Вы находитесь здесь: Главная > Светодиоды > Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Статья посвящена беспристрастным и независящим исследованиям массивных светодиодов компании CREE для внедрения в освещении, проведенным в лаборатории &#171-Л. И.С. Т&#187-. Представлен подробный анализ результатов измерений черт последних семейств XLamp XP-E/XP-G/XM-L, также сравнительные данные со спецификациями производителя. Данная информация может быть полезной как для потребителей обозначенных типов устройств, так и для юзеров, стоящих перед выбором производителя светодиодов для использования в собственной продукции.

Точка зрения

С момента возникновения на русском рынке твердотельной светотехники компания CREE упоминается в соответственных кругах намного почаще других узнаваемых фаворитов промышленности светодиодов и излучающих кристаллов. Не стал исключением и реальный журнальчик, в каждом выпуске которого уже обычно имеется статья о продукции CREE. Всюду не один раз отмечается особенный, свой стиль как продукции этой компании, так и средств ее продвижения на рынке. За время активной деятельности компании светодиоды CREE снискали популярность и признание собственных больших черт, подтверждаемых огромным количеством реализованных проектов, отзывами потребителей и применением излучающих кристаллов другими известными производителями в собственных устройствах. Но, как показала практика, &#171-эхо&#187- лабораторных достижений CREE не так и стремительно доходит до потребителя в виде продукции с когда-то обещанными высочайшими чертами. Но даже это событие не ослабляет доверия потребителя к качеству и надежности узнаваемых светодиодов, выращенных на подложке SiC, хотя уже, в главном, переносимых на Si, в особенности в Рф, так привыкшей в ближайшее время к всесторонней &#171-неоднозначности&#187- гарантируемых характеристик хоть какого продукта.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lЕще есть один принципиальный штришок в &#171-почерке&#187- продукции CREE — преемственность главных свойств от более ранешних типов светодиодов к современным. И если развивать данную тему, то можно сказать, что на определенном отрезке времени, в течение которого происходит развитие конструкции и характеристик семейства массивных светодиодов, CREE действует несколько прямолинейно. Со стороны кажется, что эволюция топологии и дизайна излучающих кристаллов происходит по одной схеме, но ясно, что это не может употребляться в настолько широком спектре плотностей тока и размеров самих кристаллов. Хотя здесь тяжело утверждать совершенно точно: ведь хоть какой продукт в производственном выполнении всегда упирается в компромисс цены, технологичности и больших многофункциональных и высококачественных характеристик. Означает, и пристальный посторонний взор возможно окажется не всегда доходящим до корней происходящего процесса. Потому комфортно разглядеть эту эволюцию на уровне беспристрастных технических черт, и уже по результатам этого рассмотрения сформировать собственное мировоззрение. Последнему и посвящена реальная работа, объединившая внутри себя подробные исследования характеристик нескольких типов самых современных светодиодов CREE, созданных для использования в светотехнических устройствах.

Лабораторные методики и исследования светодиодов

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lДля более корректного сравнения черт исследуемых светодиодов все типы были выбраны с одним излучающим кристаллом. В данном случае физика работы светодиода как устройства будет схожа с точностью до различия в термическом сопротивлении корпусов и топологии кристаллов. Вместе с оценкой функциональности ставилась задачка сопоставления заявленных и приобретенных при исследовании характеристик. Актуальность такового сопоставления за долгие и длительные годы продвижения CREE в Рф, как ни удивительно, совсем не снизилась. А если гласить о возникновении нового продукта, то даже значительно обострилась. Часто только только разница в заявленном и приобретенном является предметом разногласий, поэтому как многие вопросы свойства светодиодов в большинстве собственном инженерами CREE уже решены. Это подтверждается огромным количеством исследовательских работ и деградационных испытаний [1].

Одними из первых светодиодов из арсенала CREE, реально приблизившихся к отметке 100 лм с 1-го светодиода (при потребляемой мощности около 1 Вт), стали семейства XLamp XP-E и XLamp XP-G. Их внешний облик показан на рис. 1.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lРис. 1. Светодиоды CREE: а) XLamp XP-E WHT — б) XLamp XP-G WHT

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lЭта серия стала комфортной для внедрения вторичной оптики, линз-насадок, групповых линз из-за значительно наименьших размеров корпусов по сопоставлению с прошлыми моделями. Но существенно уменьшить размеры самого светящего тела светодиода (в виде кристалла и кремнийорганической линзы) не представляется вероятным из-за размеров самих кристаллов, а конкретно это событие и является условием высочайшей эффективности работы короткофокусной оптики. И, все же, уже известны светотехнические изделия на базе этих светодиодов, разработанные и для уличного освещения, и для офисного. Применение этой серии позволило получать эффективность таких осветительных приборов прямо до 85 лм/Вт, что на сей день считается высочайшим показателем и поводом для массового внедрения. Но, кроме эффективности, светодиоды и устройства на их базе характеризуются целым комплексом характеристик, которые в разной степени могут быть обеспечены этой линейкой устройств.

Как и в прежних исследовательских работах, эталоны прошли измерения по целому комплексу черт, более 30 из которых помещены в таблицу 1. Сначала, необходимо подчеркнуть довольно высочайшее приближение приобретенных значений характеристик к заявленным. Самым увлекательным, естественно, является световой поток, который, в главном, отличается от &#171-виртуальных&#187- критерий спецификации, фактически не реализуемых ни одним из потребителей (при температуре активной области кристалла T = +25 &#176-C), менее чем на 10% в сторону уменьшения. Вообщем, что касается светового потока и световой эффективности, то, навряд ли стоит указывать область несоответствия: все выставленные измерения подтверждают, что она всегда &#171-отрицательная&#187-, другими словами значения этих характеристик всегда ниже задекларированных.

Таблица 1. Характеристики светодиодов типа XLamp XP-E WHT и XLamp XP-G WHT

Тип светодиода XPEWHT-L1-0000-00CE5 5F Q4 XPGWHT-L1-3D0-R3-0-01 Характеристики (режим 350 мА) Приобретенные (при Tj = +50 &#176-C) Расчет по РСТ (при Tj = +50 &#176-C) Норма по D. S. (при Tj = +25 &#176-C) Приобретенные (при Tj = +50 &#176-C) Расчет по РСТ (при Tj = +50 &#176-C) Норма по D. S. (при Tj = +25 &#176-C) Мощность излучения, Вт 0,298 0,3733 Световой поток, лм 89,52 94 100-107 111,43 115 122-130 Сила света наибольшая, кд 29,31 32,72 Сила света осевая, кд 28,97 32,66 Освещенность по оси на расстоянии 2 м, лк 7,17 8,18 Сила излучения наибольшая, Вт/ср 0,096 0,1095 Угол излучения 2Q0,5Iv, град 0-0 114,87 115 126,71 125 0-45 116,27 115 123,66 125 45-0 115,69 115 127,79 125 средний 2Q0,5Iv 115,61 115 126,05 125 Угол излучения 2Q0,1Iv, град 168,13 173,62 Потребляемый ток, A 0,35 0,35 0,35 0,35 Напряжение питания, В 3,068 3,12 3,2 2,896 2,94 3,0 Потребляемая мощность, Вт 1,074 1,09 1,12 1,014 1,03 1,05 Световая эффективность, лм/Вт 83,37 86,2 89-95 109,93 111,7 117-124 Температура точки пайки Tsp, &#176-С 40,1 40 15 43,2 43 18,7 Фотометрическое отношение, кд/клм 327,4 293,6 КПД светодиода, % 27,72 36,83 Спектральная световая эффективность, лм/Вт 301,3 298,8 Энергетическая освещенность по оси на расстоянии 2 м, Вт/м2 0,02 0,02 Длина волны наибольшая, нм 453,5 450 Длина волны центроидная, нм 575,5 558 Ширина диапазона излучения по уровню 0,5Р, нм 206 210 166 180 Ширина диапазона излучения по уровню 0,1Р, нм 295,5 300 275 280 Координаты цветности X 0,369 0,375 0,333 0,35 Y 0,356 0,368 0,327 0,348 Z 0,276 0,34 Толика ОСПЭЯ относительно V(l), % 62,3 46,9 Коррелированная цветовая температура (ССТ), K 4180,4 4000 5455,1 4800 Цветовая температура по Планку (приведенная), K 3627,5 4561

Но для устранения казуса &#171-виртуальности&#187- данных в &#171-даташитах&#187- о световом потоке, силе света и прямом напряжении, зависящих от температуры, инженерами CREE выдумана программка расчетов характеристик светодиодов зависимо от различных температурных критерий их использования (РСТ, [2]). Можно выбирать как условие саму температуру р-п-перехода, тогда все биновые композиции будут соответствовать спецификации, или указывать температуру точки пайки — Трр, тогда программкой в расчет будут браться значения термического сопротивления переход-корпус и температура р-п-перехода будет вычислена уже с учетом этого сопротивления. В программке употребляются &#171-зашитые&#187- в нее зависимости светового потока от температуры р-п-перехода, и дальше, в согласовании с ними, рассчитывается окончательное значение потока. Потому, если при использовании светодиода речь не идет об отрицательных температурах среды, то все, что больше +20.. .+22 &#176-C, уже не будет соответствовать спецификации. Совсем понятно, что такая ситуация находится в 99% осветительных приборов на базе светодиодов. Но программка РСТ очень комфортна для проектирования светотехнических и электронных характеристик устройств на светодиодах. Оценив термический режим собственного грядущего изделия, разработчик может с ее помощью стремительно высчитать нужные характеристики светодиодов и избрать их тип и биновую комбинацию для формирования заказа. В этом пособничестве потребителю компания CREE затмила и обогнала других, компенсируя тем неловкие коммерческие ходы с непонятными цифрами в &#171-даташитах&#187-. Предстоящим развитием обоюдного осознания CREE и ее потребителя стал переход к формированию характеристик спецификаций при температуре +85 &#176-C (в новых светодиодах типа XLamp® MT-G EasyWhite™), что позволит рассчитывать свойства светотехнических устройств без дополнительных программ.

И, все же, как можно созидать из таблицы 1, даже эти расчеты все таки малость &#171-не дотянули&#187- до реальных значений потока. Но если быть снисходительными, то можно простить эту &#171-недотяжку&#187- в несколько люменов и признать, что зыбучее соответствие заявленным значениям светового потока и эффективности у семейства светодиодов XLamp XP-E и XP-G было получено. Необходимо подчеркнуть также, что светодиоды XLamp XP-G смело перескочили отметку &#171-100&#187- в обеих упомянутых номинациях. Можно даже выразить надежду на стабильность этого параметра при предстоящем производстве, а не только лишь в &#171-образцовом&#187- варианте.

Другие характеристики также оказались близки к правде, и если большая часть и не указывается в спецификации, то, по последней мере, находится в логической связи и потому не вызывает колебаний в корректности. Комментировать их нет надобности, обо всех тщательно скажет таблица 1. Есть только только несколько моментов с колориметрическими и спектральными чертами. Это касается неравномерности координат цветности (коррелированной цветовой температуры) по углу излучения светодиода. Но к этой дилемме также стоит относиться философски, так как данная &#171-штука&#187- имеется у продукции CREE, что именуется, &#171-с рождения&#187- и можно только констатировать разную степень ее проявления в том либо ином продукте. Тут находится одно очень принципиальное событие исходя из убеждений метрологии и корректности декларирования цветности белоснежных светодиодов на базе люминофоров и кристаллов голубого цвета излучения. Надпись в &#171-даташите&#187- в виде присвоенного тому либо иному светодиоду значения цветовой температуры (бина по координатам цветности) следует читать так: в хоть какой точке пространственного рассредотачивания силы света (фотометрического тела) светодиода цветовая температура не может выходить за рамки, ограниченные этим двучлен (разбросом значений цветовой температуры). Это утверждение содержит важную логику: колориметрические характеристики должны обеспечиваться во всем пространстве, независимо от угла наблюдения, и не иметь несоответствия, даже если идет речь о потоке, заключенном образующей телесного угла в 1&#176-, являющейся условием &#171-стандартного наблюдающего&#187- МКО. И этот 1&#176- возможно окажется где угодно, в хоть какой точке полусферы излучения светодиода, а наблюдение с этой точки будет для глаза наблюдающего смотреться как свет другого цвета относительно других точек наблюдения. В этом и состоит принцип сортировки и разделения на различные ранки по колеру, а неравномерность сверх допустимого (выход за рамки бина) сводит на нет такую сортировку и всю ее идею полностью. Потому утверждения неких российских профессионалов &#171-от метрологии&#187- о том, что цветность нужно определять &#171-по сгустку&#187-, другими словами при условии смешивания всего излучения и измерении его характеристик как среднего значения из всего суммарного светового потока, в корне некорректны. Глаз наблюдающего интегрирует поток исключительно в телесном угле, соответственном образующей его в 1&#176-, а не в 2&#960- ср. А конкретно такие измерения, обычно, и происходят в промышленных лабораториях производств, имеющих стандартный набор метрологических средств в виде сферического интегратора (фотометрического шара), в каком сразу измеряются и световой поток, и координаты цветности. Соответственно, выход цветности за рамки, определенные ранком, хоть даже и в одной-единственной точке места излучения светодиода, справедливо считается несоответствием этому ранку. Отсюда и недопонимание трудности либо &#171-создание вида&#187- ее недопонимания. Кстати, сортировочная машина на конвейере, обычно, также содержит в виде средства измерения сферический интегратор, потому и бин по цветовой температуре может совсем не соответствовать реальной цветности в большинстве точек фотометрического тела. Неважно какая оптика ухудшает это событие, потому с применением линз неравномерность вырастает. Но применительно к изучаемым светодиодам, не содержащим настолько важной оптической системы, можно сказать, что неравномерность колориметрических характеристик по углу излучения не имеет чертовских размеров, хотя и очевидно &#171-выпадает&#187- за границы, ограниченные в &#171-даташите&#187-.

На графиках рис. 2 можно увидеть, что по углу излучения от оси (0-0) до практически прямого угла (0-80) цветовая температура составляет от 500 до 800 К зависимо от типа светодиодов. Прямые, характеризующие зависимость координат цветности от угла излучения на рис. 2а, с расположением точки ±45 в их середине (у светодиодов XLamp XP-E), либо значения цветовой температуры на рис. 2б свидетельствуют о примерно линейном изменении этих характеристик зависимо от угла наблюдения и таком же рассредотачивании толикой интегрального светового потока соответственной цветности. Потому значения характеристик в этой точке могут считаться паспортными. Если возвратиться к таблице 1, то можно увидеть, что у светодиодов XLamp XP-E наблюдается фактически полное совпадение (4180 и 4000 К), а у устройств XLamp XP-G заявленная цветовая температура возникает лишь на последних углах обзора, а в центре значительно выше (5455 К против 4800 заявленных). В итоге это событие позволяет сделать последующий вывод: если производитель декларирует некоторую световую эффективность при определенной цветовой температуре, то при условии конфигурации последней эффективность уже не будет соответствовать заявленной. В случае с исследуемыми эталонами результат вышел опять в пользу производителя: цветовая температура выше, выше и эффективность. А это означает, что если все привести к заявленному (другими словами понизить цветовую температуру), то не будет тех больших характеристик, которые вышли в итоге исследования, а светодиоды, чуть &#171-дотянувшие&#187- до &#171-даташита&#187- по световому сгустку, очевидно не достигнут его.

Рис. 2. Угловое рассредотачивание колориметрических черт светодиодов семейства XLamp XP-E и XLamp XP-G: а) координаты цветности — б) цветовая температура и спектральная световая эффективность зависимо от угла излучения

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lИзменение значения спектральной световой эффективности (ССЭ) (рис. 2б), пропорциональное изменению диапазона излучения зависимо от угла наблюдения (рис. 3), указывает, что у светодиодов XLamp XP-G, кроме линейного уменьшения толики голубого к последним углам, меняется (имеется нелинейность) к тому же диапазон излучения длинноволновой, люминофорной части. Это подтверждается и нелинейной формой зависимости ССЭ для XLamp XP-G на графике рис. 2б.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Рис. 3. Относительный спектральный состав излучения светодиодов CREE типа XLamp XP-E и XLamp XP-G зависимо от угла направления излучения (указан на сноске)

Принципиальная часть программки РСТ посвящена электронным чертам. Исходя из расчетов прямого напряжения светодиода, основанных, как говорилось выше, на его зависимости от температуры р-п-перехода, получают значения потребляемой мощности и световой эффективности. Потому по результатам измерений прямого напряжения, выполненным в исследовании, можно косвенно судить о том, как расползаются расчеты при помощи программки и какова действительность, имеющаяся в сделанных светодиодах. Если опять обратиться к таблице 1, то можно увидеть, что у обоих типов светодиодов рассчитанные при помощи РСТ прямые напряжения при приведенных там температурах точки пайки отличаются приблизительно на 50 мВ (приобретенные значения ниже расчетных). Это гласит или о том, что настоящая температура активной области кристалла примерно на 15-20 &#176-С выше рассчитанной, или о том, что прямое напряжение светодиода при +25 &#176-C ниже 3,2 В, обозначенных в даташите.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lВозможно, разработчики дали эту разницу падению напряжения на контактных проводниках, местах их приварки и т. д., а может, просто заложили в расчеты несоответствующее значение термического сопротивления. Так либо по другому, наше исследование выявило этот момент, и он может быть применен для корректировки расчетов характеристик программкой РСТ.

Продолжением и развитием конструктивных и идеологических начинаний, выполненных в светодиодах серий XLamp XP-E и XLamp XP-G, является новинка — мощнейший однокристальный светодиод XLamp XM-L, способный, судя по спецификации, работать даже при 3000 мА. Внешний облик его показан на рис. 4.

Рис. 4. Светодиоды CREE типа: а) XLamp XM-L WHT &#171-теплый белоснежный&#187— б) XLamp XM-L WHT &#171-холодный белоснежный&#187-

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lТак как все характеристики этих светодиодов в спецификации указаны в режиме работы при токе 700 мА, исследования и расчеты велись при 2-ух значениях прямого тока: 0,7 и 0,35 А. Тем можно ассоциировать свойства этой серии светодиодов с прошлыми типами, характеристики которых нормированы при 350 мА.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lДаже при беглом исследовании таблицы 2, где показаны все результаты измерений и данные спецификаций, можно прийти к выводу, что приборы этой серии значительно превосходят собственных предшественников по многим позициям. Тут уже не дискуссируется просто значение 100 лм/Вт, оно имеется даже при 700 мА, не говоря уже про 350. Соответственно, значение светового потока при 700 мА &#171-переваливает&#187- за 200 лм. Возможно, такие характеристики на фоне прошлых почти все могут позволить простить — даже то, что неких опять &#171-не хватает&#187- до священных значений в спецификации, но все таки параллельный анализ будет уместен.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lТаблица 2. Характеристики светодиодов типа XLamp XM-L WHT &#171-теплый белоснежный&#187- и &#171-холодный белоснежный&#187-

Тип светодиода Прохладный белоснежный XMLAWT-0-T60-2S0-00-0001 Теплый белоснежный XMLAWT00-000-000-00LT30E7-7C Характеристики I Приобретенные (при T j= +36&#176-C) Рассчет по РСТ (при T j= +36&#176-C) Приобретенные (при T j= +54&#176-C) Рассчет по РСТ (при T j= +54&#176-C) Норма по D. S. (при T j= +25&#176-C) Приобретенные (при T j= +38&#176-C) Рассчет по РСТ (при T j= +38&#176-C) Приобретенные (при T j= +54&#176-C) Рассчет по РСТ (при T j= +54&#176-C) Норма по D. S. (при T j= +25&#176-C) Режим I, мА 350 350 700 700 700 350 350 700 700 700 Мощность излучения, Вт 0,457 0,85 0,347 0,653 Световой поток, лм 136,37 141 253,79 262 280-300 106,75 110 200,62 206 220-240 Сила света наибольшая, кд 44,35 83,13 35,06 65,75 Сила света осевая, кд 44,33 82,88 35,04 65,64 Освещенность по оси на расстоянии 2 м, лк 11,1 20,8 8,75 16,4 Сила излучения наибольшая, Вт/ср 0,149 0,278 0,114 0,214 Угол излучения 2Q0,5Iv, град 0-0 117,91 116,99 125 117,04 116,58 125 0-45 118,37 117,78 125 116,35 115,81 125 45-0 117,21 116,65 125 117,04 116,47 125 средний 2Q0,5Iv 117,83 117,14 125 116,81 116,29 125 Угол излучения 2Q0,1Iv, град 162,85 162,58 163,84 163,5 Потребляемый ток, A 0,35 0,35 0,7 0,7 0,7 0,35 0,35 0,7 0,7 0,7 Напряжение питания статическое, В 2,861 2,73 2,989 2,81 2,9 2,764 2,73 2,845 2,81 2,9 Напряжение питания импульсное, В 2,898 2,77 3,018 2,9 2,9 2,787 2,77 2,891 2,9 2,9 Потребляемая мощность, Вт 1,014 0,96 2,092 1,97 2,03 0,98 0,96 1,99 1,97 2,03 Световая эффективность, лм/Вт 136,19 146,9 121,30 133 138-148 110,35 114,60 100,74 104,6 108-118 Температура точки пайки Tsp, &#176-С 33,6 34 48,8 49 20 35,8 36 48,7 49 20 Фотометрическое отношение, кд/клм 325,3 327,6 328,4 327,7 КПД светодиода, % 45,05 40,64 35,61 32,78 Спектральная световая эффективность, лм/Вт 298,57 296,07 307,63 302,56 Энергетическая освещенность по оси на расстоянии 2 м, Вт/м2 0,03 0,06 0,02 0,04 Длина волны наибольшая, нм 442,5 442,5 604,5 604 Длина волны центроидная, нм 538,5 534,5 593 592 Ширина диапазона излучения по уровню 0,5Р, нм 20,5 20,5 23 224 223,5 220 Ширина диапазона излучения по уровню 0,1Р, нм 237 235 250 304,5 304 300 Координаты цветности X 0,301 0,299 0,325 0,423 0,42 0,442 Y 0,303 0,301 0,355 0,383 0,378 0,415 Z 0,396 0,4 0,194 0,202 Толика ОСПЭЯ отн. V(l), % 30,48 30,01 69,82 67,9 Коррелированная цветовая температура (ССТ), K 7630,7 7652,7 5900 3055,8 3072,4 3000 Цветовая температура по Планку (приведенная), K 7142 7149 2854,5 2842,3

О степени соответствия приобретенных значений светового потока и эффективности расчетам и декларациям сладкоречиво молвят 1-ые строчки таблицы 2. Результаты и выводы подобны приведенным по предшествующим типам светодиодов. Но по каким-то непонятным причинам углы излучения по уровню 0,5Iv max у обоих типов светодиодов недобирают практически 10&#176- относительно &#171-даташита&#187-. Навряд ли это некоторое суровое стратегическое несоответствие, но обычно угловые свойства выдерживаются продукцией CREE всегда. Сказаться таковой недостаток может только при проектировании вторичной оптики либо расчетов каких-нибудь особых диаграмм углового рассредотачивания силы света, к примеру для уличного освещения.

Если двигаться вниз по характеристикам, помещенным в таблице 2 (где указаны электронные свойства), то можно увидеть, что там имеется два типа измеренного прямого напряжения: в импульсном режиме и в статическом. Это измерение делает косвенную оценку температурного режима работы излучающего кристалла независящей от расчета программки РСТ и бина светодиода по напряжению. Таким макаром, приобретенные значения напряжения оказываются: одно — при температуре кристалла Tj = +25 &#176-C, как в спецификации (импульсный режим), другое — определенное по формуле:

Тsр = Tj+Rt,

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lгде Tj — температура р-п-перехода +25 &#176-C, Rt — термическое сопротивление р-п-переход-корпус 2,5&#176-/Вт (&#171-даташит&#187-).

В случае режима 350 мА, когда светодиод потребляет мощность ровно 1 Вт (из данных измерений), перегрев активной области кристалла должен составить 2,5 &#176-C, что будет соответствовать уменьшению прямого напряжения приблизительно на 7-8 мВ. Если учитывать температуру точки пайки, приведенную в таблице 2, то можно увидеть, что разница в прямом напряжении составляет как раз величину, эквивалентную разности температур, плюс приходящиеся 7-8 мВ на термическое сопротивление. Ситуация повторяется и при измерении напряжений в режиме 700 мА (при поправке на подобающую при всем этом потребляемую мощность). Это свидетельствует о правильности обозначенного значения термического сопротивления, а означает, и расчетов всех величин по программке РСТ. Соответственно, рассчитанные значения светового потока и эффективности должны быть достоверными и не совпали в реальных исследовательских работах не из-за неправильного расчета, а конкретно из-за фактической недостачи того либо другого параметра. Но, как и в варианте с прошлыми типами образцов, несоответствия не настолько значительны (наименее 10 лм по световому сгустку) и на их также можно закрыть глаза, списав на погрешность измерений. Еще большее расхождение имеется только по световой эффективности (доходит до 15 лм/Вт) — и то лишь на огромных токах.

А вот с цветностью у XLamp XM-L WHT прохладного белоснежного цвета имеются значительные расхождения. Если следовать описанным ранее выкладкам, то приобретенные в исследовании световые эффективности конкретно для этого цвета практически должны быть значительно выше. Это разъясняется тем, что коррелированная цветовая температура превосходит заявленную практически на 2000 К. Соответственно, значение эффективности излучения при таковой цветности будет на 10-15% больше, а с учетом приобретенных значений (которые ниже заявленных на 12% (табл. 2)) несовпадение с &#171-дата-шитом&#187- в сторону уменьшения составит около 25%. А это уже осязаемо.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lДальше следует провести аналогии и с неравномерностью координат цветности по углу излучения. Эти зависимости приведены на рис. 5.

Набросок 5. Угловое рассредотачивание колориметрических черт светодиодов семейства XLamp XM-L WHT (&#171-теплый белоснежный&#187- (ТБ) и &#171-холодный белоснежный&#187- (ХБ)): а) координаты цветности — б) цветовая температура и спектральная световая эффективность зависимо от угла излучения

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lМожно увидеть, что отраженные и в таблице 2, и на графике рис. 5б значения цветовой температуры теплого белоснежного фактически не имеют зависимости от угла излучения и плотности тока через кристалл и вприбавок совпадают с &#171-даташитом&#187-. Тут можно констатировать полное соответствие. Зато XLamp XM-L WHT в прохладном белоснежном варианте занимает сходу несколько ранков по координатам цветности зависимо от угла наблюдения. Разброс координат составляет по X — до 0,4, по Y — до 0,9 (рис. 5а), значение разброса ССЭ составляет около 60 лм/Вт. Для наглядности рассуждений приведен рис. 6, на котором показаны относительные спектральные рассредотачивания светового потока при разных углах излучения. Необходимо отметить высшую стабильность длинноволновой, люминофорной части диапазона, которая оказалась полностью независящей от угла наблюдения, а означает и от положения производящего его люминофора на плоскости излучающего кристалла. Соответственно, все конфигурации цветности такового нрава тут связаны только с геометрией прохождения лучей от кристалла через люминофорное покрытие, которое определяет &#171-весовую&#187- долю голубого в общем диапазоне определенного направления излучения. В таких случаях молвят: &#171-Так и должно быть&#187-.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lРис. 6. Относительный спектральный состав излучения светодиодов CREE XLamp XM-L WHT: ТБ и ХБ зависимо от угла направления излучения (указан на сноске)

Но если откинуть сведения о спектральном составе и связанных с этим несоответствиях с &#171-даташитом&#187- и направить внимание на значение КПД светодиодов (табл. 2), показывающее эффективность преобразования электроэнергии в свет, то можно увидеть, что уже в белоснежном свете оно составляет величину более 45% при плотности тока около 40 А/см2 и около 40% — при 75 А/см2. Соответственно, без люминофора это значение составит более 50%. На сей день это очень высочайший показатель КПД работы гете-роструктуры при таких плотностях тока и всей конструкции излучающего кристалла, с его внутренними отражениями и неуввязками наружного квантового выхода.

Выводы

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lВ итоге проведенных исследовательских работ были получены подробные реальные свойства светодиодов CREE типа XLamp XP-E WHT, XLamp XP-G WHT и XLamp XM-L WHT. В той либо другой степени результаты измерений приблизились к заявленным в спецификациях значениям. Но не только лишь задачка сопоставления стояла перед исследователями: энтузиазм представлял сам факт анализа данных со настолько высочайшими фотометрическими чертами образцов. Необходимо подчеркнуть, что, судя по приобретенным чертам, компании CREE удалось достигнуть одних из самых больших на сей день характеристик эффективности преобразования электронной мощности в свет. И, хотя световая эффективность составляет уже более 100 лм/Вт при больших плотностях тока (до 80 А/см2), а значение светового потока 1-го светодиода при всем этом уже перешагнуло за 200 лм, все таки остались в новеньком приборе XLamp XM-L некие прежние, переходящие от продукта к продукту и классические для CREE &#171-ложки дегтя&#187-. Как было сказано выше, это значимая неравномерность колориметрических черт зависимо от угла излучения, влекущая за собой изменение среднего, интегрального значения коррелированной цветовой температуры излучаемого светового потока.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lНесколько слов стоит сказать и о способности светодиодов типа XLamp XM-L работать при больших плотностях тока (по данным спецификации — до 3000 мА). Применение излучающего кристалла с большой площадью р-п-перехода предъявляет особенные требования к топологии контактов на его поверхности и соответственному рассредотачиванию напряженности приложенного к кристаллу наружного электронного поля. Тут вся схема рассредотачивания потенциала работает как система параллельного включения секторов кристалла (эквивалентных отдельным диодикам) с отличающимися значениями прямого напряжения [3]. Совсем понятно, что из-за этого всегда имеется неравномерность плотности тока по площади р-п-перехода либо кристалла. Соответственно, с повышением общего прямого тока через кристалл (прямого приложенного напряжения) неравномерность плотности тока существенно возрастает, что, обычно, и приводит к деградационным явлениям вообщем, а сначала — у секторов с огромным ее значением [3]. При этом в [3] определено, что значения неравномерности могут доходить до нескольких раз. Имея в виду все произнесенное, топологию контактов излучающего кристалла и вариант подсоединения его контактными нитями, показанный на рис. 4, можно прийти к выводу о том, что по всем трем имеющимся проводникам протекает ток различной плотности. В итоге существует теоретическая возможность того, что при определенном суммарном его значении ток перераспределится меж нитями так, что одна из их просто не выдержит и расплавится в самом слабеньком месте. Дальше, по степени и в пропорции рассредотачивания потенциала по площади кристалла, соответственно перераспределится плотность тока и в других нитях, при этом значение прямого тока в сумме остается неизменным. Это одномоментно повлечет за собой последовательное перегорание оставшихся нитей как принявших всю нагрузку на себя, и общая цепь питания светодиода прервется.

Возможно, этот сымитированный сценарий развития ситуации с питанием светодиода завышенным током не раз подвергся рассмотрению инженерами CREE и очень учтен в конструкции, но, как указывает приведенное рассуждение, его реальное воплощение полностью может быть. А может, эту последовательность событий им еще только предстоит учитывать…

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lСтоит также отметить, что выставленные результаты исследовательских работ в основном подтвердили особенность продукции производства CREE — никогда не достигать заявленных значений светового потока и световой эффективности. И хотя в нашем случае было получено малое расхождение (сопоставимое с точностью измерений), все таки потребителю еще приятнее иметь несколько &#171-лишних&#187- люменов к значению в &#171-даташите&#187-. И, как ни феноминально, конкретно это как раз и станет значимым конкурентноспособным преимуществом, в отличие от неизменного сопоставления состояния дел с весами рыночных торговцев, которые непременно покажут, что вес 1-го литра воды — 1,5 кг.

В заключение следует выделить, что, невзирая на определенные моменты (в природе ничто не лишено недочетов), новый светодиод XLamp XM-L вобрал в себя все научно-производственные заслуги компании CREE, и, непременно, является принципиальным звеном в развитии последующих поколений массивных светодиодов для освещения.

Литература

Никифоров С. Г. Если б юность знала, если б старость могла // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 6.

www. cree. com.

Никифоров С. Г., Сушков В. П. Способ контроля возможной степени деградации черт светодиодов на базе жестких смесей AlGaInN // 5-я Всероссийская конференция &#171-Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы&#187-. Физический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова. Москва, 31 января — 02 февраля 2007 г.

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-l

Скачать статью в формате pdf

Другие статьи по этой теме:

Средства тестирования, измерения и поверки

Ученью — свет. Лучше светодиодный

Редакция C&#38-T Media приглашает создателей к сотрудничеству

Рекламодателям журнальчика Полупроводниковая светотехника

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lАнонсы издательства

Светодиодные осветительные приборы

Уникальная светодиодная лампа от ГК &#171-Оптоган&#187-

Исследования параметров светодиодов cree xlamp xp-exp-gxm-lНовинка «ЭкспоЭлектроники 2010» — раздел «Полупроводниковая светотехника»

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: