1. висновок
2. література
3. Про компанію Cree

Збільшене значення струму і підвищена ефективність - головні особливості нового світлодіода XP-G3 із серії XLamp від компанії Cree. При цьому розміри його корпуса - ті ж, що і у попередників. А архітектура кристала Direct Attach робить новий світлодіод менш чутливим до кидкам струму.

Компанія Cree постійно вдосконалює свої технології, інвестуючи до 10% прибутку в нові розробки. Основними напрямками діяльності є дослідження в галузі підвищення ефективності та надійності кристалів і люмінофорів.

Результатами цієї роботи за останній рік стала поява відразу цілого класу світлодіодів XHP , Які використовують останнє покоління технологічної платформи SC5 [1, 2]. Нові світлодіоди забезпечили принципово новий рівень світлового потоку, що дозволило багатьом виробникам зменшити габарити і вартість рішень.

Наступним довгоочікуваним кроком розвитку лінійки світлодіодів Cree став перехід існуючих серій на нову технологічну платформу SC5. Першою ластівкою стала легендарна серія XP-G2, на базі якої компанія недавно анонсувала третє покоління продукту - серію XP-G3 [3].

Поєднання нових технологічних рішень і перевірених матеріалів дозволило зробити світлодіоди XP-G3 вкрай ефективними і надійними. Розглянемо новинку докладніше.

Ефективність XP-G3 досягає 177 ... 190 лм / Вт @ 350 мА, Tj 85 ° C, а максимально досяжне значення світлового потоку - 777 лм.

Малюнок 1 ілюструє позиціонування XP-G3 в лінійці існуючих однокристальних продуктів з однаковим посадковим місцем (3,45 × 3,45 мм).

Мал. 1. Позиціонування XP-G3 в лінійці існуючих однокристальних продуктів з однаковим посадковим місцем

Видно, що новинка займає нішу, яка свого часу утворилася з виходом серії XP-L , Рівень світлового потоку якої в рази перевищує типові значення серій XT-E і XP-G3. Також слід зазначити, що аналогічне посадкове місце має світлодіод XHP35 , Який не показаний на малюнку.

XP-G3 успадковує розміри і конструкцію корпусу у серії XP-G2, що забезпечує повну сумісність світлодіода з існуючими друкованими платами і оптикою.

На малюнку 2 показаний зовнішній вигляд, а в таблиці 1 наведено основні параметри XP-G3 в порівнянні з найближчими аналогами в такому ж корпусі - серіями XT-E і XP-G2.

Мал. 2. Зовнішній вигляд XT-E, XP-G2 і XP-G3

Таблиця 1. Основні параметри XP-G3 в порівнянні з найближчими аналогами в такому ж корпусі

Найменування XT-E XP-G2 XP-G3 Розмір корпусу, мм 3,45 × 3,45 × 2,36 3,45 × 3,45 × 2,26 3,45 × 3,45 × 2,26 Масимально ток / потужність, мА / Вт 1500/5 1500/5 2000/6 Vf @ 350 мА, 85 ° C, В 2,85 2,8 2,75 Тепловий опір, ° C / Вт 5 4 3 Наявність дротяних з'єднань з кристалом Немає Є немає SMD-монтаж Є Є Є RoHS & REACH Є Є Є UL Recognized Level 4 Level 4 Level 4 Ізольована майданчик для відводу тепла під корпусом Є Є Є

Основні параметри світлодіодів серії XLamp XP-G3:

• максимальна енергоефективність: 187 лм / Вт (XPGDWT-01-0000-00ME2);
• максимальний світловий потік: 777 лм;
• максимальна розсіює потужність: 6 Вт;
• максимальний струм: 2,0 А;
• типове падіння напруги: 2,73 В (при струмі 350 мА і температурі кристала 85 ° С);
• тип власної КСС: Д
• кут: 125 °;
• максимальна температура кристала: 150 ° С;
• габаритні розміри: 3,45х3,45 мм.

Оновлена ​​версія XP-G3 в порівнянні з попередниками має збільшене значення максимального струму - до 2 А. Припущення про те, що XP-G3 використовує кристал більшого розміру підтверджується низькими значеннями теплового опору і прямого падіння напруги - 3 ° C / Вт і 2,75 У відповідно. На малюнку 3 показано порівняння ВАХ розглянутих серій світлодіодів.

Мал. 3. ВАХ світлодіодів серій XP-G2, XP-G3 і XT-E

На малюнку 4 показана залежність ефективності серій XP-G3, XP-G2 і XT-E від потужності світлодіода. Для прикладу взято серійно доступний на момент написання статті бін світлодіодів XP-G3 і XP-G2 S4 - від 164 лм при 350 мА 85 ° С (для XT-E бін S3 - від 156 лм при 350 мА 85 ° С).

З малюнка 4 видно, що XP-G2 і XP-G3 мають близьке перевага в порівнянні з XT-E в діапазоні потужностей до 4 Вт, при цьому більший запас по максимальній потужності у XP-G3 дозволяє на 20 ... 30% збільшити струм через світлодіод в світильнику, пропорційно скоротивши кількість світлодіодів, оптики і розмір друкованої плати. Такий перехід з XT-E на XP-G3 є більш консервативним порівняно з можливостями світлодіодів XHP [9], але при цьому він вимагає менших інвестицій в розробку (можна зберегти існуючу конструкцію оптики, плат і радіатора).

Мал. 4. Залежність ефективності серій XP-G3, XP-G2 і XT-E від потужності світлодіода

Особливо слід відзначити, що світлодіод XP-G3 використовує кристал архітектури Direct Attach (DA) [4]. Аналогічні кристали меншого розміру використовуються в популярних серіях XT-E і XB-D і відрізняються підвищеною стійкістю до електричних, теплових і механічних навантажень в порівнянні з кристалами вертикального типу, які, переважно, використовуються в світлодіодах високої потужності.

Конструктивною особливістю архітектури Direct Attach є те, що підкладка, на якій вирощується гетероструктура, не відділяється від кристала, як при виробництві кристалів з вертикальною архітектурою, а зберігається. Сам кристал має контактні площадки в одній площині, яка монтується на керамічний корпус світлодіода. Частина, що залишилася підкладка утворює верхній шар кристала, який, завдяки гарній светопропускаемости карбіду кремнію і спеціальної огранювання поверхні, формує, власне, первинне джерело випромінювання світлодіода, на який в подальшому наноситься люмінофор [5, 6]. Спрощене зображення структури кристала показано на малюнку 5.

Мал. 5. Спрощене зображення структури кристала

Як було зазначено вище, електричні контакти кристала Direct Attach розташовані в одній площині на корпусі світлодіода і мають велику площу, в порівнянні з верхнім дротяним контактом у світлодіодів з вертикальними кристалами. Саме це робить світлодіод з кристалом Direct Attach більш стійким до кидкам струму, які часто виникають при експлуатації світильників в мережах вуличного освітлення і на індустріальних об'єктах.

До недавнього часу основним обмеженням для широкого використання кристалів типу DA в потужних світлодіодах була відносно велика висота підкладки та її складна форма огранки. У загальному випадку таке джерело світла в порівнянні з розмірами лінзи світлодіода можна розглядати як планарний, що ускладнює розробку вторинної оптики зі складною формою КСС [7]. Незважаючи на це, невисока ціна люмена у світлодіода XT-E зробила його популярним саме в сфері вуличного освітлення. При розробці нового продукту на базі кристала DA інженерам Cree вдалося вирішити цю проблему за рахунок більш технологічною обробки SiC-підкладки. В результаті світлодіод XP-G3 отримує потужний кристал з надійною і перевіреною архітектурою Direct Attach. При цьому розмір і оптичні властивості світлодіода аналогічні серії XP-G2, що значно спрощує застосування новинки. На малюнку 6 показано схематичне порівняння джерел світла для розглянутих серій.

Мал. 6. Схематичне порівняння джерел світла для серій XT-E, XPG2 і XP-G3

Окремо хочеться звернути увагу на нещодавно анонсоване сімейство компактних бюджетних модульних лінз Stradella-8 виробництва компанії Ledil [8], які в поєднанні з підвищеною світловіддачею XP-G3 дозволяють проектувати компактні, надійні і недорогі рішення.

В якості підтвердження високої надійності нового продукту на малюнку 7 і в таблиці 2 наведені перші результати випробувань LM-80 [10] для світлодіода XP-G3 (платформа SC5) і його технологічного попередника XP-G2 (платформа SC3).

Мал. 7. Результати випробувань LM-80 для світлодіодів XP-G3 (платформа SC5) і XP-G2 (платформа SC3)

Таблиця 2. Перші результати випробувань LM-80 для світлодіодів XP-G3 (платформа SC5) і XP-G2 (платформа SC3)

Найменування XP-G2 XP-G3 Струм, мА 1000 Ta / Tsp, ° C 85 α 7,180E-08 2,588E-07 β 0,9742 0,9998 Час тестування, годину 9,072 6,048 Розрахункове значення L95, годину> 100,000> 100,000 Розрахунковий значення L90, годину> 54,400> 36,300 Зазначене значення L90, годину> 54,400 годин> 36,300

На момент написання статті тривалість тестування XP-G3 досягла необхідного для апроксимації функції деградації світлового потоку і оцінки прогнозованого терміну служби відповідно до вимог стандарту LM-80 рівня 6000 годин. За наявними даними видно, що новий світлодіод має кращу стабільність в порівнянні з попередником - светодиодом серії XP-G2, стабільність якого довгий час була еталоном надійності сучасного потужного світлодіода з підтвердженими даними по деградації. Видно, що перехід на новий світлодіод дозволяє прогнозувати термін роботи світильників по ще більш суворим критерієм - L95 (деградація світлового потоку на 5% від початкового значення), що дозволяє істотно скоротити типовий коефіцієнт запасу для освітлювальних установок, скорочуючи тим самим приєднану потужність і кількість світильників в проектах.

Для тих виробників, яким цікаво більш ефективно і економічно використовувати ресурс світлодіода [12], буде цікавий вищий ток 1500 мА і температура 105 ° С. Дані по деградації XP-G3 в цьому режимі наведені в малюнку 8.

Мал. 8. Деградація XP-G3 при струмі 1500 мА і температурі 105 ° С

З малюнка 8 слід, що в цьому режимі деградація світлодіода буде очікувано більш інтенсивною, однак абсолютні значення терміну служби матимуть досить високі значення - за критерієм L90 більш 70 000 годин, по L70 - понад 100 000 годин.

Важливо підкреслити, що світлодіоди XP-G3, як і будь-який продукт Cree Xlamp, мають уніфіковану систему позначень і біновкі, що спрощує вибір відповідного коду замовлення. Нова технологія забезпечує можливість реалізації модифікацій з підвищеним індексом передачі кольору (CRI 90+) у всьому діапазоні колірних температур CCT 2700 ... 5700K на додаток до стандартних виконань з CRI 70 і CRI 80. Це робить світлодіод ще більш привабливим для застосування в таких завданнях як стадіонне освітлення і проектування прожекторів для освітлення телестудій. Також XP-G3 став першим в індустрії однокристальним світлодіодом, в якому була застосована технологія EasyWhite [11], яка забезпечує однорідність кольору до 3 еліпсів Мак-Адама при замовленні світлодіодів (малюнок 9).

Мал. 9. Технологія EasyWhite, що забезпечує однорідність кольору до 3 еліпсів Мак-Адама

висновок

Світлодіод нового покоління XP-G3 об'єднав в собі переваги популярних серій XT-E (відмовостійкість при позаштатних перевантаженнях) і XP-G2 (хороші оптичні властивості, сумісність з великим парком оптики). Завдяки новій технологічній платформі SC5 світлодіод має поліпшені характеристики по ефективності і потужності, а також по надійності і якості світла.

література

1. www.Cree.com/sc5.
2. Нові серії світлодіодів компанії Cree на основі покращеної технологічної платформи. Андрій Туркін, Михайло Червінський. Напівпровідникова Світлотехніка № 1/2015.
3. Cree.com/xlamp/xpg3.
4. http://www.Cree.com/LED-Chips-and-Materials/Chips/Chips/Direct-Attach/DA1000-LED.
5. О. Лебедєв, С.Сбруев. SiC-електроніка: минуле, сучасне, майбутнє. ЕЛЕКТРОНІКА, Наука, Технологія, Бізнес, № 5/2006.
6. Фліп-чіп-світлодіоди на основі гетероструктур AlGaInN, вирощених на підкладці SiC Е.М. Аракчеєва, І.П. Смирнова, Л.К. Марков, Д.А. Закгейм, М.М. Кулагіна Фізико-технічний інститут ім. А.Ф.Иоффе, РАН, Росія, Санкт-Петербург.
7. Cree® XLamp® XB-D and XT-E LED Optical Design Considerations CLD-AP104 Rev 0D www.Cree.com.
8. www.ledil.com/stradella.
9. Нові технології - для нового покоління світлодіодних світильників. Михайло Червінський, Ігор Музалевский, Сакен Юсупов. Напівпровідникова світлотехніка, № 3/2015
10. www.Cree.com/xlamp_app_notes/lumen_maintenance.
11. LED Color Mixing: Basics and Background. Technical Article. CLD-AP38 REV 1C. www.Cree.com.
12. Cree® XLamp® LED Operating Capacity. Application Note. CLD-AP89 rev 0D. www.Cree.com.

Отримання технічної інформації , замовлення зразків , замовлення і доставка .

Про компанію Cree

Компанія Cree Inc. є світовим лідером у виробництві напівпровідникових кристалів з карбіду кремнію (SiC) та приладів на їх основі. Польові транзистори, діоди та інші напівпровідникові прилади на основі карбіду кремнію мають ряд переваг в порівнянні з аналогічними кремнієвими приладами. Серед них - робоча температура кристала до 600 ° С, високу швидкодію, радіаційна стійкість. В даний час Cree виробляє високовольтні SiC діоди Шотки з напругою 300 ... 1200В і ... читати далі