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 |
|
NS9W153M (3 кристалла в корпусе) |
350 |
10,5/350 |
|
|
Philips Lumileds |
LXK2-PWC4-0220 |
300 |
3,85/1500 |
|
LAFL-C4-0850 (4 кристалла) |
850 |
13,7/1000 |
|
|
OSRAM Opto |
LUW W5AP-MYNY-4C8E |
390 |
3,5/1400 |
|
LE UW E3B-PZQZ-FRJV (6 кристаллов в корпусе) |
610–1120 |
21/700 |
|
|
Seoul Semiconductor |
Z-Power P4 W49180 |
240 |
4/1000 |
|
Z-Power P7 W724C0 (4 кристалла) |
900 |
3,6/2800 |
|
|
Cree Lighting |
XPGWHT-L1-0000-00H51 |
139 |
3,1/350 |
|
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 |
|
PF6N-15LVP-6SC |
820 |
25/700 |
|
|
Edison Opto |
EDEW-KLC8-F3 |
170 |
3,5/700 |
|
ENEW-10-1010-EB (светодиодная |
7000 |
33/3000 |
|
матрица 30x30) |
|||
|
LedEngin |
LZ1-00CW05-Q |
320 |
3,8/1500 |
|
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 |
|
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 |
|
LCW100Z1 |
120 |
3/20 |
|
|
Cree Lighting |
XLamp XM |
160 |
3,5/350 |
|
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 |
|
|
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 |
||||
|
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] |
|
NSPWR70CS-K1 |
38 |
0,25 |
||
|
Philips Lumileds |
LXK2-PWC4-0220 |
180 |
0,7 |
ПА «Контракт Электроника» [12] |
|
OSRAM Opto |
LUW W5AP-MYNY-4C8E |
200 |
0,7 |
«Промэлектроника LedRise» |
|
LE UW E3B-PZQZ-FRJV |
1600 |
1,43 |
||
|
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] |
|
PF6N-15LVP-6SC |
1000 |
1,22 |
||
|
Edison Opto |
EPBW-4E02 |
1057 |
1,06 |
НПК «Планар» [17] |
|
ENSW-10-1010-EB-1 |
5900 |
0,84 |
||
|
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
