Mniej ale więcej, czyli dlaczego należy uważnie analizować parametry diod LED

Prąd, napięcie i moc

Rys. 1. Ponad 35 lm wydajności świetlnej z diod 5630 i 3020 firmy Seoul Semiconductor

W ostatnich latach nastąpiło przesunięcie priorytetów związanych z zakupem LED, mniej istotna stała się jasność pojedynczej diody, a bardziej wydajność i koszt całego systemu. Spopularyzowało to produkty o mniejszej mocy, których cena w przeliczeniu na jasność była korzystniejsza. Diody w obudowie 5630 pojawiły się w ofercie większości producentów, a ich wykorzystanie w projektach oświetleniowych pozwala na budowę systemów o lepszej - bardziej jednostajnej - dystrybucji światła.

Oczywiście o ile sumaryczna moc i jasność spełnia wymagania projektu. Jednak porównanie tych diod, w przeciwieństwie do równie popularnych 3535, nie wiąże się z tylko ze sprawdzeniem certyfikatów, porównaniem cen oraz tabel w kartach katalogowych.

Każdy producent podaje inny prąd nominalny (od 60 mA do 120 mA), a więc należy przyjąć jedną wartość prądu i zgodnie z charakterystykami przeliczyć wartości - jasność w zależności od prądu i napięcia, moc pojedynczej diody i ostatecznie sprawność. Firma Seoul Semiconductor jako nominalny prąd uznaje 100 mA, który w przypadku diody STW8Q14BE, o kolorze zimnym białym, daje 38 lm jasności i sprawność 119 lm/W.

Rys. 2. Tabela z karty katalogowej diody Z5P

Pozwala to na zaprojektowanie źródła światła o jasności ok. 4000 lm na płytce ze zwykłego laminatu o powierzchni 10×10 cm (zachowując odległości potrzebne do odprowadzania ciepła). Jednak potrzeby rynku są różne, a korzystanie z diod o mocy 1 W, lub wyższej, wiąże się z koniecznością stosowania MCPCB.

Wychodząc im naprzeciw Seoul wprowadził na rynek diody 3020, zamknięte w mniejszej obudowie, lecz o jasności i sprawności równej (STW8B12D) lub lepszej (STW9B12D) od serii 5630. Pozwala to na zmniejszenie powierzchni PCB o ok. 40%, aby uzyskać taki sam efekt, co prowadzi również do zmniejszenia ostatecznych kosztów.

Gdy robi się gorąco

Rys. 3. Dioda nowej generacji Z5P

Często wymagana jasność lampy jednak wymusza użycie źródeł światła większych mocy. Obecnie najpopularniejsze są diody w obudowach 3535 lub zbliżonych. W tym przypadku porównanie i wybór wydają się proste, gdyż standardowo parametry są podawane dla prądu 350 mA.

Niższe napięcie, większy strumień i pozornie już wiemy, że będzie większa sprawność. Dokumentacja techniczna jednak podaje wszystkie parametry przy temperaturze złącza 25°C, a każdy doświadczony inżynier wie, że nawet przy bardzo dobrym odprowadzaniu ciepła będzie ona kilkukrotnie wyższa (90-100°C na złączu to normalne wartości).

Ponownie pojawia się problem analizy charakterystyk. Tym razem degradacji światła w zależności od temperatury złącza, zazwyczaj wynoszącej ponad 20%. W kartach katalogowych diod Z5P i Z5M Seoul Semiconductor podaje dwie wartości strumienia świetlnego o zadziwiająco małej różnicy - tylko kilka procent. Co pozwala na używanie "best hot lumen maintenance" w jej opisach.

Z5P - dioda nowej generacji

Rys. 4. Degradacja światła w zależności od temperatury - seria Z5 a konkurencja

To zasługa chipów nowej generacji użytych w ulepszonej serii Z5. Poza doskonałymi wynikami pozwalają one również na zwiększenie prądu do 1 A (Z5P) i 1,2 A(Z5M), gdyż ich rozmiary zostały zwiększone do, odpowiednio, 1,2×1,2 mm i 1,4×1,4 mm. Te nowe diody doskonale nadają się do wykorzystania w oświetleniu wewnętrznym, jak i bardziej wymagającym oświetleniu ulicznym.

Wnioski

Pomoc w doborze elementów i wyjaśnienie wszelkich ukrytych parametrów to zaleta korzystania z usług autoryzowanych dystrybutorów. Lata doświadczenia, najbardziej aktualna wiedza i bezpośredni kontakt z producentem mogą poskutkować znaczącym skróceniem czasu potrzebnego na zaprojektowanie i wprowadzenie produktu końcowego na rynek.

Mariusz Ciesielski
Microdis Electronics Sp. z o.o.
www.microdis.net