Эта серия является развитием конструктивного исполнения светодиодов в той мере, в которой мы представляем классический светодиодный источник. На одной подложке здесь размещено 4 кристалла, что позволяет формировать, во-первых, белый свет и его оттенки, а во-вторых, светодиод становится полноцветным и может излучать свет, окрашенный в полную гамму. Соответственно, фирма Cree выпускает две модификации этих светодиодов: стандартную, излучающую белый свет, и полноцветную модификацию. На рис. 8 представлен внешний вид стандартной модификации (а), полноцветной модификации (б) конструктивное исполнение (в), конструктивные размеры (г) и электрическая принципиальная схема (д) светодиодов серии Cree XLAMP МС-E.

Рис. 8. Внешний вид стандартной (а) и полноцветной (б) модификации, конструкция (в), конструктивные размеры (г) и электрическая принципиальная схема (д) светодиодов серии Cree XLAMP МС-E

Необходимо сказать, что светодиоды этой серии - не просто надежный и экономичный источник освещения. Это - мощный инструмент светодизайнерских технологий ближайшего будущего. Особенно важно применение данных технологий в быту, где очень важно оперативно настроить освещение в соответствии со своими предпочтениями, внести по своему вкусу цветовые оттенки. Вспомним также про ночное (дежурное) освещение, которое можно создать приглушенным светом фиолетовых оттенков, чтобы не разбудить. Перейдем к техническим характеристикам светодиодов серии Cree XLAMP МС-E.

Светодиоды допускают значение прямого тока не более 0,7 А при падении напряжения не более 3,9 В. Тепловое сопротивление "кристалл-подложка" светодиодов белого свечения составляет 3°С/Вт, а полноцветных светодиодов - 4°С/Вт. Максимальная рабочая температура кристалла - 150°С. Надежностные характеристики - стандартные: гарантируется уменьшение светоотдачи не более чем на 30% за время работы не менее 50000 часов.

Для светодиодов белого свечения введены 4 градации оттенков:

- cool white ("холодный" белый) - цветовая температура в диапазоне 5000...10000°К;

- neutral white ("нейтральный" белый) - цветовая температура в диапазоне 3700...5000°К;

- warm white ("теплый" белый) - цветовая температура в диапазоне 2600...3700°К;

- easy white ("легкий" белый) - цветовая температура из ряда 3500, 3000, 2700°К.

Для светодиодов полноцветного типа введена другая градация: кристаллы окрашенного света (красный, зеленый, голубой) характеризуются длиной излучаемой световой волны, а кристаллы белого света - цветовой температурой:

- red ("красный") - 620...630 нм;

- green ("зеленый") - 520...535 нм;

- blue ("голубой") - 450...465 нм;

- cool white ("холодный белый") - цветовая температура из ряда 5700, 7000°К;

- neutral white ("нейтральный белый") - цветовая температура из ряда 3700, 4300°К;

В табл. 5 приведена номенклатура исполнений данных светодиодов.

Таблица 5. Исполнение светодиодов типа Cree XLAMP МС-E

Анализируя данные табл. 5, читателю может показаться, что представленная серия светодиодов обладает поистине фантастическими свойствами производительности световой энергии. Однако следует учесть, что общий световой поток формируется четырьмя источниками. С учетом этого, светоотдача светодиодов серии Cree XLAMP МС-E лежит в диапазоне 22...39 лм/Вт.

На рис.9 показаны спектральные характеристики излучения светодиодов Cree XLAMP МС-E белого света (а) и полноцветных (б) в интегральном виде. Интегральная характеристика (б) полноцветных светодиодов измерена в условиях последовательного соединения ячеек и прохождения через них тока значением 350 мА.

Рис. 9. Спектральные характеристики излучения светодиодов Cree XLAMP МС-E белого света (а) и полноцветных светодиодов (б)

На рис. 10 показана угловая диаграмма интенсивности излучения светодиодов Cree XLAMP МС-E обоих модификаций. Основной поток излучения здесь находится в секторе угла ±60 градусов.

Рис. 10. Угловая диаграмма интенсивности излучения светодиодов Cree XLAMP МС-E

Автор: Борис Семенов (г. Санкт-Петербург)

Источник: Ремонт и сервис