Параметры светодиода как источника света

Нередко встречается мнение, что производители светодиодов обманывают покупателей, заявляя параметры, которые существенно выше, чем есть на самом деле. Это утверждение неверно. Почему? Ответ на этот вопрос даёт наша статья.

Параметры светодиода как источника света

Светодиод является полупроводниковым компонентом и давно используется как часть электронных блоков и модулей в качестве элемента индикации. Использование светодиода как источника света для построения световых приборов началось относительно недавно. В связи с этими обстоятельствами светодиод очень хорошо известен как полупроводниковый диод, созданы, проверены и используются общепринятые методики измерения его электрических характеристик.

Светотехнические характеристики светодиода ещё недавно были только в виде цвета, угла и силы света. Никто серьёзно не проверял эти характеристики, не задумывался о влиянии различных факторов на эти характеристики и методики их измерения.

Сейчас светодиод стал полноценным источником света, но светотехники имеют очень малое понимание что такое светодиод и чем он отличается от других источников света. Производители светодиодов ещё не пришли к единой системе определения параметров светодиода, стандартов в этой области ещё практически не существует, общепринятыми пока являются только единицы измерения параметров светодиодов:

• световой поток, лм - светотехнический параметр
• угол половинной яркости, ° - светотехнический параметр
• диаграмма распределения светового потока - светотехническая диаграмма
• цвет или спектр излучения - светотехнический параметр
• ток питания светодиода, мА - электрический параметр
• прямое напряжение светодиода, В - электрический параметр

Светотехникам необходимо знать и электрические характеристики светодиода, так как всегда необходимо проверять при каких значениях электрических параметров приводятся светотехнические характеристики светодиода, а также вычислять энергоэффективность светильника. Все приведённые параметры взаимосвязаны, существенно изменяются при изменении параметров окружающей среды, что обязательно нужно учитывать при разработке светильника. Решение такой задачи - вопрос комплексный, требует отдельного разъяснения, мы рассмотрим только основной параметр осветительного светодиода - это световой поток.

Как сравнивать световой поток разных светодиодов?

Допустим, мы имеем 3 светодиода, для которых указан световой поток 139лм. На первый взгляд эти светодиоды одинаковы, но не всегда это так. Необходимо внимательно изучить документацию на каждый светодиод и определить что это за значение и при каких условиях оно получено. Примем за точку отсчёта минимально гарантированный световой поток при токе питания 350мА, температуре кристалла 25°С, возьмём необходимые данные из документации, определим световой поток при одинаковых условиях. Рассмотрим параметры выбранных нами 139лм светодиодов:

Светодиод1 у нас выступает референсным, для светодиода2 139лм является не минимальным, а типовым значением, а световой поток светодиода3 приведён при токе питания 300мА. При пересчёте светового потока для одинаковых условий мы получили значения 139, 112 и 155лм, то есть на самом деле мы взяли светодиоды с отличающимся световым потоком.

Второй ошибкой, которую можно допустить при выборе светодиода, - использование номинального светового потока светодиода, приведённого в документации, для расчёта светотехнических параметров светильника, в котором установлен данный светодиод. Почему это ошибка? Световой поток светодиода, приведённый в документации является номинальным и характеризует только светодиод, в то время как условия работы светодиода, установленного в светильник, могут существенно отличаться от условий, при которых приведено значение светового потока в документации.

Расчёт светового потока светодиода, установленного в светильник

Световой поток светодиода меняется в широких пределах в зависимости от различных условий. Для решения нашей задачи определим эти условия для двух случаев:

1. Измерение светового потока при производстве светодиода

2. Световой поток светодиода, установленного в светильник.

При производстве светодиодов Cree XLamp семейств XP/XR/MC измерение светового потока производится при подаче короткого импульса тока 350мА при температуре окружающего воздуха 25°С, импульс тока имеет очень малую длительность, поэтому кристалл светодиода нагревается на незначительную величину, которой можно пренебречь. Измеренный таким образом световой поток указывается в документации и является номинальным при указанных условиях.

Условия работы светодиода, установленного в светильник могут быть разными, как эти условия определять и выбирать - тема отдельной статьи, поэтому рассмотрим один частный случай, когда температура кристалла светодиода 85°С и ток питания 350мА.

Для примера возьмём светодиод XPGWHT-L1-0000-00H53 с номинальным световым потоком, указанным в документации, 139лм. Ток питания светодиода составляет 350мА и при измерении светового потока на производстве и в нашем светильнике, температура 25°С и 85°С соответственно. Падение светового потока при увеличении температуры кристалла показано на графике, приведенном в документации:

Из приведённого графика следует, что световой поток светодиода, установленного в светильник будет меньше номинального примерна на 12%, его значение составит около 122лм.

Итого, световой поток светодиода, установленного в светильник 122лм, а номинал 139лм. Очень похожие по соотношению результаты получали все, кто проводил измерения светового потока светодиодов.

Кто-то может заявить, что производитель обманывает, приводит недостижимые цифры - позвольте не согласиться. Производитель не знает ничего о вашем светильнике и условиях его эксплуатации, при этом производитель гарантирует параметры светодиода при нормальных условиях, общепринятых для всей полупроводниковой техники и приводит зависимости этих параметров от внешних факторов, что позволяет вычислить ожидаемое значение светового потока в реальных эксплуатационных условиях.

Выводы

1. При сравнении светодиодов по световому потоку необходимо проверять, что это за значение: типовое, минимальное или максимальное.

2. При сравнении светодиодов по световому потоку необходимо учитывать и условия, при которых приводится значение светового потока.

3. Световой поток светодиода уменьшается с ростом температуры кристалла - это необходимо учитывать при светотехнических расчётах светильника, построенного на светодиодах.

4. Производитель светодиодов приводит номинальное значение светового потока, которое характеризует только светодиод, но никак не светильник, собранный с использованием светодиодов данного типа.

Источник: light.rtcs.ru