У статті наведена коротка інформація про світлодіодах XHP (екстремально великої потужності), які можуть працювати тривалий час при температурі кристала до 125 ° С без зниження ефективності випромінювання. Світлодіоди XLAMP® XHP дозволяють створювати високоефективні світильники малих габаритів c високим значенням світлового потоку.
Джерела світла, побудовані на базі світлодіодів, набагато перевершують по ефективності традиційні освітлювальні прилади - лампи розжарювання і люмінесцентні лампи.
До переваг світлодіодів відносяться:
- велика світловіддача при малих габаритних розмірах
- менша споживана потужність на одиницю створюваного світлового потоку в порівнянні з іншими джерелами світла
- висока стійкість до ударів і вібрацій
- широка колірна гамма
- відсутність таких токсичних речовин як ртуть і свинець.
Компанія CREE створює найяскравіші в світі світлодіоди та світлодіодні лампи різних типів. Однією з основних груп товарів компанії CREE є сімейство світлодіодів XLamp® XHP (Extreme High Power). При виготовлення цих світлодіодів використовується запатентована технологія виробництва кристалів на основі поєднання арсеніду і нітриду галію, а також карбіду кремнію, яка забезпечує високу інтенсивність світлового потоку при малих габаритних розмірах. Ця технологія отримала назву SC5.
Велика світловіддача нових світлодіодів дозволяє зменшити їх кількість, необхідна для досягнення необхідного світлового потоку, в результаті чого можна істотно знизити вартість освітлювальних приладів і трудовитрати при їх виробництві. В даний час вартість світильників багато в чому визначають драйвери для живлення світлодіодів та пристрої тепловідведення. Динаміка зниження вартості різних компонентів світильників (за даними компанії Cree) приведена в [1].
Як показано в [1], необхідно переглянути підхід до проектування світильників, знизивши в його собівартості частку тих компонентів, зниження ціни яких малоймовірно (наприклад, алюмінієвих друкованих плат). Таку можливість перед розробниками відкриває лінійка світлодіодів XHP.
На рис. 1 наведені у вигляді умовних позначень значення відносного вкладу в масо-габаритні показники та вартість світильника таких його компонентів як оптична система, що включає світлодіоди і друковані плати, і радіатор (за даними компанії Cree). Вартість драйвера світлодіодів для рис. 1 не враховувалася.
Як випливає з малюнка, вдосконалення технології виготовлення світлодіодів діодів привело до суттєвого зменшення кількості світлодіодів і габаритних розмірів радіатора. Якщо в 2008 році було потрібно використовувати 9 світлодіодів високої яскравості для створення світильника зі світловим потоком тисячі лм, то в 2016 р потрібно використовувати тільки один світлодіод XHP70. Освоєний компанією в березні 2017 р серійний випуск світлодіодів найбільш потужних XHP70.2 дозволяє розробником світлотехнічних виробів створювати світильники з аналогічними параметрами при менших витратах.
Світлодіоди Cree XLamp випускаються в корпусах для поверхневого монтажу, що дозволяють використовувати високоефективні технології виробництва готових виробів на друкованих платах і стандартні технологічні процеси пайки без застосування клеїв і додаткових пристосувань.
Ще одним значним гідністю цих світлодіодів є можливість роботи при температурі кристала до 125 ° С і номінальному терміні служби 36000 годин, а при температурі кристала 105 ° С - термін служби до 48000 годин. Такі параметри світлодіодів дозволяють зменшити розміри радіаторів і знизити їх вартість.
Компанія Cree в даний час випускає три серії світлодіодів екстремально великої потужності - XHP35, XHP50 і XHP70. На сьогоднішній день випускаються світлодіоди вже другого покоління, що створюють світловий потік на 9% більше ніж світлодіоди першого покоління, а світловіддача цих світлодіодів [лм / Вт] зросла на 18%.
Основні характеристики світлодіодів XLamp® XHP наведені в табл. 1 [2 ... 6].
Для всіх світлодіодів XHP максимальна температура переходу становить 150 ° C. При випуску продукції компанія Cree здійснює сортування світлодіодів по варіаціям кольору (Біннінг) 85 ° C ANSI (білий) 2 3- і 5 ступінчастий еліпс Макадама EasyWhite®.
Виробники світлодіодів в даний час навчилися контролювати свій технологічний процес таким чином, що біни зменшуються (тобто вони стають все більш і більш вузькими), і суміш квітів світлодіодів може перебувати в межах 3-східчастих еліпсів Макадама, що робить нерозрізненої для більшості користувачів різницю між світильниками. Крім того, вузькі біни пом'якшують проблему високої вартості, коли виробник світильників вибирає стратегію замовлення світлодіодів з одного біна.
Поряд з можливістю звузити ці біни за рахунок вдосконалення технології, компанія Cree реалізує стратегію, яка дозволяє, практично, виключити Біннінг. Компанія Cree однією з перших спробувала вирішити проблему Біннінг за допомогою так званого методу EasyWhite. При цьому підході використовується багатокристальні метод створення світлодіодів. Комбінуючи кристали з різною колірною температурою в одному светодиоде, можна отримати необхідну колірну температуру одного з чотирьох фіксованих значень. Причому, точність отримання колірної температури знаходиться в області координат кольоровості, обмеженої 4-ступінчастими еліпсами Макадама. Між світлодіодами, що мають колірні координати випромінювання, що лежать в області, обмеженою одним 4-ступінчастим еліпсом, різниця в кольорі візуально практично неможливо розрізнити.
Розглянемо більш докладно параметри світлодіодів на прикладі найбільш потужних з них - XHP70.2. Можна замовити світлодіоди з шістьма фіксованими значеннями колірної температури: 2700, 3000, 3500, 4000, 4500 і 5000 К [6].
Читати продовження статті >>>