Недорогие системы промышленного освещения на базе светодиодов серии XLamp® MHB-B (ч.1)
08.07.2017622

В статье к.т.н. Владимира Макаренко приведена краткая информация об основных параметрах светодиодов серии MHB-B, выпускаемых компанией Cree. Светодиоды разработаны специально для использования в системах промышленного освещения и имеют самую низкую удельную стоимость $/лм. Изготавливаемые по новейшей технологии SC5 светодиоды могут длительное время работать при температуре кристалла до 105 °С без деградации параметров, что дает возможность уменьшить размеры теплоотвода, снизить его массу и стоимость. В статье также дана краткая информация о драйверах для питания светодиодных светильников компании MEAN WELL. о линзах компании Ledil и о защитных рассеивающих пленках компании Brightview Technologies. Приведена концепция построения светильника на базе светодиодов серии MHB-B.

К промышленному освещению обычно предъявляется ряд требований, которые отсутствуют применительно к другим видам освещения. К ним можно отнести высокую надежность, работу в широком диапазоне температур, длительный срок службы, энергоэффективность и низкие эксплуатационные расходы.

Эффективность, надежность, низкие эксплуатационные расходы – это основные преимущества, которыми обладают промышленные светодиодные светильники. В зависимости от области применения, светильники должны выдерживать высокую или низкую температуру и иметь достаточную пыле-, влагозащищенность. Еще одним важным фактором является безопасность применения светильников для зрения работников. Должен быть исключен слепящий эффект и мерцание при использовании таких светильников.

Продукция ведущих мировых производителей светодиодов в настоящий момент с успехом применяется для решения широкого круга задач: от декоративной подсветки внутри помещений до полноценного освещения улиц, тоннелей и автостоянок. Для каждого конкретного применения светодиод должен обладать рядом электрических и фотометрических характеристик, которые будут наиболее оптимальны с точки зрения его использования как источника света.

Требования к светодиодам и модулям на их основе, как к источникам света, вытекают из общих требований к светильникам в зависимости от его назначения и от требований к искусственному освещению. В [1] регламентируются требования к безопасности модулей светоизлучающих диодов для общего освещения. Исходя из этого, производители светодиодов постоянно расширяют линейку выпускаемой продукции, разрабатывая новые серии, которые более полно отвечают поставленным задачам.

В настоящее время, среди мировых производителей светодиодов (CREE, Osram, Philips Lumileds, Nichia, Samsung, Seoul Semiconductor и др.) по многим достигнутым в отрасли параметрам лидирующие позиции занимает компания CREE.

Однако характеристики светильников определяются не только параметрами светодиодов, но и оптической системой, драйвером, осуществляющим питание светодиодов, теплоотводом (радиатором) и другими компонентами, которые входят в их состав.

mhb-b-article-1

На рис. 1 приведены диаграммы зависимости стоимости светодиодных светильников (зеленая кривая) и их составляющих в интервале времени от 2008 по 2016 годы (по данным компании Cree). Как следует из рис. 1 на сегодняшний день основную стоимость создают драйвер и светодиоды, используемые в светильнике. На том же рисунке показана динамика зависимости допустимой температуры кристалла светодиодов (красная кривая). Рассмотрим более подробно характеристики этих составляющих.

 

Светодиоды

 

При выборе светодиодов для построения светильников целесообразно сравнивать удельную стоимость одного люмена для различных типов светодиодов. Чем ниже удельная стоимость единицы светового потока, тем может оказаться ниже стоимость светильника. Однако это не единственный критерий, определяющий конечную стоимость светильников. Еще одним важным фактором является допустимая температура кристалла светодиода, при которой он сохраняет не только свою работоспособность в течение длительного времени, но и не ухудшает свои светотехнические характеристики. Чем выше допустимая температура, тем меньше затраты на устройство теплоотвода, тем меньше габариты и ниже стоимость светильника.

В большинстве светильников мощностью 100…150 Вт используются светодиоды средней мощности, имеющие габаритные размеры 3.5-3.5 мм. Такие светодиоды собираются либо в линейки на печатных платах из алюминия, либо на прямоугольных печатных платах с многорядным расположением диодов, либо на многогранных или круглых печатных платах (рис. 2). Количество плат в светильнике может варьироваться в зависимости от необходимого светового потока.

mhb-b-article-2

Компания Cree разработала высокоэффективные светодиоды серии XLamp® MHBB, при изготовлении которых использована технология SC5 [2]. Они предназначены для создания систем освещения промышленных объектов, автомобильных дорог, улиц и открытых площадок.

Основные преимущества таких светодиодов:

  • самая низкая удельная стоимость на единицу светового потока [лм/$] из всех светодиодов, выпускаемых компанией
  • керамический корпус
  • температура кристалла до 105 °С
  • время, за которое деградация светового потока составляет 10%, не менее 21 400 часов [3].
  • Применение светодиодов серии MHB-B вместо светодиодов средней и малой мощности позволяет:
  • уменьшить стоимость светодиодов несмотря на более высокую стоимость одного экземпляра (при той же интенсивности света потребуется меньшее число светодиодов)
  • сократить затраты на печатные платы (потребуется меньше светодиодов и, как следствие, меньшее число либо уменьшенный размер печатных плат)
  • снизить стоимость и габариты теплоотвода (более высокая рабочая температура кристалла без сокращения срока службы и деградации светового потока позволяет уменьшить размеры теплоотвода).

Рассмотрим более подробно (табл. 1) характеристики светодиодов серии XLamp® MHBB [2].

mhb-b-article-3

На рис. 3 приведены графики относительной спектральной мощности излучения светодиодов серии MHBB.

mhb-b-article-4

Результаты теста деградации светового потока от времени в соответствии со стандартом LM-80 [4] приведены в табл. 2.

mhb-b-article-5

Так как светодиоды MHB-B и MHB-A имеют близкие характеристики и выполнены по одинаковой технологии, то в таблице [4] приведены данные только для одной модификации светодиодов, о чем есть соответствующее предупреждение.


Продолжение статьи см. здесь…


vd-mais-professional-distributorЗа консультациями по применению современных электронных компонентов обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS — официального дистрибьютора продукции CREE в Украине.

mhb-b-article-9