Сравнение характеристик Cree XP-G R5 и Cree XP-G2 R5. XLamp XP-G3 от Cree: новая технологическая платформа SC5 плюс стандартный корпус Светодиод cree xp g2 r5

Компания Fenix порадовала всех покупателей выпуском еще одной повседневной модели фонаря, которая получила название Fenix UC02. Он работает со светодиодом XP-G2 S2 (одним из самых новых от компании Cree) и способен обеспечивать яркость на уровне 130 люмен. Такого света достаточно, чтобы обеспечить видимость в радиусе 48 метров. Доступен пользователям и более экономный режим на 10 люмен. В таком варианте освещения, луч будет достигать дальности 14 метров. Обращаем ваше внимание, что для этого диода заложен срок службы не менее 50 тысяч часов, принимая во внимание только время работы. Поэтому модель Fenix UC02 действительно можно считать надежной.

Свет этого фонаря поддерживает аккумулятор литий-ионного типа 10180. Чтобы пользователю не приходилось искать подходящий вариант отдельно, в комплект производители включили качественный фирменный элемент питания ARB-L10-80. Для него возможна перезарядка с помощью обыкновенного зарядного устройства, а также кабеля USB с микро-разъемом. Аккумулятор имеет защиту от избыточной зарядки и разрядки, а сам фонарь — от переполюсовки.

Для управления работой фонаря используется поворотное кольцо ближе к его голове. С помощью этой технологии происходит и включение-выключение, и выбор нужного режима освещения.

Важной особенностью модели фонарика является корпус из алюминия, поверхность которого подвергнута жесткому анодированию. Эта оболочка отлично защищает его от механического повреждения, выдерживая даже падение на камень примерно с метровой высоты. А скрупулезный подход к сборке позволил добиться полной изоляции корпуса от пыли и воды. Этот показатель соответствует требованиям норм IP-68, принятым на международном уровне.

Особенности:

• практичный фонарь-брелок;
• максимальная яркость - 130 люмен;
• на выбор имеется 2 режима работы;
• фонарь освещает пространство радиусом 48 метров;
• используется белый диод XP-G2 S2 (Cree);
• период работы диода — 50 000 часов;
• используется 1 аккумулятор 10180;
• функция зарядки через USB;
• корпус сделан из алюминия;
• закаленное стекло линзы;
• фонарь совершенно водонепроницаемый;

Широкое распространение светодиоды Cree XP-G R5 получили в небольших карманных фонарях. пользуясь одним только названием бренда CREE, многие китайские продавцы, да и не китайские тоже, стали писать невероятные значения яркости фонарей, стараясь увеличить продажи своей продукции. Таки образом они запутывают покупателя, из-за чего сделать правильный выбор становиться очень затруднительно.

Светодиоды серии Cree XP-G и XP-G2 имеют одинаковые размеры, но у первого поколения цвет подложки зеленый и есть полосы, отчетливо разделяющие кристаллы. У второго поколения XP-G2 полос нет и цвет подложки серебристый, типа металлик. Производитель заявляет, что яркость G2 выше до 20% при равных условиях.

Чтобы выяснить истинную яркость фонаря на светодиоде КРИ, необходимо узнать номинальный световой поток LED диода. Кроме режимов с максимальной и минимальной яркостью иногда на фонарях бывает режим Turbo, в котором ЛЕД диод может работать в режиме с током выше номинального, но при этом он начинает сильно греться, интенсивно деградировать, значительно сокращается срок его службы. Режимом Турбо злоупотреблять не стоит, к тому же заряд аккумулятора начинает расходоваться в несколько раз быстрее.

• 1. Сравнение характеристик
• 2. Основные параметры XP-G и XP-G2
• 3. Яркость других диодов серии XP-G и XP-G2

Сравнение характеристик

Внешние отличия

Один из вариантов обмана при покупке фонарика, может быть замена дорого диода Cree на другой более слабый. Но в таком случае диоды можно отличить внешне по физическим размерам, цветовой маркировке, структуре кристаллов. Китайские продавцы этими светодиодами могут заменять популярную модель , которая светит на 280-300 Лм, обычный покупатель может и не заметить разницы.

Основные параметры XP-G и XP-G2

В качестве примера используем диод популярной модели R5.

Яркость других диодов серии XP-G и XP-G2

В таблице представлен световой поток других LED диодов серии Cree XP-G и Cree XP-G2 . Их номинальная мощность составляет 1 Ватт при токе 350 мА, соответственно в таблице получаются данные яркости количества Люмен на 1 Ватт. Данные получены для рабочей температуры светодиода, которая составляет 85 градусов, для температуры 25 градусов они будут выше. Но так как он все равно нагревается, то данные для 25 градусов для расчетов практически неприменимы.

По маркировке и световому потоку производитель предлагает только такую усредненную таблицу для всей серии XP, в которой не видно явных отличий первого и второго поколения.

Американская компания CREE является ведущим производителем твердотельных источников света. Разработанные и выпускаемые ею светодиоды семейства XLamp серий XR, XP, MC отличаются высокой эффективностью и экономичностью, что позволяет создавать на их основе современные технологичные и экологически безопасные осветительные приборы.

Итак немного расшифруем обозначения.

Например на фонаре написано: светодиод CREE XP-E R2

CREE - естественно название производителя диода

XR-E, у CREE бывает XP-E, XP-G, у других фирм встречается P4, P7 и т.д. - это обозначение самого диода.

R2 - бин яркости. Бин показывает, сколько люмен выдает светодиод при потреблении 1 ватта энергии, для светодиода это ток 350 мА. В английском языке этот параметр называется flux bin. На сегодняшний момент встречаются Q2, Q3, Q4, Q5, R2, R3, R4, R5, S2. В таблице ниже видно, сколько люмен с какого диода можно получить.

Q2-Q5 и R2 есть у XR-E диодов, у R2, R3 - есть у XP-E, R4-R5 и S2 - только у XP-G.

В чем основная разница, кроме яркости?

XR-E - самый старый и встречающийся только моделях фонарей, которые довольно давно на рынке. XR-E внешне очень легко определить, у него большая полусфера покрывает диод, сам кристалл больше чем у последующих серий (для сравнения на XP серии это такая себе капелька, размер XP-E по сравнению с XR-E был сокращён на 80%. XP-E от XP-G отличается тем, что у Е - три полоски на диоде, у G серии - четыре, получается что площадь XP-G выше.

Следовательно, в одинаковых по размеру, строению отражателях самый дальнобойный является XP-E, так как у него самый маленький кристалл, и, самый маленький источник света, так как его легко сфокусировать в узкий луч, потом XR-E, а самый широкий луч у XP-G, не из-за размера кристалла, а из-за сложности фокусировки, об этом ниже.

Если диоды расположить по энергоэффективности от самого слабого к самому яркому, то получим XR-E - XP-E - XP-G, где последний самый энергоэффективный, см. таблицу ниже.

Казалось бы, если есть самый яркий и самый новый и эффективный диод XP-G, то почему все известные и уважаемые производители фонарей не спешат переходить на этот диод. Причина проста. Каждый диод требует специально спроектированный отражатель для получения приемлемого светового пучка.

Рассмотрим все серии. Если посветить фонарем на ровную стену, то увидим следующие артефакты:

У XP-E - идеальная картинка без каких-либо недостатков: хорошо и равномерно сфокусированный центральный пучок и ровная боковая засветка без провалов.

У XP-G при фокусировке с помощью отражателя может наблюдаться так называемая дырка от бублика, когда центральный пучок света представляет собой бублик с заметным потемнением внутри. Это не вина производителей фонарей, а особенность диода. Поэтому такие фирмы как Fenix, Jetbeam, Nitecore, Zebra, 4sevens не спешили обновлять свой модельный ряд, а другие в гонке за новинками либо ставили сильно текстурированный отражатель, либо вообще просто применяли отражатели для других типов диодов. Все это негативно отражается на фокусировке луча и дальнобойности фонарей. По мнению многих экспертов фонари на этом типе диодов проигрывают по дальности старым моделям на XP-E и XR-E.

XM-L - является настоящим шедевром данной компании! Это новейшая разработка 2011 года! С момента изобретения данного светодиода 95% мощных фонарей строятся именно на нем! Данный диод обладает выдающимися характеристиками. Его яркость достигает до 1000 люмен при токе 3А!

№1 / 2016 / статья 2

XLamp XP-G3 от Cree: новая технологическая платформа SC5 плюс стандартный корпус

Увеличенное значение тока и повышенная эффективность – главные особенности нового светодиода XP-G3 из серии XLamp от компании Cree . При этом размеры его корпуса – те же, что и у предшественников. А архитектура кристалла Direct Attach делает новый светодиод менее чувствительным к броскам тока.

Компания Cree постоянно совершенствует свои технологии, инвестируя до 10% прибыли в новые разработки. Основными направлениями деятельности являются исследования в области повышения эффективности и надежности кристаллов и люминофоров.

Результатами этой работы за последний год стало появление сразу целого класса светодиодов XHP , использующих последнее поколение технологической платформы SC5 . Новые светодиоды обеспечили принципиально новый уровень светового потока, что позволило многим производителям уменьшить габариты и стоимость решений.

Следующим долгожданным шагом развития линейки светодиодов Cree стал переход существующих серий на новую технологическую платформу SC5. Первой ласточкой стала легендарная серия XP-G2 , на базе которой компания недавно анонсировала третье поколение продукта – серию XP-G3 .

Сочетание новых технологических решений и проверенных материалов позволило сделать светодиоды XP-G3 крайне эффективными и надежными. Рассмотрим новинку подробнее.

Эффективность XP-G3 достигает 177…190 лм/Вт @ 350 мА, Tj 85°C, а максимально достижимое значение светового потока – 777 лм.

Рисунок 1 иллюстрирует позиционирование XP-G3 в линейке существующих однокристальных продуктов с одинаковым посадочным местом (3,45×3,45 мм).

Рис. 1. Позиционирование XP-G3 в линейке существующих однокристальных продуктов с одинаковым посадочным местом

Видно, что новинка занимает нишу, которая в свое время образовалась с выходом серии XP-L , уровень светового потока которой в разы превышает типовые значения серий XT-E и XP-G3. Также следует отметить, что аналогичное посадочное место имеет светодиод XHP35 , который не показан на рисунке.

XP-G3 наследует размеры и конструкцию корпуса у серии XP-G2, что обеспечивает полную совместимость светодиода с существующими печатными платами и оптикой.

На рисунке 2 показан внешний вид, а в таблице 1 даны основные параметры XP-G3 в сравнении с ближайшими аналогами в таком же корпусе – сериями XT-E и XP-G2.

Таблица 1. Основные параметры XP-G3 в сравнении с ближайшими аналогами в таком же корпусе

Основные параметры светодиодов серии XLamp XP-G3:

• максимальная энергоэффективность: 187 лм/Вт (XPGDWT-01-0000-00ME2 );
• максимальный световой поток: 777 лм;
• максимальная рассеиваемая мощность: 6 Вт;
• максимальный ток: 2,0 А;
• типовое падение напряжения: 2,73 В (при токе 350 мА и температуре кристалла 85°С);
• тип собственной КСС: Д
• угол: 125°;
• максимальная температура кристалла: 150°С;
• габаритные размеры: 3,45х3,45 мм.

Обновленная версия XP-G3 по сравнению с предшественниками имеет увеличенное значение максимального тока – до 2 А. Предположение о том, что XP-G3 использует кристалл большего размера подтверждается низкими значениями теплового сопротивления и прямого падения напряжения – 3°C/Вт и 2,75 В соответственно. На рисунке 3 показано сравнение ВАХ рассматриваемых серий светодиодов.

На рисунке 4 показана зависимость эффективности серий XP-G3, XP-G2 и XT-E от мощности светодиода. Для примера взят серийно доступный на момент написания статьи бин светодиодов XP-G3 и XP-G2 S4 – от 164 лм при 350 мА 85°С (для XT-E бин S3 – от 156 лм при 350 мА 85°С).

Из рисунка 4 видно, что XP-G2 и XP-G3 имеют близкое преимущество по сравнению с XT-E в диапазоне мощностей до 4 Вт, при этом больший запас по максимальной мощности у XP-G3 позволяет на 20…30% увеличить ток через светодиод в светильнике, пропорционально сократив количество светодиодов, оптики и размер печатной платы. Такой переход с XT-E на XP-G3 является более консервативным по сравнению с возможностями светодиодов XHP , но при этом он требует меньших инвестиций в разработку (можно сохранить существующую конструкцию оптики, плат и радиатора).

Особо следует отметить, что светодиод XP-G3 использует кристалл архитектуры Direct Attach (DA) . Аналогичные кристаллы меньшего размера используются в популярных сериях XT-E и XB-D и отличаются повышенной устойчивостью к электрическим, тепловым и механическим перегрузкам по сравнению с кристаллами вертикального типа, которые, преимущественно, используются в светодиодах высокой мощности.

Конструктивной особенностью архитектуры Direct Attach является то, что подложка, на которой выращивается гетероструктура, не отделяется от кристалла, как при производстве кристаллов с вертикальной архитектурой, а сохраняется. Сам кристалл имеет контактные площадки в одной плоскости, которая монтируется на керамический корпус светодиода. Оставшаяся подложка образует верхний слой кристалла, который, благодаря хорошей светопропускаемости карбида кремния и специальной огранке поверхности, формирует, собственно, первичный источник излучения светодиода, на который в дальнейшем наносится люминофор . Упрощенное изображение структуры кристалла показано на рисунке 5.

Как было отмечено выше, электрические контакты кристалла Direct Attach расположены в одной плоскости на корпусе светодиода и имеют большую площадь, по сравнению с верхним проволочным контактом у светодиодов с вертикальными кристаллами. Именно это делает светодиод с кристаллом Direct Attach более устойчивым к броскам тока, которые часто возникают при эксплуатации светильников в сетях уличного освещения и на индустриальных объектах.

До недавнего времени основным ограничением для широкого использования кристаллов типа DA в мощных светодиодах была относительно большая высота подложки и ее сложная форма огранки. В общем случае такой источник света по сравнению с размерами линзы светодиода нельзя рассматривать как планарный, что затрудняет разработку вторичной оптики со сложной формой КСС . Несмотря на это, невысокая цена люмена у светодиода XT-E сделала его популярным именно в сфере уличного освещения. При разработке нового продукта на базе кристалла DA инженерам Cree удалось решить эту проблему за счет более технологичной обработки SiC-подложки. В результате светодиод XP-G3 получает мощный кристалл с надежной и проверенной архитектурой Direct Attach. При этом размер и оптические свойства светодиода аналогичны серии XP-G2, что значительно упрощает применение новинки. На рисунке 6 показано схематичное сравнение источников света для рассматриваемых серий.

Отдельно хочется обратить внимание на недавно анонсированное семейство компактных бюджетных модульных линз Stradella-8 производства компании Ledil , которые в сочетании с повышенной светоотдачей XP-G3 позволяют проектировать компактные, надежные и недорогие решения.

В качестве подтверждения высокой надежности нового продукта на рисунке 7 и в таблице 2 приведены первые результаты испытаний LM-80 для светодиода XP-G3 (платформа SC5) и его технологического предшественника XP-G2 (платформа SC3).

Таблица 2. Первые результаты испытаний LM-80 для светодиодов XP-G3 (платформа SC5) и XP-G2 (платформа SC3)

На момент написания статьи длительность тестирования XP-G3 достигла необходимого для аппроксимации функции деградации светового потока и оценки прогнозируемого срока службы в соответствии с требованиями стандарта LM-80 уровня 6000 часов. По имеющимся данным видно, что новый светодиод имеет лучшую стабильность по сравнению с предшественником – светодиодом серии XP-G2, стабильность которого долгое время была эталоном надежности современного мощного светодиода с подтвержденными данными по деградации. Видно, что переход на новый светодиод позволяет прогнозировать срок работы светильников по еще более строгому критерию – L95 (деградация светового потока на 5% от начального значения), что позволяет существенно сократить типовой коэффициент запаса для осветительных установок, сокращая тем самым присоединенную мощность и количество светильников в проектах.

Для тех производителей, которым интересно более эффективно и экономично использовать ресурс светодиода , будет интересен более высокий ток 1500 мА и температура 105°С. Данные по деградации XP-G3 в этом режиме приведены в рисунке 8.

Из рисунка 8 следует, что в этом режиме деградация светодиода будет ожидаемо более интенсивной, однако абсолютные значения срока службы будут иметь достаточно высокие значения – по критерию L90 боле 70 000 часов, по L70 – более 100 000 часов.

Важно подчеркнуть, что светодиоды XP-G3, как и любой продукт Cree Xlamp, имеют унифицированную систему обозначений и биновки, что упрощает выбор подходящего кода заказа. Новая технология обеспечивает возможность реализации модификаций с повышенным индексом цветопередачи (CRI 90+) во всем диапазоне цветовых температур CCT 2700…5700K в дополнение к стандартным исполнениям с CRI 70 и CRI 80. Это делает светодиод еще более привлекательным для применения в таких задачах как стадионное освещение и проектирование прожекторов для освещения телестудий. Также XP-G3 стал первым в индустрии однокристальным светодиодом, в котором была применена технология EasyWhite , которая обеспечивает однородность цвета до 3 эллипсов Мак-Адама при заказе светодиодов (рисунок 9).

Заключение

Светодиод нового поколения XP-G3 объединил в себе преимущества популярных серий XT-E (отказоустойчивость при внештатных перегрузках) и XP-G2 (хорошие оптические свойства, совместимость с большим парком оптики). Благодаря новой технологической платформе SC5 светодиод имеет улучшенные характеристики по эффективности и мощности, а также по надежности и качеству света.

Литература

1. www.Cree.com/sc5.
2. Новые серии светодиодов компании Cree на основе улучшенной технологической платформы. Андрей Туркин, Михаил Червинский. Полупроводниковая Светотехника № 1/2015.
3. Cree.com/xlamp/xpg3.
4. http://www.Cree.com/LED-Chips-and-Materials/Chips/Chips/Direct-Attach/DA1000-LED.
5. А.Лебедев, С.Сбруев. SiC-электроника: прошлое, настоящее, будущее. ЭЛЕКТРОНИКА, Наука, Технология, Бизнес, № 5/2006.
6. Флип-чип-светодиоды на основе гетероструктур AlGaInN, выращенных на подложке SiC Е.М. Аракчеева, И.П. Смирнова, Л.К. Марков, Д.А. Закгейм, М.М. Кулагина Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, РАН, Россия, 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. Новые технологии - для нового поколения светодиодных светильников. Михаил Червинский, Игорь Музалевский, Сакен Юсупов. Полупроводниковая светотехника, № 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.
...читать далее