Xpe led что это

Светодиоды Cree: особенности, технические характеристики

Компания CREE (Америка) – ведущий производитель светоизлучающих диодов. На основе его диодов XLamp (таких серий, как XR, XP и MC) изготавливаются современные технологичные фонари и другие осветительные приборы. Особенность упомянутых диодов – они очень эффективны и экономичны.

О чем же говорит аббревиатура, указываемая по отношению к светодиодам? Допустим, вы видите надпись CREE XP-E R2. Расшифровывается она следующим образом:

Кроме яркости светодиоды отличаются также другими возможностями и характеристиками.

XR-E – один из самых старых. Можно встретить только у фонарей, давно присутствующих на рынке. Легко узнается среди других: его диод покрыт большой полусферой, а кристалл крупнее всех последующих серий (диоды XP, например, напоминают капельку, а размер XP-E уменьшен на 80% если сравнить с XR-E. Серия XP имеет также следующие отличия: XP-Е на светодиоде присутствует три полоски, у XP-G – четыре, что увеличивает его площадь.

Таким образом, несмотря на один размер и одинаковое строение, все перечисленные выше светоотражатели отличаются. XP-E легко фокусируется в узкий пучок света, по причине использования наименьшего источник света и кристалла при его изготовлении. XR-E создает луч пошире, а наиболее широкий у XP-G, но не из-за размера кристаллов, а особенностей фокусировки, о чем мы расскажем далее.

По эффективности использования энергии на самой низкой ступени рейтинга находится XR-E, средней – XP-E, и наиболее энергоэффективный XP-G. Причем для каждого из них необходим специально отражатель, спроектированный определенным образом, который создавал бы нужный световой пучок. Далеко не у всех производителей световых приборов есть возможность оснащать диоды такими светоотражателями. Это главная причина, почему менее функциональные диоды используются до сих пор, и все популярные производители не спешат переходить на самый яркий и энергоэффективный XP-G.

Серии светодиодов и их особенности

Теперь расскажем и о других сериях. Для примера и описания характеристик будем рассматривать пятно света, которое получим на ровной стене, посветив на нее фонарем с определенным диодом.

XP-E выдает идеальную картину: хороший, равномерно сфокусированный луч света с ровной засветкой по бокам без провалов и недостатков.

XP-G может выдавать картинку в форме круга с потемнением внутри при использовании отражателя для фокусировки. И виноваты в таком свете не производители фонарей. Это просто особенность данного диода. Вот почему Fenix, Nitecore, 4sevens, Jetbeam и Zebra не обновляли сразу свои серии фонарей, а другие бренды в погоне за новинками устанавливали специальные текстурированные отражатели или вообще использовали отражатели, предназначенные для других светодиодов. В любом случае, эти решения плохо влияли на возможности фокусировать пучок света и его дальнобойности. Мнения специалистов, сходятся в том, что фонари с этими светодиодами уступают по дальности более старым XR-E или XP-E.

XM-L – шедевр от CREE. Был разработан и выпущен на рынок в 2011 г. после чего 95% мощных фонарей начали производить именно с ним. Главное преимущество XM-L – высочайшая яркость в 1000 лм при использовании всего лишь силы тока в 3А.

Далее для наглядности приведем в таблицах характеристики различных диодов, используемых в фонарях.

Источник

Характеристики светодиодов CREE XR-E, XP, XM-L

Характеристики светодиодов CREE XR-E, XP, XM-L

Проблема выбора светодиода стоит остро в связи с их широким ассортиментом и безграничным диапазоном цен. Технология производства и параметры LED ламп ускоряются очень быстро. Трудно угнаться за новинками, еще трудней разобраться в том, какой диод лучше, какой новее и что следует покупать в том или ином случае.

Безусловно, выбирать источник света следует исходя из потребностей. Если вы фанатик новинок и любите померяться длиной и шириной луча в компании единомышленников, естественно, вам необходимы последние суперяркие новинки. Для охотников, рыболовов, дайверов и прочих любителей активного времяпрепровождения важны яркость, фокусировка или рассеянность луча, его цветовой оттенок.

Расшифровка бин-кодов светодиодов

При производстве светодиодов им присваиваются бин-коды. На первый взгляд эта абракадабра не говорит ни о чем. Лишь зная классификацию, становится совершенно понятно, какой диод находится перед вами. Бин светодиода включает данные о конструкции корпуса, подгруппе цвета, оттенок цвета, код яркости. Имеются дополнительные цифры, относящиеся к внутреннему производственному коду, для пользователя они не имеют ценности.

Например:
XPGWHT-L1-1C0-R5 — это диод с корпусом XPG, цвет — WHT (белый), подгруппа L1— белый, 1C0 — оттенок по таблице ANSI, R5 — код яркости (139-148 люмен при 350 мА).

Cree XLAMP XR-E

Часто встречающийся, но довольно устаревший светодиод. Представляет собой небольшой кристалл с защитной стеклянной линзой, установленный на подложке, которая выполняет функцию теплоотвода и служит основой для контактов.

Мощность светового потока зависит от кода яркости и находится в диапазоне от Q2 (от 87,4 до 93,9 люмен) до R2 (от 114 до 122 люмен) притоке 350 мА. Как правило, диод такого класса используется в недорогих фонариках. Максимальная температура светоизлучающего кристалла до 150 °С, при работе с максимальным током не более 1 А и напряжении не более 3,9 В.

Выпускаются в цветовых оттенках:
теплый белый — 2700-3600°К;
нейтральный белый — 3700-5000°К;
холодный белый —5000-10000°К.

Cree XLAMP XP

Cree XM-L

Очень мощный светодиод (10 Вт), использующийся в профессиональных фонарях и стационарных источниках освещения. Кристалл имеет размеры в 2,5 раза превосходящие XPG, что обеспечивает широкий пучок света. Если использовать неглубокий рефлектор, то получается большое заливное пятно от фонаря. Световой поток при токе в 3 А может достигать 900 Лм. Максимальный световой поток, зависящий от бина яркости — 1008 лм. Классификация яркостных бинов определяется при токе в 700 мА, используются: S6, T2-T6, U2, U3 (аналог Cree J-A5).

Какой диод выбрать?

Если вам важны световые характеристики, то на марку светодиода можно и не смотреть, так как она определяет лишь конструктивные особенности. Нет необходимости покупать мощный диод Cree XM-L для фонарика-брелока, здесь достаточно и XPE. Для мощных и надежных источников света лучше подойдут XP-G, XP-G2, XM-L, XM-L2.

Цветовая группа — это дело вкуса. Оптимальным вариантов является нейтральный или естественный белый. Исключение составляют профессионалы, которые используют светодиоды в своей оптике и им важен спектральный оттенок.

Мощность фонаря зависит от источника питания, а вот яркость непосредственно от бинов. При токе 350 мА наиболее яркими будут Q5 и R2, при токе 700 мА — T6, S3 или U2, U3. Выбирая яркостные бины, учитывайте, что некоторые из них, например, U, могут работать только в холодном спектре, поэтому для фонарей с мягким, теплым светом лучше подобрать что-то их кодировки T.

Источник

Новинки компании CREE в области белого света

Прежде чем начать рассказывать о новинках, нужно обратить внимание на подход, который использует компания CREE при обновлении линейки своей продукции. Можно выделить 3 ключевые составляющие, определяющие качество и эффективность светодиодов:

Компания CREE имеет запатентованные технологии на производство кристаллов, люминофора, а также на корпусировку светодиодов. Именно это позволяет ей занимать лидирующее положение на светодиодном рынке. При разработке нового продукта изменения вносятся только в один из выше перечисленных процессов. Так, при переходе от серии XRE к серии XPE был изменен корпус, но люминофор и кристалл оставались без изменений.

Далее был выпущен светодиод серии XPG: тут уже изменения коснулись кристалла, а корпус и люминофор остались прежними. Именно этот подход позволяет компании CREE поддерживать интенсивный темп развития продукции и в то же время обеспечивать высокое качество продукции.

Крепкий «середнячок» — светодиоды серий XPE и XPC

Новые серии светодиодов XPE и XPС являются расширением популярных серий XRE и XRС. Изменения коснулись корпуса светодиода, он стал меньше — 3,4503,45 мм. Изменились материалы линзы: теперь она выполнена из силикона, что значительно улучшило механические свойства корпуса и возможности применения вторичной оптики. Самое же главное изменение — это значительное снижение стоимости светодиодов: до 50% по сравнению с предшествующей серией XR при тех же оптических и электрических характеристиках. На рис. 1 показан внешний вид светодиодов серии XP, а на рис. 2 — габаритные размеры корпуса.

Фирменным знаком светодиодов CREE является электрически изолированный контакт теплоотвода, что значительно упрощает конструктору задачу разработки надежного корпуса, эффективного с точки зрения отвода тепла. Тепловое сопротивление светодиода составляет 9 °C/Вт. Температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Нормальным же значением температуры на поверхности кристалла считается значение порядка 90 °C. Светодиоды выпускаются как в белом цвете с цветовой температурой от 2600 до 10 000 K, так и в цветных вариантах. Максимальный рабочий ток для светодиодов серии XPE составляет 700 мА для белого цвета. На рис. 3 приведена кривая для расчета светового потока светодиодов в зависимости от рабочего тока. Четко видна нелинейная зависимость.

Например, двукратный рост тока приведет к увеличению светового потока примерно в 1,75 раза.

Рис. 1. Внешний вид светодиодов серии XP

Рис. 2. Габаритные размеры корпуса светодиодов серии XP

Так же как и в старом семействе XR, в новой серии существуют светодиоды с ограничением по рабочему току 500 мА. Эти светодиоды обозначаются XPC и доступны только в белом цвете излучения. Таким образом, достигается снижение стоимости светодиода при сохранении всех значений оптических и электрических параметров в номинальном режиме 350 мА с ограничением по току 500 мА, что в ряде задач вполне допустимо. А с учетом того, что стоимость светодиодов составляет более половины цены всего изделия, это хорошая возможность снижения себестоимости.

Также необходимо обратить внимание разработчиков на то, что семейство светодиодов XP является правопреемником светодиодов серии XR. Именно в семействе XP будет осуществлено дальнейшее наращивание светового потока, в то время как серия XR больше не будет развиваться, хотя и не снимается с производства.

Рис. 3. Кривая для расчета светового потока светодиодов серии XP в зависимости от рабочего тока

Таблица 1. Значения светового потока светодиодов серии XPE и XPC в зависимости от цветовой температуры

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 350 мА.

В таблице 1 приведены значения светового потока светодиодов серии XPE и XPC в зависимо-Светодиоды серии MX6 сти от цветовой температуры.

Много света из ничего — светодиоды серии XPG

Следующим шагом в эволюции светодиодов стало появление серии XPG. Здесь использован все тот же хорошо зарекомендовавший себя в серии XP корпус (рис. 1, 2). Изменения коснулись кристалла: он стал больше. За счет этого достигнуто увеличение светового потока — до 139 лм при токе 350 мА (как всегда, в документации CREE указывается минимальное значение потока). Если же разработчик собирается «выжать» из светодиода «все соки», можно увеличивать ток вплоть до 1 А. Тут уже придется серьезно озаботиться задачей отвода тепла. А низкое значение теплового сопротивления корпуса (5 °C/Вт) призвано облегчить выполнение этой задачи. Максимальная температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Теплоотводящая площадка также электрически изолирована.

Что значительно более важно — увеличена эффективность преобразования. Например, в режиме 1 Вт достигается значение 130 лм/Вт, в режиме 2 Вт — 110 лм/Вт, в режиме 3 Вт — 100 лм/Вт.

За счет увеличения размера кристалла снизилось прямое рабочее напряжение — до 3 В при токе 350 мА, увеличен угол излучения до 125°. Сегодня светодиоды выпускаются только в белом цвете холодной части спектра от 5000 до 8300 K.

В таблице 2 приведены значения светового потока светодиодов серии XPG.

Таблица 2. Значения светового потока светодиодов серии XPG

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 300 мА

Поистине настоящим прорывом стало появление светодиодов новой серии MX6. Скажем откровенно: этот светодиод очень напоминает популярную модель одного из японских производителей. Это первый светодиод в линейке продукции CREE, выполненный по мультичиповой технологии. Тепловое сопротивление корпуса составляет всего 5 °C/Вт. Максимальная температура на поверхности кристалла не должна превышать 150 °C. Угол излучения составляет 120°. И, конечно, знаменитый электрически изолированный теплоотвод, призванный облегчить разработку корпуса. На рис. 4 представлен внешний вид светодиодов серии MX6, на рис. 5 приведены габаритные размеры.

Для светодиода серии MX6 типовым током является 300 мА, максимальное значение тока не должно превышать 350 мА. Да, не очень большой диапазон разгона, но в ряде задач, таких как, например, потолочные светильники, светильники для ЖКХ, этого значения вполне достаточно. Тут уже в пользу применения MX6 говорит его низкая стоимость. Эффективность холодного белого света составляет 106 лм/Вт при токе 300 мА. Для теплого белого света — 87 лм/Вт при токе 300 мА. В таблице 3 приведены значения светового потока светодиодов серии MX6 в зависимости от цветовой температуры.

И краткое резюме. Если необходимо получить максимальный световой поток, использование форсированного режима до 1 А с высокоэффективным теплоотводом — выбираем светодиоды серии XPG. Если, напротив, требуется обеспечить минимальную стоимость светильника и при этом можно ограничиться током 300–350 мА — выбираем светодиоды серии MX6. Светодиоды серии XPE и XPC являются компромиссным вариантом.

Рис. 4. Внешний вид светодиодов серии MX6

Рис. 5. Габаритные размеры светодиодов серии MX6

Таблица 3. Значения светового потока светодиодов серии MX6

Примечание. Приведены минимальные значения светового потока при токе 350 мА. (в скобках указаны значения при токе 350 мА).

Источник

Обзор светодиодной продукции компании CREE

Вполне очевидно, что в самом ближайшем будущем производители осветительных приборов будут вынуждены сворачивать производство традиционных изделий и переходить к выпуску светодиодных светильников.

В последнее время в ряде индустриально развитых стран приняты программы постепенной замены традиционных источников света полупроводниковыми. Так, например, в Великобритании уже с 2009 года запрещено производство и использование ламп накаливания. В США, странах Евросоюза и в Австралии полный отказ от традиционных ламп накаливания запланирован на 2010 год. А примерно к 2015 году подобная участь может постигнуть и другие, широко распространенные в настоящее время источники света, такие как газоразрядные и галогенные лампы. К примеру, в США все уличное освещение к 2014 году должно быть заменено на светодиодное.

Подобные тенденции просматриваются и в России. Хорошо известен проект Российских железных дорог, в рамках которого предполагается перевести всю инфраструктуру на светодиодное освещение. В ряде регионов страны начата реализация программ по замене обычных источников света светодиодными. К 2020 году планируется перевести все уличное освещение в России на светодиодную основу.

Классификация светодиодной продукции CREE

Все светодиоды, выпускаемые компанией CREE, делятся на две большие группы — мощные, под общим названием XLamp и сверхъяркие (High-Brightness) (см. рис. 1). Каждая из этих групп продукции в свою очередь делится на подгруппы или семейства, отличающиеся типом корпуса и параметрами. Разделение на группы определяется допустимой величиной тока через кристалл светодиода. К группе мощных относятся светодиоды с допустимой величиной тока 350 мА и выше. Сверхъяркие рассчитаны на меньший рабочий ток, типовое значение для них составляет 30…50 мА.

Рис. 1. Общая классификация светодиодной продукции CREE

Светодиоды XLamp выпускаются в трех вариантах исполнения — XR, XP и MC. Все эти варианты исполнения предназначены для поверхностного монтажа и отличаются формами и размерами корпусов. В настоящее время мощные светодиоды XLamp производятся на базе кристаллов двух типов, отличающихся размерами и рабочим током. Соответствующие этим типам кристаллов серии светодиодов обозначаются буквами С и Е. На данный момент компания CREE серийно производит пять серий мощных светодиодов, различающихся вариантом исполнения и типом используемого кристалла: XR-C, XR-E, XP-C, XP-E и MC-E.

Сверхъяркие светодиоды делятся на три большие группы, различающиеся вариантами исполнения. В первую группу входят светодиоды в стандартных выводных корпусах круглого или овального сечения, диаметром от 3 до 5 мм. Вторую группу составляют светодиоды в корпусе квадратного сечения с четырьмя выводами для монтажа в отверстия. Данное исполнение обозначается у CREE как Р4. Подобный тип корпуса также известен под названием Пиранья (Piranha). В третью группу вошли светодиоды для поверхностного монтажа в корпусах типа PLCC.

Мощные светодиоды XLamp

Появление мощных светодиодов семейства XR (рис. 2) стало в свое время настоящим прорывом в области полупроводниковых источников света. Технологические новации, реализованные компанией CREE, и уникальная конструкция корпуса прибора позволили добиться превосходных технических характеристик при относительно невысокой стоимости изделий.

Рис. 2. Светодиод семейства XR

В качестве основания корпуса светодиодов семейства XR используется металлизированная керамическая подложка с высокой теплопроводностью (рис. 3). Такое решение обеспечивает низкое тепловое сопротивление и электрическую изоляцию корпуса кристалла от внешнего теплоотвода. Кристаллы светодиодов изготавливаются по уникальной технологии выращивания светоизлучающих InGaN структур на монокристаллическом карбиде кремния (SiC).

Рис. 3. Конструкция корпуса светодиодов семейства XR

Материал подложки светодиодов (нитрид алюминия и карбид кремния) имеют близкие значения температурных коэффициентов объемного и линейного расширения, что позволяет решить проблему возникновения механических напряжений в кристалле при изменении температуры. Металлический корпус светодиода кроме механических функций выполняет также роль рефлектора. Еще одно ноу-хау компании CREE, нашедшее применение в конструкции светодиодов семейства XR, — это использование так называемой «плавающей» линзы. Линза из кварцевого стекла закреплена в корпусе светодиода не жестко и держится за счет адгезии к кремнийорганическому гелеобразному герметику, как бы «плавает» в нем. Подобная конструкция позволяет не только исключить механические напряжения при термоциклировании, но и обеспечить автофокусировку в широком диапазоне температур окружающей среды. В собранном виде светодиоды XR имеют размеры 7х9 мм (ширина и длина) и 4,4 мм по высоте (см. чертеж на рис. 4). Встроенная линза обеспечивает угол излучения 90° для белого света, а также для красно-желтой области спектра, и 100° для сине-зеленых цветов. Корпус светодиода XR имеет один из самых лучших (если не лучший) в отрасли показатель по величине теплового сопротивления. Для светодиодов серии XR-E этот показатель составляет всего 8°С/Вт.

Рис. 4. Габаритный чертеж корпуса светодиода XR

Параметры светодиодов XR напрямую зависят от типа установленного в них кристалла. Как отмечалось выше, в настоящее время светодиоды семейств XR и XP выпускаются на основе кристаллов двух типов. Светодиоды более раннего выпуска выполнены на базе кристаллов меньшего размера, рассчитанных на относительно небольшие токи. Серии этих светодиодов имеют в названии букву C (XR-C, XP-C). Новые кристаллы отличаются увеличенной площадью, повышенной светоотдачей и могут работать на больших токах. Соответствующие им серии обозначаются буквой E (XR-E, XP-E).

Кроме размеров кристалла (электрические характеристики, тепловое сопротивление, интенсивность излучения и т.д.), серии XR-C и XR-E различаются также составом. Серия XR-C наиболее развита, в ее состав входят светодиоды всех основных цветов излучения, в то время как в составе серии XR-E отсутствуют светодиоды, работающие в красно-желтой области спектра. Основные технические характеристики светодиодов серий XR-C/XR-E белого и сине-зеленых цветов излучения приведены в таблице 1, а для XR-C красно-желтых цветов — в таблице 2. Обобщенные данные по интенсивности излучения светодиодов семейства XR приведены в таблице 3.

Таблица 1. Основные параметры светодиодов серий XR-C и XR-E (белый и сине-зеленые цвета)

Таблица 2. Основные параметры светодиодов серии XR-C (красно-желтые цвета)

Таблица 3. Интенсивность излучения светодиодов семейства XR

Необходимо сказать несколько слов об интерпретации информации, представленной в таблице 3. Внутри каждой цветовой группы светодиоды селектируются по интенсивности свечения на тестовом токе 350 мА. Каждая группа по интенсивности имеет строго определенные границы (минимальное и максимальное значения) и обозначается буквенно-цифровым кодом. В таблице 4 представлено распределение по группам для светодиодов XR-C/XR-E белого свечения.

Таблица 4. Группы по интенсивности для светодиодов семейства XR белого свечения

В таблице 3 для обозначения границ используются минимальные значения по группам. К примеру, для светодиодов серии XR-E холодного белого свечения указан диапазон по интенсивности от 80,6 до 107 люменов. Это означает, что данный диапазон включает группы по интенсивности от P4 (80,6…87,4 лм) до Q5 (107…114 лм). А для светодиодов XR-E зеленого свечения определена только одна группа с минимальной гарантированной интенсивностью излучения в 67,2 лм.

Данные в таблице 3 наглядно демонстрируют тот факт, что серия XR-E в целом значительно превосходит XR-C по светоотдаче и эффективности, причем на одном и том же токе — 350 мА. Также надо учитывать, что XR-E может работать на больших значениях тока, нежели XR-C. Из графика на рис. 5 видно, что при повышении величины прямого тока до 700 мА интенсивность свечения увеличивается в 1,5…1,7 раза по сравнению со значением тока 350 мА, а при увеличении тока до 1000 мА — примерно в 2,2 раза.

Рис. 5. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от прямого тока для
светодиодов серии XR-E

Тем не менее, не следует однозначно списывать со счетов серию XR-C. Во-первых, в серии XR-E отсутствуют светодиоды красно-желтых цветов. Во-вторых, если сравнивать по цене светодиоды двух серий с одинаковыми характеристиками, то окажется, что XR-C использовать выгоднее. Например, XRCWHT-L1-0000-00901 дает ту же минимальную интенсивность свечения на токе 350 мА, что и XREWHT-L1-0000-00901 (80,6 лм), но стоит примерно на 12% дешевле. Поэтому, если требуются светодиоды с красно-желтым цветом свечения или же не предполагается эксплуатировать их на токах больше 350…500 мА, то следует использовать XR-C.

Благодаря превосходным техническим характеристикам светодиоды семейства XR быстро завоевали популярность и получили широкое распространение в мире. Но, несмотря на это, компания CREE, похоже, не планирует дальнейшее развитие этого семейства. Возможно, это связано со сложной конструкцией корпуса и, как следствие, с относительно высокой стоимостью изделий. Новое поколение светодиодов XLamp семейства XP (рис. 6) при сравнимых технических показателях имеет стоимость примерно на 40% ниже по сравнению с аналогичными изделиями семейства XR.

Рис. 6. Светодиод семейства XP

Светодиоды семейства XP выпускаются в миниатюрных корпусах с габаритами всего 3,5х3,5 мм и высотой 2 мм (рис. 7). Основанием корпуса служит керамическая подложка, на которой устанавливается кристалл светодиода и линза. Как и другие представители XLamp, светодиоды XP имеют электрически изолированную площадку теплоотвода, что позволяет монтировать их непосредственно на радиатор без дополнительных изолирующих прокладок. Оптическая ось линзы светодиода проходит точно через геометрический центр корпуса, что улучшает совместимость и упрощает конструкцию линз вторичной оптики.

Рис. 7. Габаритный чертеж корпуса светодиода XP

Как и в случае XR, светодиоды семейства XP выпускаются на базе кристаллов двух типов. Соответственно, данное семейство в настоящее время содержит две серии светодиодов — XP-C и XP-E. На момент написания данной статьи обе серии включали светодиоды только белого цвета свечения, но в ближайшее время ожидается появление монохромных приборов в рамках серии XP-E. Серии различаются по максимальному рабочему току, тепловому сопротивлению и углу свечения. Основные технические параметры светодиодов серий XP-C и XP-E приведены в таблице 5.

Таблица 5. Основные технические параметры светодиодов серий XP-C и XP-E

Как следует из данных таблиц 1 и 5, семейства XR и XP очень близки по основным электрическим параметрам. Но по светотехническим характеристикам XR уступает XP. Светодиоды семейства XP в среднем имеют более высокие показатели эффективности и интенсивности свечения по сравнению с XR. Светодиоды серии XP-E обеспечивают световой поток в 114 лм на холодном белом свете при токе 350 мА (таблица 6), что в настоящее время является самым высоким показателем в отрасли.

Таблица 6. Интенсивность излучения светодиодов семейства XP

Как и в случае с XR, если не требуются предельные значения интенсивности и не предполагается работа на высоких значениях прямого тока, выгоднее использовать серию XP-C. Зависимость интенсивности свечения от тока для светодиодов XP практически такая же, как и для XR. График данной зависимости для серии XP-E приведен на рисунке 8.

Рис. 8. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от прямого тока для светодиодов серии XP-E

Как видно из графика, повышение прямого тока с 350 до 700 мА дает прирост интенсивности свечения примерно на 70%. Таким образом, светодиод XPEWHT-L1-0000-00E01, например, имеющий минимум светового потока в 114 лм при токе 350 мА, может теоретически обеспечить порядка 194 лм на токе 700 мА. Мы говорим «теоретически», так как все эти характеристики верны при температуре перехода 25°С, что на практике недостижимо. В реальных условиях температура кристалла будет значительно выше, что приведет к снижению его излучательной способности. Зависимость интенсивности излучения от температуры перехода имеет практически линейную форму. Для светодиодов серии XP-E при повышении температуры от 25 до 125°С интенсивность свечения снижается примерно до уровня 70% от номинала (рис. 9). Подобная зависимость характерна для всех светодиодов XLamp. Обычно светодиодные светильники проектируют так, чтобы температура перехода в рабочем режиме не превышала 80°С. Согласно графику на рис. 9, при температуре перехода в районе 75°С интенсивность свечения падает примерно до уровня 85%. Если вернуться к примеру с XPEWHT-L1-0000-00E01, то при данных условиях эксплуатации реальный световой поток на токе 700 мА будет порядка 165 лм, а не 194, как дает «теория» при 25°С.

Рис. 9. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от температуры перехода для светодиодов серии XP-E

Кроме того, необходимо помнить, что эксплуатация при высокой температуре перехода резко сокращает срок службы светодиода, ведет к деградации его излучательной способности. В связи с этим, при проектировании осветительной системы на базе мощных свето­диодов необходимо предусмотреть эффективную систему теплоотвода, позволяющую поддерживать температуру перехода в заданных пределах. На рисунке 10 приведена диаграмма, позволяющая определить допустимое значение прямого тока светодиода серии XP-E в зависимости от эффективности системы охлаждения и температуры перехода. Эффективность системы охлаждения выражена в единицах теплового сопротивления между p-n переходом кристалла светодиода и окружающей средой. Понятно, что чем меньше величина теплового сопротивления (и, соответственно, выше эффективность теплоотвода), тем выше допустимое значение тока при заданной температуре перехода. Например, если задать рабочую температуру перехода 100°С, то при общем тепловом сопротивлении системы 25°С/Вт прямой ток через светодиод не должен превышать 500 мА, а при снижении теплового сопротивления до значения 20°С/Вт можно поднять ток до 600 мА, увеличив тем самым интенсивность свечения. Если учесть, что собственное тепловое сопротивление светодиодов XP-E составляет 9°С/Вт, то в последнем случае тепловое сопротивление системы охлаждения (радиатора) не должно превышать 11°С/Вт.

Рис. 10. Максимально допустимый ток для светодиодов серии XP-E в зависимости от эффективности системы охлаждения и температуры перехода

Из данного примера становится ясно, что снижение собственного теплового сопротивления светодиода позволяет увеличить тепловое сопротивление радиатора и тем самым уменьшить его массо-габаритные показатели. Другими словами, чем меньше будет тепловое сопротивление светодиода, тем меньше будут размеры радиатора для его охлаждения, а следовательно, габариты и вес осветительной системы в целом. Компании CREE удалось создать светодиоды с рекордно низким значением теплового сопротивления. Это — светодиоды XLamp серии MC-E. Их тепловое сопротивление составляет всего 3°С/Вт!

Светодиоды серии MC-E (рис. 11) содержат четыре кристалла в одном корпусе.

Рис. 11. Светодиод серии MC-E

Кристаллы установлены на общей подложке, но имеют независимое друг от друга управление. 8-выводной корпус размерами 7х7,5 мм снабжен линзой на 110° и имеет изолированный теплоотвод. Чертеж корпуса светодиода серии MC-E приведен на рисунке 12.

Рис. 12. Габаритный чертеж корпуса светодиода серии MC-E

Светодиоды серии MC-E в основном находят применение в тех случаях, когда требуется очень мощный, но в то же время очень компактный источник света. Один светодиод MC-E способен обеспечить световой поток в 430 люменов на холодном белом при токе 350 мА на кристалл. Электрические и светотехнические характеристики светодиодов серии MC-E представлены в таблице 7.

Таблица 7. Характеристики светодиодов серии MC-E

Сверхъяркие светодиоды

К категории сверхъярких принято относить светодиоды, работающие на относительно небольших токах порядка нескольких десятков миллиампер (как и обычные, индикаторные светодиоды), но обладающие, как следует из названия, повышенной яркостью свечения. Сверхъярким светодиодам, в отличие от мощных, не требуется никаких систем теплоотвода, так как рассеиваемая ими мощность незначительна. Благодаря этому обстоятельству данная категория светодиодов может выпускаться в стандартных типовых корпусах для массового применения. В зависимости от типа корпуса, все сверхъяркие светодиоды CREE подразделяются на три большие группы.

К первой группе относятся светодиоды в стандартных корпусах круглого или овального сечения с двумя выводами (рис. 13).

Рис. 13. Сверхъяркие светодиоды в стандартном двухвыводном корпусе

Данная группа включает в себя 4 подгруппы, различающиеся диаметром и формой корпуса светодиодов — 3 мм круглые, 5 мм круглые, 4 мм овальные и 5 мм овальные. Первая подгруппа (серия 374) наиболее малочисленная, она включает светодиоды только белого свечения с тремя возможными углами свечения — 25, 35 или 65 градусов. Вторая подгруппа (5 мм круглые) намного более обширна, она включает светодиоды пяти серий (503, 512, 513, 534 и 535) с различными углами свечения, белого и монохромного излучения. Общие характеристики светодиодов круглого сечения диаметром 3 и 5 мм приведены в таблице 8.

Таблица 8. Характеристики 3 мм и 5 мм светодиодов в стандартном корпусе круглого сечения

Две последние подгруппы образуют светодиоды монохромного излучения с овальной линзой. Подгруппа 4 мм включает серию 4SM с углами излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно 100 и 45 градусов. Подгруппа 5 мм включает 2 серии — 5SM (с углами 100/40 градусов) и 566 (70/35 градусов). В таблице 9 представлена информация об основных характеристиках этих серий.

Таблица 9. Характеристики 4 мм и 5 мм светодиодов в стандартном корпусе овального сечения

Вторую группу образуют сверхъяркие светодиоды в корпусе типа P4. Это четырехвыводной корпус квадратного сечения размерами 7,6х7,6 мм с линзой. Данный тип корпуса широко используется производителями светодиодов, он также известен под названием «Пиранья» (рис. 14).

Рис. 14. Сверхъяркие светодиоды в корпусе Р4 (Пиранья)

Три серии светодиодов, выпускаемые в корпусе Р4, отличаются углами свечения и цветовой гаммой. Серии Р41 и Р42 имеют линзы круглого сечения, а серия Р43 — овальную. Основные параметры светодиодов данных серий представлены в таблице 10.

Таблица 10. Характеристики сверхъярких светодиодов в корпусе Р4 (Пиранья)

Последняя группа сверхъярких светодоиодов в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC) (рис. 15) отличается наибольшим разнообразием. В составе группы можно выделить светодиоды одного цвета (белого или монохромного излучения) и многоцветные (RGB), однокристальные и многокристальные, отличающиеся углами свечения, размерами и количеством выводов. Обширность группы не позволяет рассмотреть ее довольно подробно в рамках данного обзора (подробный обзор см. в статье Евгения Звонарева в этом же номере журнала). Поэтому ограничимся лишь кратким описанием состава серий.

Рис. 15. Сверхъяркие светодиоды в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC)

В таблице 11 приведены основные характеристики серий сверхъярких светодиодов в корпусах PLCC — цветовая гамма, размер корпуса и угол свечения.

Таблица 11. Серии сверхъярких светодиодов в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC)

Серия LN6 заслуживает особого внимания. Несмотря на то, что светодиоды этой серии относятся к категории сверхъярких, их параметры соответствуют мощным одноваттным приборам. Светодиоды выпускаются в шестивыводном корпусе для поверхностного монтажа размерами 5,0х5,0 мм и высотой 1,3 мм (рис. 16).

Рис. 16. Светодиод CLN6A

Цвета свечения — белый холодный (CLN6A-WKW) или белый теплый (CLN6A-MKW). Световой поток светодиодов при рабочем токе 300 мА может достигать величины 101,8 лм на холодном белом. Основные технические характеристики светодиодов CLN6A приведен в таблице 12.

Таблица 12. Характеристики светодиодов CLN6A

Следует также отметить, что стоимость светодиодов CLN6A существенно ниже, чем у мощных XLamp со сравнимыми характеристиками.

Новые разработки

Обзор светодиодной продукции CREE будет неполным, если не упомянуть о новых разработках компании, появление которых ожидается в ближайшее время.

В первую очередь следует рассказать о дальнейшем развитии семейства XP. Серия XP-E пополняется светодиодами монохромного излучения. В состав линейки войдут светодиоды шести цветов свечения — глубокий синий (450…465 нм), синий (465…485 нм), зеленый (520…535 нм), янтарный (585…595 нм), красно-оранжевый (610…620 нм) и красный (620…630 нм). Новые светодиоды будут иметь угол излучения 130°, они рассчитаны на максимальные рабочие токи от 700 до 1000 мА и имеют высокие значения светового потока при токе 350 мА: 100 лм для зеленого, 51,7 лм для янтарного и красного, 56,8 лм для красно-оранжевого и 30,6 лм для синего.

В рамках семейства XP появится новая серия светодиодов с рекордными показателями по эффективности и интенсивности свечения. Светодиоды серии XP-G будут выдавать световой поток в 135 лм при токе 350 мА и 335 лм при токе 1000 мА. Конструкция корпуса новых приборов аналогична серии XP-E, но обеспечивает более низкое тепловое сопротивление — 5,5°C/Вт. Светодиоды серии XP-G будут иметь линзу с углом излучения 125° и низкое значение прямого напряжения на переходе (3,3 В при токе 1000 мА). Цвет свечения новых приборов будет белый холодный в диапазоне 8300К…5000К.

В ближайшее время начинается производство четырехцветных светодиодов серии MC-E. Новое изделие содержит четыре кристалла синего, зеленого, красного и белого свечения. Будут выпускаться два варианта, отличающиеся цветовой температурой белого света — 6500К (холодный) или 4000К (нейтральный). Светодиод выполнен в 8-выводном корпусе с крайне низким тепловым сопротивлением — всего 3°C/Вт, снабжен линзой с углом излучения 115° и обеспечивает суммарный световой поток до 500 лм при токе 700 мА на кристалл.

Заключение

Широкий ассортимент светодиодной продукции, выпускаемой компанией CREE, и ее великолепные характеристики дают возможность разработчикам светотехнических решений реализовать свои самые смелые творческие замыслы. Трудно себе представить светотехническое изделие, где нельзя было бы применить что-либо из линейки светодиодов CREE. Для систем освещения наилучшим образом подойдут светодиоды XLamp (в первую очередь семейства XP), для декоративной и интерьерной подсветки можно использовать сверхъяркие светодиоды в корпусах PLCC, для создания светодиодных экранов, информационных и рекламных панелей, светящихся вывесок и знаков прекрасно подходят светодиоды в стандартных корпусах (преимущественно с овальными линзами), а в автомобилестроении уже стало стандартом изпользование светодиодов в корпусах типа «пиранья» для изготовления фонарей и сигналов поворота.

Продукция CREE пользуется огромным спросом во всем мире. Нет никаких сомнений в том, что и в нашей стране интерес к этой продукции будет не менее велик и отечественные производители светотехнических изделий по достоинству оценят превосходные характеристики и высокое качество светодиодов компании CREE.

Источник