Анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов

Автор: Романова Н.Г., Айдаров Ч.М.

Журнал: Экономика и социум @ekonomika-socium

Статья в выпуске: 2-4 (15), 2015 года.

Бесплатный доступ

В статье рассматривается развитие светодиодной отрасли. Проведен анализ источников для осветительных систем, их характеристик, а также сравнение продукции лидеров отрасли.

Осветительные системы, светодиод, источник света, технические характеристики

Короткий адрес: https://sciup.org/140113102

IDR: 140113102

Текст научной статьи Анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение (light emitting diode, или LED).

Началом светодиодной революции, которая дала возможность использовать в осветительных системах принципиально новый, высокоэффективный источник света, принято считать 1996 год (компания Nichia). Это революционное открытие послужило началом бурного развития технологий производства в различных компаниях.[1]

В 2003 г. компания Lumileds Lighting создала мощный белый светодиод Luxeon I со световым потоком более 25 лм и световой эффективностью 20 лм/Вт., а 3 февраля 2010 г. на сайте компании Cree появилось сообщение [2] о новом рекорде: инженеры компании достигли световой эффективности 208 лм/Вт (при токе 350 мА) во время испытаний светодиода с цветовой температурой 4579 К. В середине апреля 2010 г. компания Cree анонсировала новый класс однокристальных светодиодов XLamp XM [2]. Эти светодиоды позволяют получить рекордную величину светового потока 750 лм.

Бурное развитие светодиодной отрасли послужило толчком к созданию энергосберегающих осветительных систем, к разработке нового оборудования в медицине, в системах скоростной передачи информации. В мире появляются все новые и новые фирмы по производству светодиодов.

На сегодня в качестве источников для осветительных систем используются следующие элементы: лампы накаливания общего назначения; галогенные лампы; люминесцентные лампы; газоразрядные лампы высокого давления; полупроводниковые источники света.

Основным источником оптического излучения в лампах накаливания является разогретый до температуры свечения проводник, находящийся в инертной атмосфере. Достоинством галогенных ламп является неизменно яркий свет, великолепная цветопередача и возможность создания любых световых эффектов (высокая цветовая температура - до 3100 К, КПД галогенных ламп ~15%). Люминесцентные лампы очень экономичны и имеют световую эффективность в несколько раз больше, чем у ламп накаливания (КПД достигает 25–30%). Газоразрядные лампы высокого давления подходят для использования в системах освещения, требующих мощных компактных источников света, высокой светоотдачи и долгого срока службы (КПД— порядка 40%).

В таблице 1 представлены сравнительные значения эффективности преобразования энергии в свет для разных источников осветительных систем.

Таблица 1

Эффективность преобразования энергии в свет для разных источников осветительных систем

Источники осветительных систем э	Световая ффективность, лм/Вт
Лампы накаливания общего назначения	18–22
Линейные 2-цокольные галогенные лампы накаливания (150; 250; 300; 500; 1000; 1500 Вт)	18–22
Зеркальные галогенные лампы накаливания на напряжение 12 В (20; 35; 50 Вт)	25–30
Ртутные лампы высокого давления с люминофором (типа ДРЛ) (50; 80; 125; 250; 400; 700 Вт)	45–55
Компактные люминесцентные лампы (5; 7; 9; 11; 15; 20; 23 Вт)	50–60
Линейные люминесцентные лампы (18; 36; 58 Вт)	60–80
Металлогалогенные лампы (35; 70; 150; 250; 400 Вт)	70–100
Натриевые лампы высокого давления (70; 100; 150; 250; 400 Вт)	90–130
Светодиоды	до 170

При оценке светодиодной продукции различных производителей следует, в первую очередь, анализировать следующие характеристики: фотометрические (световые); радиометрические (энергетические); колориметрические (спектральные); гониометрические (угловые);

эксплуатационные (срок службы).

Существует множество фотометрических величин, но основными являются световой поток, сила света, освещенность, яркость. Колориметрия включает в себя расчеты и методы измерения цвета излучения. Для белых светодиодов наиболее важными колориметрическими параметрами являются цветовая температура (2600-10000 К) и индекс цветопередачи. Гониофотометры применяют для угловых характеристик источников излучения, необходимы разработчику для более эффективного выбора типа светодиодов при проектировании конкретной осветительной системы. Основная характеристика надежности светодиодов — срок их службы: различают полезный срок службы (пока световой поток не упадет ниже определенного предела) и полный (пока прибор не выйдет из строя). Правильный выбор корпуса является очень важным фактором надежности светодиода. Производители мощных светодиодов предлагают свою продукцию в корпусах для поверхностного монтажа, PLCC-корпусах, корпусах типа STAR.

Компания Lumileds [3] занимает лидирующие позиции в мире по производству белых светодиодов. Самая новая серия мощных белых светодиодов LUXEON K2 (легкие и миниатюрные) отличается более высокой световой эффективностью и допустимым током до 1 А. Серия имеет три оттенка белого цвета — холодный, нейтральный и теплый. Световой поток этой серии достигает величины в 300 лм (LXK2-PWC4-0220).

Продукция компании Seoul Semiconductor [5] предназначена для использования в системах подсветки дисплеев, мобильных телефонов, системах местного освещения, лампах-вспышках: светодиоды серии Z-Power; светодиодная линейка Acriche (работает напрямую от 220 В); ультрафиолетовые светодиоды в диапазоне 255–340 нм. Компания Seoul Semiconductor начала выпуск нового светодиода LCW100Z1 со световой эффективностью свыше 120 лм/Вт [6]. Мощный светодиод с изолированным основанием выпускается в двух вариантах: теплый белый (NZ10150) и чисто-белый (WZ10150). Максимальное значение светового потока NZ10150 и WZ10150 составляет 95 и 120 лм соответственно.

Многие фотометрические и радиометрические характеристики светодиодов компании Cree [7] являются рекордными в отрасли. Компания производит 30% от общего количества светодиодов, производимых в мире, с синим и белым цветом свечения.

Prolight Opto Technology [8] выпускает светодиоды мощностью от 0,5 до 18 Вт, в том числе специальные серии: стоматологическую для фотополимерной сушки, шахтерскую, ультрафиолетовую (PG1A-1MWX-DL).

Edison Opto Corporation [9] — молодая быстрорастущая тайваньская корпорация, успевшая за короткий срок, с 2001 г., добиться значительных успехов в деле производства мощных светодиодов. Сегодня эта компания имеет заслуженный авторитет во всем мире.

Продукция Edison Opto по своим характеристикам занимает некое среднее положение, если сравнивать с аналогичной продукцией лидеров отрасли. Компания производит сравнительно недорогие не только дискретные светодиоды в различных вариантах исполнения, но и различные светодиодные матрицы — многоцветные (RGB) и мощные (до 100 Вт) белого свечения.

Компания LedEngin (США) [10] специализируется на уникальных решениях в области компоновки и корпусирования, что позволяет производить светодиоды хорошего качества.

В таблице 2 приведены показатели светового потока с указанием электрических параметров. У каждого из производителей выбраны однокристальные и многокристальные светодиоды с максимальными показателями светового потока.

Таблица 2

Сравнительный анализ показателей светового потока ведущих производителей светодиодов

Производитель	Наименование продукции	Световой поток, лм	Напряжение, В/ ток, мА
Nichia	NS6W183T	260	3,5/700
Nichia	NS9W153M (3 кристалла в корпусе)	350	10,5/350
Philips Lumileds	LXK2-PWC4-0220	300	3,85/1500
Philips Lumileds	LAFL-C4-0850 (4 кристалла)	850	13,7/1000
OSRAM Opto	LUW W5AP-MYNY-4C8E	390	3,5/1400
OSRAM Opto	LE UW E3B-PZQZ-FRJV (6 кристаллов в корпусе)	610–1120	21/700
Seoul Semiconductor	Z-Power P4 W49180	240	4/1000
Seoul Semiconductor	Z-Power P7 W724C0 (4 кристалла)	900	3,6/2800
Cree Lighting	XPGWHT-L1-0000-00H51	139	3,1/350
	XPGWHT-L1-0000-00H51	345	3,3/100
	XLamp XM MPL-EZW-A1-0000F040F (светодиодная матрица 11x12)	190 750 1500	3,5/350 3,5/2000 26,5 (на строку)/250 (макс. Р = 20 Вт)
Prolight Opto	PG1A-5DWS	250	7/700
Prolight Opto	PF6N-15LVP-6SC	820	25/700
Edison Opto	EDEW-KLC8-F3	170	3,5/700
Edison Opto	ENEW-10-1010-EB (светодиодная	7000	33/3000

	матрица 30x30)
LedEngin	LZ1-00CW05-Q	320	3,8/1500
LedEngin	LZC-00CW40-Z (светодиодная матрица 9x9)	2400	45/1000

Для объективного анализа эффективности в таблице 3 приведены параметры светового потока для светодиодов с примерно одинаковой мощностью (≈3 Вт).

Таблица 3

Сравнительный анализ показателей светового потока для 3-Вт светодиодов

Производитель	Наименование светодиода	Р, Вт	Световой поток, лм	Напряжение, В/ ток, мА
Nichia	NS6W183T	2,5	260	3,5/700
Philips Lumileds	LXK2-PWC4-0220	2,8	185	3,8/700
OSRAM Opto	LUW W5AP-MYNY-4C8E	3,5	220	3,5/1000
Seoul Semiconductor	Z-Power P4 W49180	3,0	210	3,7/800
Cree Lighting	XPGWHT-L1-0000-00H51	3,1	325	3,1/1000
Prolight Opto	PG1A-3LWS	2,5	148	3,5/700
Edison Opto	EDEW-KLC8-F3	2,5	170	3,5/700
Edison Opto	EDEW-3LA1-1	2,5	170	3,5/700
LedEngin	LZ1-00CW03-Р	2,73	228	3,9/700

В таблице 4 представлен сравнительный анализ показателей световой эффективности.

Таблица 4

Показатели световой эффективности

Производитель Nichia	Наименование продукции NSPWR70CS-K1	Световая эффективность, лм/Вт 164,5	Напряжение, В/ ток, мА 3,1/50
	NS6W183T	106	3,5/700
	NS9W153M	95,2	10,5/350
Philips Lumileds	LXK2-PWC4-0220	91	3,3/350
	LXK2-PWC4-0220	52	3,85/1500
	LAFL-C4-0850	62	13,7/1000
OSRAM Opto Seoul Semiconductor	LUW W5AP-KXKZ-4C8E LE UW E3B-PZQZ-FRJV Z-Power P4 W49180 Z-Power P7 W724C0	112 74 100 90	3,1/350 21/700 4/700 4/2800
OSRAM Opto Seoul Semiconductor	LCW100Z1	120	3/20
Cree Lighting	XLamp XM	160	3,5/350
Cree Lighting	XPGWHT-L1-0000-00H51 XPGWHT-L1-0000-	128,1 111,2	3,1/350 3,1/100

	00H51
	MPL-EZW-A1-0000F040F	75	20 Вт
Prolight Opto	PM2A-1LWE PG1C-3LWS PF6N-15LVP-6SC	80 61 47	3,5/350 3,5/700 25/700
Edison Opto	EDEW-KLC8-F1 ENEW-10-1010-EB	100 70	3,3/350 33/3000
LedEngin	LZ1-00CW03-P	90	3,9/700
	LZ1-00CW05-Q	90	3,8/350
	LZ1-00CW05-Q	56	3,8/1500
	LZ4-40CW10 LZC-00CW40	56,1 88 53,3	14/700 40/350 45/1000
	LZ4-00MC10 (полноцветный)	44,2	2,6/1000

Важным параметром для светодиодов является величина теплового сопротивления (таблица 5).

Таблица 5

Показатели теплового сопротивления

Производитель	Наименование	Р,	Тепловое	Максимальная
	светодиода	Вт	сопротивление, °С	температура перехода, °С
Nichia	NS6W183T	2,5	10	135
	NS9W153M	3,7	10	150
Philips Lumileds	LXK2-PWC4-0220	2,8	5,5	150
	LAFL-C4-0850	13,7	1,5	130
OSRAM Opto	LUW W5AP-MYNY-4C8E	3,5	5	160
	LE UW E3B-PZQZ-	14,7	3	150
	FRJV	14,7	3	150
Seoul	Z-Power P4	2,8	10	125
Semiconductor	Z-Power P7	11,2	8	125
Cree Lighting	XLamp-XM	7	2	150
	XR-E	3,1	8	150
	XP-G	3,1	6	150
	MCE	10	3	150
Prolight Opto	PG1A-3LWS	2,7	8	120
	PG1A-5DWS	4,9	11	135
	PF6N-15LVP-6SC	17,5	2,4	120
Edison Opto	EDEW-KLC8-F3	2,5	8	125
	ENEW-10-1010-EB	100	0,35	125
LedEngin	LZ1-00CW03-Р	2,73	11	150
	LZ1-00CW05-Q	5,7	5,5	150
	LZ4-40CW10	10	4,7	150
	LZC-00CW40-Z	45	0,7	150

В то же время на рынке присутствуют малоизвестные фирмы, производящие дешевую продукцию, но при этом качество систем, построенных на дешевых комплектующих, остается крайне низким.

С коммерческой точки зрения важным является коэффициент стоимости одного люмена ($/лм, для России — руб./лм). Такой коэффициент позволяет сделать расчет эффективности замены традиционных источников света в системах освещения на полупроводниковые. Расчеты коэффициента стоимости для различных светодиодов представлены в таблице 6 (в ценах 2010 года).

Таблица 6

Показатели стоимости

Производитель	Наименование светодиода	Стоимость, руб.	Руб./лм	Дистрибьютор
Nichia	NS6W183T	210	0,81	LedRise [11]
Nichia	NSPWR70CS-K1	38	0,25	LedRise [11]
Philips Lumileds	LXK2-PWC4-0220	180	0,7	ПА «Контракт Электроника» [12]
OSRAM Opto	LUW W5AP-MYNY-4C8E	200	0,7	«Промэлектроника LedRise»
OSRAM Opto	LE UW E3B-PZQZ-FRJV	1600	1,43	«Промэлектроника LedRise»
Seoul Semiconductor	Z-Power P4 W49180	200	0,84	TME [13] Mouser Electronics [14]
	Z-Power P7 W724C0	600	0,67
	WZ10150	50	0,4
Cree Lighting	XPGWHT-L1-0000-00H53	150	1,0	«КОМПЭЛ» [15]
	CLN6A-MKW-CH0K0133	40	0,5
	CLN6A-WKW-CK0L0343	150	1,4
	MPLEZW-A1	2250	1,87
Prolight Opto	PG1A-5DWS	317	1,27	«Политекс» [16]
Prolight Opto	PF6N-15LVP-6SC	1000	1,22	«Политекс» [16]
Edison Opto	EPBW-4E02	1057	1,06	НПК «Планар» [17]
Edison Opto	ENSW-10-1010-EB-1	5900	0,84	НПК «Планар» [17]
LedEngin	LZ1-00CW03	160	0,53	Ledart [18]

По данным аналитической компании IMS RESEARCH, тройку ведущих производителей светодиодов образуют Nichia (24% рынка), OSRAM (10,5%) и Lumileds (6,5%). Четвертое место делят компании Seoul Semiconductor и Cree, причем как производитель LED-чипов американская компания не уступает южнокорейской фирме, но доля на рынке корпусированных светодиодов у Cree заметно меньше.

Список литературы Анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов

Радомский Н. Сравнительный анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов. № 4, 2010г. Режим доступа
http://www.cree.com/press/press_detail.asp?i=1265232091259
http://www.philipslumileds.com
http://www.osram-os.com/osram_os/EN/Products/index.html
http://www.seoulsemicon.com/en
http://www.acriche.com/en/
http://www.cree.com
http://www.prolightopto.com
http://www.edison-opto.com.tw
http://www.ledengin.com
http://www.ledrise.com
http://led.contrel.ru
http://www.tme.eu/ru
http://ru.mouser.com
http://catalog.compel.ru/brand/CREE
http://www.radiodetali.com/index.shtml
http://www.planar.spb.ru/products.php?section=A1B1C2
http://www.ledaRt.ru

Статья научная