Мой сайт
Главная
Вход
Регистрация
Четверг, 23.11.2017, 10:13Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта

Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 4

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа

Главная » 2013 » Июль » 17 » Cree’ативная пара: новые светодиоды от Cree XM-L2 и MK-R
18:03
 

Cree’ативная пара: новые светодиоды от Cree XM-L2 и MK-R

Несколько месяцев назад компания Cree представила вторую версию популярного светодиода XM-L, а совсем недавно расширила свою линейку светодиодной продукции новым изделием MK-R. Рассмотрим эти новинки подробнее.

XM-L2

Новая версия светодиода (рисунок 1) выпускается в корпусе, полностью идентичном предыдущему с тепловым сопротивлением 2,5°С/Вт, что позволяет использовать XM-L2 без каких-либо изменений в существующих светильниках, где применяются данные светодиоды предыдущего поколения. Благодаря тому, что XM-L и XM-L2 имеют схожую стоимость одинаковых наборов, можно либо снизить стоимость светильника, либо увеличить его эффективность при той же (или даже чуть меньшей) стоимости. Это является следствием развития технологий и того, что новые светодиоды компания Cree сортирует(бинует) при температуре 85°С*. Различия по эффективности, вызванные этим, укладываются в пределах 1...1,5 бина по световому потоку, например, если ранее использовался светодиод XMLAWT-00-0000-000LT50E4 (260 лм @ 25°С), то теперь он может быть заменен новым XMLBWT-00-0000-000LT40E4 (240 лм), что позволяет существенно выиграть в цене и немного (около 3%) в эффективности светодиода. В случае замены, например, XMLBWT-00-0000-000LT50E4 на новый XM-L2 той же группы по световому потоку, прирост световой отдачи светильника составит около 11...13% при снижении стоимости примерно на 10% (разница в стоимости может варьироваться в зависимости от выбранного набора).

Светодиод XM-L2

Рис. 1. Светодиод XM-L2

Как и предшественник, XM-L2 выпускается во всем диапазоне цветовых температур белого цвета (от 2600 до 8300К), также имеется возможность заказа светодиодов, сортированных по индексу цветопередачи с минимальными значениями - 80, 85 или 90. Эффективность максимальной по световому потоку группы серийно выпускаемых сегодня светодиодов XM-L2 - U2 (300 лм), составляет 150 лм/Вт на токе сортировки 700 мА. На максимальном рабочем токе 3 А световой поток достигает 980 лм при световой отдаче 99 лм/Вт. Но в силу существенного снижения эффективности и меньшего срока службы, использование XM-L2 в предельных режимах должно быть оправдано. Поэтому, если необходим высокий световой поток с наименьшей площадки, следует обратить внимание на вторую новинку от компании Cree.

MK-R

При первом рассмотрении этот светодиод (рисунок 2) напоминает уже существующий на рынке Luxeon M от Philips Lumileds - и действительно, эти светодиоды очень похожи. Главным видимым отличием, которое не допускает их взаимозаменяемость, является контактная площадка.

Светодиод MK-R

Рис. 2. Светодиод MK-R

У светодиода Cree тепловая подложка занимает всю центральную область нижней части корпуса и ограничена контактными площадками (рисунок 3). MK-R выпускается в керамическом корпусе размером 7х7 мм, в котором располагаются четыре соединенных последовательно кристалла, поэтому типовое падение напряжения составляет 11,7 В. Тепловое сопротивление светодиода от p-n-перехода кристалла до точки пайки составляет 1,7°С/Вт. Выход этого светодиода сопровождался громкими заявлениями о небывалой ранее световой отдаче в серийно выпускаемых светодиодах, которая достигает 200 лм/Вт. Такая эффективность для MK-R возможна, но при многих «если», которые исключают достижение такого показателя на практике (кроме, может быть, совсем уж уникальных случаев).

Светодиод MK-R, вид снизу

Рис. 3. Светодиод MK-R, вид снизу

Сортируется светодиод MK-R на токе 700 мА (примерно 8,2 Вт), диапазон рабочих токов ограничивается максимальными значением 1250 мА (15,3 Вт). Наивысшая группа по световому потоку в холодном белом цвете J2 - 1040 лм со световой отдачей 127 лм/Вт на токе сортировки 700 мА. При максимальном токе 1250 мА от такого светодиода можно получить почти 1650 лм со светоотдачей 108 лм/Вт.

Светодиоды MK-R выпускаются во всем диапазоне цветовых температур белого цвета с различными индексами цветопередачи. В таблице 1 приведены эти соотношения.

Таблица 1. Доступные Ra и диапазоны Тц светодиода MK-R Ra DTц, К тип. 65 3700...8300 мин. 70 3200...8300 мин. 80 2600...5300 мин. 90 2600...3200

Области применения

Главная область применения новых светодиодов Cree - светильники для установок утилитарного наружного освещения, которые предъявляют к источникам света повышенные требования по световой отдаче, их удельной мощности, сроку службы, размерам излучающей площадки. Небольшая изучающая поверхность облегчает формирование требуемого светораспределения. Также новые светодиоды могут применяться для освещения промышленных и складских помещений, в светодиодных лампах (для замены ГЛН) и в индивидуальных портативных источниках света.

Посмотрим, какие преимущества могут дать светодиоды XM-L2 и MK-R в сравнении с уже используемыми, например, XT-E. Для этого оценим эффективность применения светодиодов, например, в уличном светильнике, световой поток которого заложим на уровне 12000 лм.

Часто в погоне за снижением себестоимости изделия возникает соблазн использовать светодиоды в режимах, близких к предельным. Естественно, при этом сильно страдает эффективность конечного изделия. К счастью, такое рвение ограничивают наши стандарты, а именно - ГОСТ Р 54350-2011 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний». В частности, этот ГОСТ предъявляет к светодиодным светильникам наружного освещения следующие требования:

  • значение световой отдачи светильников наружного утилитарного освещения со светодиодами должно быть не менее 65лм/Вт;
  • коэффициент световой отдачи светильников утилитарного наружного освещения со светодиодами должен быть не менее 60%;

Коэффициент световой отдачи есть отношение световой отдачи осветительного прибора к световой отдаче содержащихся в нем светодиодов одного типа в номинальном режиме;

Порой можно незаметно для самого себя перейти пределы установленного коэффициента световой отдачи светильника. Для уличного светильника это совсем несложно. Посчитаем потери светового потока в светильнике, которые сократить уже практически никак не получится:

  • КПД источника питания. Вряд ли удастся получить его значение выше, чем 0,93...0,94.
  • Коэффициент пропускания оптики. Один из лидеров этой области, компания Ledil, на своем сайте указывает эффективность уличных линз на уровне 0,92 (STRADA-2X2-DWC C12362 для XM-L).
  • Потери в защитном стекле. Недавно появившаяся практика заливки линз компаундами для защиты оптического блока от воздействия окружающей среды пока не столь популярна, и время от времени появляется информация о том, что такие светильники проблематично применять на улицах городов. Причины этого могут быть разные- от всевозможных реагентов и выбросов промышленных предприятий до культуры обслуживания светильников наружного утилитарного освещения. Так или иначе, в большинстве случаев применяется плоское защитное стекло, которое вносит дополнительные потери и искажает КСС, формируемую линзой. Суммарные потери на плоском защитном стекле для уличных светильников с широкой диаграммой направленности в поперечной плоскости могут составлять около 15%. Эти потери можно снизить, применив выпуклое защитное стекло.

Потери при нагреве светодиода не вошли в этот список по причине того, что часть производителей перешла на сортировку светодиодов при температуре p-n-перехода 85°С.

Таким образом, суммарные потери в светодиодном светильнике, не зависящие от режима работы светодиода, составляют около 26...27%. То есть свободы для маневра в повышении рабочего тока светодиода остается не так много. Не на стороне разработчика с точки зрения ГОСТа выступают и производители светодиодов, проводящие сортировку своей продукции при температуре перехода 25°С на токах, далеких от максимально допустимых рабочих значений.

Для сравнения мной выбраны светодиоды, имеющие одни из лучших показателей коп/лм в своей серии, за исключением наборов, выходящих за рамки ГОСТа по цветовой температуре. В таблице 2 по выбранным светодиодам приведены сравнительные характеристики. Некоторые из них требуют пояснения:

  • hном.- номинальная светоотдача светодиода, определенная условиями сортировки, приведенными в спецификации;
  • hмин.- минимальная световая отдача, которой может обладать выбранный светодиод в светильнике в рабочем режиме при условии соблюдения норм ГОСТа;
  • Iмакс.- максимальный рабочий ток, при котором световая отдача не опустится ниже hмин.;
  • Фvмакс.- световой поток светодиода при Iмакс.;
  • Мин. стоимость лм- стоимость одного люмена светового потока, которую может обеспечить светодиод при работе на токе Iмакс.
Таблица 2. Сравнительные характеристики светодиодов при условиях соблюдения ГОСТ Р 54350-2011 Наименование hном., лм/Вт hмин., лм/Вт Iмакс., мА Фv макс., лм Стоимость, руб.** Мин. стоимость лм, коп./лм XTEAWT-00-0000-000000GD2 130 107 750 253 31,5 12,45 XMLBWT-00-0000-0000T6053 140 115 1800 648 93,35 14,41 MKRAWT-00-0000-0D00H40E2 118,4 97,3 1250* 1594 171,15 10,74 * - максимально допустимый рабочий ток, световая отдача 104 лм/Вт. ** - цены приведены в качестве ориентира для объективного сравнения результатов и, в зависимости от условий заказа, могут изменяться как в меньшую, так и в большую сторону.

В уличном светильнике вполне достижима температура p-n-перехода на уровне 70°С, поэтому все параметры в таблице 2 и далее (кроме hном.) приведены при этой температуре.

Таблица 2 показывает большие различия при выборе условий сортировки светодиодов. Из-за этого светодиод XTE, согласно ГОСТ Р 54350-2011, нельзя эксплуатировать в уличном светильнике при условиях, обозначенных выше, на токе, большем, чем 50% от максимально допустимого рабочего значения, светодиод XM-L2 - на токе, большем, чем 60%, а MK-R можно эксплуатировать во всем токовом диапазоне. Отсюда появляется и возможная разница в эффективности светодиодов в рабочем режиме, и остальные различия.

Немного изменим таблицу 2, для сравнения приведя эффективности светодиодов к близким значениям и перейдя к более распространенным токам, а результаты запишем в таблицу 3. Согласно этой таблице, наименьшая стоимость светового потока от светодиода возможна при использовании MK-R, XT-E чуть отстает, за ним идет XM-L2, но при чуть большей эффективности. Если светоотдачи трех представленных светодиодов уравнять, то разница в стоимости 1 лм окажется совсем незначительной.

Таблица 3. Сравнительные характеристики светодиодов Наименование h, лм/Вт I, мА Фv, лм Стоимость лм, коп./лм XTEAWT-*0GD2 111 700 240 13,13 XMLBWT-*0T6053 115 1800 648 14,41 MKRAWT-*0H40E2 111 1000 1347 12,71

Разница в стоимости комплекта «светодиод + линза» в уличном светильнике определяется стоимостью оптических элементов. На первый взгляд, в этом случае выигрыш явно должен быть на стороне светодиода MK-R, но это может оказаться не так. Дело в том, что совместно со светодиодами XT-E и XM-L2 могут быть применены блочные линзы, тогда как из-за большой мощности светодиодов MK-R их распределение по печатной плате для применения блочных линз, производство которых заведомо значительно дешевле одиночных, не рекомендуется.

Определим, какое количество светодиодов и линз необходимо для получения 12000 лм светового потока со светильника. Результаты с ориентировочной стоимостью оптических элементов, решения (светодиоды + оптика) и единицы светового потока в светильнике приведены в таблице 4.

Таблица 4. Сравнение светодиодов по стоимости комплекта Наименование Линза Колич. СД/линз Фv свет., лм Стоимость линзы, руб Общая стоимость, руб Стоимость лм, коп./лм XTEAWT-*0GD2 Strada-2x2 64/16 12000 46,4 2758 22,96 XMLBWT-*0T6053 Strada-2x2 24/6 12150 46,4 2519 20,73 MKRAWT-*0H40E2 Strada 12/12 12600 32,4 2443 19,4

Новый светодиод Cree MK-R оказывается в рассмотренном случае предпочтительным по стоимости решения, несмотря на больший, по сравнению с запланированным, световой поток светильника. Аналогичная ситуация, когда световой поток будет превышать необходимое значение на 5...8%, может возникать и при использовании светодиодов XT-E и XM-L2 с блочными линзами.

Вместо заключения

В приведенном примере была опущена одна немаловажная деталь, выходящая за рамки рассмотрения собственно светодиодов: в основе сравнения лежала только стоимость светодиодов и линз, которые должны обеспечить требуемый световой поток, в некотором отрыве от решаемой ими задачи, тогда как световой поток светодиодов должен быть сориентирован в нужном направлении и перераспределен должным образом. Иными словами, коэффициент использования светового потока светильника играет далеко не последнюю роль в стоимости решения, и огромный выбор вторичной оптики для светодиодов XT-E и XM-L2 легко может склонить чашу весов на их сторону.

Литература

1. ГОСТ Р 54350-2011 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний».

4. http://www.meanwell.com/search/HLG-150H/default.htm.

5. http://www.ledil.com/node/2/p/4478.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: lighting.vesti@compel.ru

Просмотров: 1072 | Добавил: formennow | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Поиск

Календарь
«  Июль 2013  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Архив записей

Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz


  • Copyright MyCorp © 2017Создать бесплатный сайт с uCoz