LEDmania.cz

V poslední době jsem se vrhnul na měření světelného toku LED žárovek a proto jsem si posvítil i na normy, které standardizují způsob měření a uvádění parametrů LED zdrojů. Při měření světelných parametrů různých světelných zdrojů totiž zákonitě narazíte na křivky podobného tvaru:

Průběh relativního světelného toku LED žárovky, kompaktní zářivky a klasické žárovky hodinu po zapnutí

(Pokračování textu…)

Výrobci výkonných LED neustále tvrdě pracují na výzkumu a vývoji a čas od času se pochlubí novými úspěchy. Samozřejmě se jedná pouze o výsledky dosažené v laboratorních podmínkách, takže podobné výkony LED v masové produkci můžeme očekávat až za několik let. Zde si ve stručnosti shrneme, jak postupoval vývoj v laboratořích největších výrobců v posledních letech.

27.ledna 2007 – Společnost Philips Lumileds oznámila, že se jí podařilo vyrobit výkonnou LED se světelným tokem 136lm při proudu 350mA a účinností 115lm/W při barevné teplotě 4685K. Při napájení proudem 2000mA se výrobci podařilo z této LED „vymáčknout“ světelný tok 502 lumenů při účinnosti 61lm/W.

30.srpna 2007 – Japonský výrobce LED Nichia oznámil dosažení světelného toku 145lm/350mA při účinnosti 134lm/W.

13.září 2007 – Americký výrobce Cree reagoval oznámením LED se světelným tokem 135,7lm/350mA při barevné teplotě světla 5813K a s účinností 129lm/W. Rekord firmy Nichia se jim tedy překonat nepodařilo. Zajímavé však je, že ta samá světlo emitující dioda byla schopná napájení proudem až 4A při kterém měla světelný tok přes 1000 lumenů (více zde: Cree LED s 1050 lumeny )

Léto 2008 – Lumileds oznámila LED s účinností 140,1lm/W. Podrobnější informace se mi nepodařilo dohledat.

21.července 2008 – Německý výrobce LED Osram Opto Semiconductors oznámil LED se světelným tokem 155lm/350mA při barevné teplotě 5000K. Účinnost potom byla 136lm/W. Při napájení proudem 1400mA se podařilo překonat hranici 500 lumenů.

20.listopadu 2008 – Poslední rekord oznámený v roce 2008 patří společnosti Cree. Jejich výkonná LED dosáhla opravdu špičkového světelného toku 173 lumenů při proudu 350mA s účinností 161lm/W a barevné teplotě 4689K.

1. prosince 2009 – V roce 2009 oznámila společnost Cree dosažení světelného toku 197 lumenů při proudu 350mA s účinností 186lm/W a teplotě chtomatičnosti 4577K.

3. února 2010 – První letošní rekord si opět připisuje společnost Cree a zřejmě jako první výrobce prolamuje hranici 200lm/W. Konkrétně se v laboratoři podařilo vyrobit LED s účinností 208 lm/W při napájení proudem 350mA a teplotě chromatičnosti 4579K.

9.  května 2011 – Cree opět překonává sama sebe a oznamuje dosažení nového rekordu 231 lm/W. Podmínky jsou stejné jako při předchozích rekordech. LED měla jediný světelný čip a byla napájena proudem 350mA. Teplota chromatičnosti bílého světla byla 4500K.

12. dubna 2012 – Cree nadále posunuje laťku a oznamuje nový rekord 254 lm/W při proudu 350mA a teplotě chromatičnosti 4408 K.

13. února 2013 – Po necelém roce tu máme další rekord od Cree a to 276 lm/W při proudu 350mA a a teplotě chromatičnosti 4401 K.

26. března 2014 – O prolomení magické bariéry 300 lumenů na Watt se postarala opět americká společnost Cree, jednoznačný světový lídr ve výrobě vysoce účinných světelných diod. Hodnota nového rekordu nyní činí 303 lumenů na Watt při napájení proudem 350mA a teplotě chromatičnosti 5150 K. 

Samozřejmě ještě jednou připomínám, že se jedná jen o výsledky dosažené v laboratoři, účinnost nejlepších komerčně dostupných bílých diod se nyní pohybuje kolem 180 – 200 lm/W (Cree XM-L2, Cree MK-R). Je otázka zda můžeme ještě nějaké další rekordy očekávat, teoretické maximum pro bílé diody se nachází již velmi blízko aktuálnímu rekordu. Nutno ovšem říct, že výrobci nepracují nejen na vyšší účinnosti ale i lepším barevném podání a dalších parametrech.

Poslední aktualizace článku – duben 2014.

Zdroje: Ledsmagazine.com a stránky výrobců

V současnosti je na trhu obrovské množství LED světel, svítidel a svítilen pro různé účely s velmi různorodou kvalitou. Prakticky všechny výrobky používající LED slibují životnost 50 tisíc hodin či více, vysokou světelnou účinnost a další skvělé vlastnosti. Použití světelných diod však tyto vlastnosti automaticky nezaručuje. Velmi záleží na konstrukci svítidla, použitých materiálech i kvalitě samotných LED.

Níže zveřejňuji článek, který mi poslal budo pracující v české pobočce španělského výrobce LED osvětlení Indal. Článek naráží na různorodou kvalitu LED svítidel pro veřejné osvětlení a hezky shrnuje základní principy, které by měly kvalitní LED svítidla dodržovat, aby bylo jejich použití skutečně smysluplné.

Ulice v anglickém Middlesbrough vlevo osvětlená klasickými vysokotlakými sodíkovými výbojkami a vpravo po výměně za moderní LED osvětlení.

(Pokračování textu…)

Společnost Nichia v srpnu uvolnila na veřejnost informace o nových laboratrních rekordech dosažených již letos v lednu.

Japonským výzkumníkům se v laboratoři podařilo vyrobit bílou LED s rekordní účinností 249 lm/W. To je hodnota blížící se teoretickému maximu, která pro bílé světlo činí zhruba 300 lumenů na watt. Tohoto rekordu bylo dosaženo při napájení světelné diody proudem 20mA, při kterém světelný tok činil 14,4 lumenu. Plocha použitého světelného čipu byla 0,2mm².

Stejnou technologií byl vyroben i čip s plochou 1mm², který produkoval světelný tok 203 lumenů při napájení proudem 350mA a účinnosti 183 lm/W. To je však již mírně pod únorovým rekordem od amerického výrobce Cree (plocha použitého čipu u rekordu Cree však není známa).

Změnami vnitřní struktury světelného čipu bylo docíleno zvýšení externí kvantové účinnosti. 

Při třetím pokusu byly zapojeny čtyři výše uvedené výkonné světelné čipy do série a při napájení proudem 1000mA bylo dosaženo světelného toku 1913 lumenů při účinnosti 135 lm/W. To je zhruba dvojnásobná hodnota proti dnešním komerčně dostupným čtyřčipovým LED Cree MC-E a SSC P7.

Na uvedení podobně účinných LED do masové výroby si bohužel ještě několik let počkáme.

Už jsme si zvykli, že americký výrobce světelných diod Cree nás pravidelně zásobuje novými a novými rekordy dosaženými v laboratoři. Zatím se jim však i poměrně úspěšně daří přenést úspěchy z laboratoře do masové výroby. 

Zatím nejnovější ohlášenou výkonnou LED je Cree XM-L, která má dosahovat účinnosti až 160 lumenů na Watt při napájení proudem 350mA. Při napájení proudem 2A má světelný tok činit až 750 lumenů při účinnosti 110lm/W. To je mimochodem hodnota, na kterou Cree MC-E M-bin potřebuje napájení proudem 2,8A.

Zajímavé je i poměrně nízké propustné napětí, které má být pouze 2,9V při napájení proudem 350mA a 3,4V při proudu 2A.

Aktualizace 25.11.2010:

Na začátku listopadu výrobce oficiálně oznámil dostupnost nových LED Cree XM-L a zároveň zveřejnil datasheet s přesnými parametry. Proti původně zveřejněným informacím došlo k několika drobným změnám.

Maximální napájecí proud činí 3A proti původně zveřejněným 2A. Tepelný odpor pouzdra si mírně pohoršil ze 2°C/W na 2,5°C/W. Typické propustné napětí je dle datasheetu ještě nižší, pouhých 2,8V při proudu 350mA a jen 3,4V při proudu 3A.

LED jsou rozděleny do tří výkonových skupin – T5, T6 a U2 se světelným tokem 260, 280 a 300 lumenů při proudu 700mA. Dle stránek výrobce jsou však zatím dostupné jen verze T5 a T6. Lepší verze T6 dosahuje účinnosti 145,8 lm/W při proudu 350mA, 104,9lm/W při napájení proudem 2A a 91lm/W při proudu 3A.

Světelné diody s původně slibovanou účinností až 160lm/W tak zatím nejsou dostupné a je otázka, kdy se tak stane. Může to být měsíc, nebo také rok 🙂 Níže je tabulka porovnávající typické parametry různých Cree LED:

 A nyní aktualizovaný graf porovnávající starý Luxeon III, první verze XR-E a další novější LED. V závorce je přibližné datum uvedení na trh.

 
Srovnání výkonných LED od Cree a Luxeonu III. V závorce je datum uvedení na trh.

Zajímavé je i srovnání velikostí celých LED, které nejlépe vynikne na tomto renderu, který zveřejnil phburns na forums.mtbr.com.

Nyní srovnání s dalšími 10W LED od konkurence. Pro zajímavost jsem přidal i graf Cree MC-E N, která se objevila v limitovaných množstvích u některých prodejců, dvou Cree XP-G R5 zapojených paralelně a graf 20W LED SST-50. (klikněte pro zvětšení)

Z grafu je jasně vidět, že z pohledu výkonu se nejedná o žádnou velkou revoluci, ale spíše příjemnou evoluci 🙂 Zvláště když zatím uvážíme dostupnost pouze Cree XM-L T6 a nikoliv U2. Co však revolučně vypadá je cena, která se dle prvních náznaků pohybuje kolem poloviny ceny za Cree MC-E.

Zda se objeví nějaké kvalitnější svítilny s Cree XM-L ještě před vánoci není jisté. Většího množství novinek mezi LED svítilnami se zřejmě dočkáme až na začátku roku 2011.

Zdroj: Cree.com