Изследване на ефективността на светодиоди

Светодиодното осветление е сравнително нова технология. Както за всяко ново нещо, за него съществуват какви ли не легенди. Всъщност в областта на осветле­нието тази технология е революция съизмерима с изобретяването на нажежаемата лампа преди един век.

Isamu Akasaki, Meijo University, Nagoya, Japan	Hiroshi Amano, Nagoya University, Nagoya, Japan	Shuji Nakamura, UCSB, Santa Barbara, USA

Лауреатите са наградени за изобретяване на нов, енергоспестяващ и екологичен източник на светлина.

През 1970 г. Akasaki получава монокристален GaN.

1986 г. - Създаден е метод за израстване на GaN върху сапфир с гладка повърхност и контрол върху проводи­мостта - Akasaki, Amano.

1989 г. – Amano, който е докторант, открива процес за р-тип легиране на GaN с Mg. Създаден е за първи път светодиод с GaN p-n преход.

1994 г. - Nakamura, Nichia Chemicals, получава високо­ефективен син диод.

1995 г. - Създаден е първият синьо-виолетов лазерен диод.

Целта на настоящата работа е да изследва зависимостта на параметрите на светодиодите от режима, в който са поставени, технологичното ниво на масовата им продукция.

• 
  LMT Photometer B520, идентификационен №04B4021 с фотометрична глава P30SC0 идентификационен №04B4022, свидетелство за калибриране на LMT Lichtmesstechnik GMBH Berlin №04B402/28.05.2014;
  
• 
  кълбов фотометър с диаметър 2m (Велинов К, В. Войводов, 2012);
  
• 
  автоматизиран гониофотометър (Велинов К, 2010, K. Velinov, P. Velinova 2013);
  
• 
  измервател на мощност HM8115-2 идентифика-ционен № 015447345, свидетелство за калибриране на национален център по метрология №148-EEИ /14.12.2012;
  
• 
  цифров термометър със сензор за температура DS18B20 идентификационен № 0000011697CDH, свидетелство за калибриране на национален център по метрология №268-TИ/14.11.2012;
  
• 
  спектрорадиометър МК350 идентификационен № HS0313220158, тестов източник МК002, свидетелство за калибриране на UPRtek lab № А012001/2013/7/5.
  

В момента в продажба са два вида светодиоди – единични чипове с мощност, по-малка от 1W, и групови матрици от диоди разположени върху един чип, които се произвеждат с мощност от 5 до 100W. По-долу са изследвани и двата модела светодиоди, получени от два независими доставчика.

Спектър на светлината Цветна температура = 3040 K Индекс на цветопредаване CRI =83
	Таблица 1	LED-1 3000K
	I, mA	P, W	U, V		Фл, lm	Lm/W
	100	3.148	31.55		562,7	178,7
	200	6.39	32.2		1131,1	177,0
	300	9.78	32.72		1686,2	172,4
	400	13.23	33.16		2226,9	168,3
	500	16.74	33.5		2730,6	163,1
	600	20.33	33.84		3251,4	159,9
	700	23.9	34.16		3747,7	156,8
	800	27.47	34.43		4209,5	153,2
	900	31.26	34.71		4684,7	149,9
	1000	35.22	34.97		5154,2	146,3
	1100	38.6	35.09		5491,1	142,3

Спектър на светлината Цветна температура = 3932 K Индекс на цветопредаване CRI =82

Спектър на светлината Цветна температура = 4858 K Индекс на цветопредаване CRI =72

I	U	P	Фл	η
A	V	W	lm	Lm/W
0,10	32,06	3,22	601	186,6
0,15	32,43	4,85	894	184,4
0,20	32,77	6,60	1199	181,7
0,25	33,06	8,27	1483	179,3
0,30	33,32	10,21	1812	177,5
0,35	33,58	11,81	2058	174,3
0,40	33,82	13,58	2337	172,1
0,45	34,04	15,32	2604	170,0
0,50	34,26	17,17	2881	167,8
0,55	34,46	18,92	3136	165,8
0,60	34,68	20,90	3423	163,8
0,65	34,87	22,70	3675	161,9
0,70	35,06	24,53	3928	160,1
0,75	35,26	26,50	4164	157,1
0,80	35,45	28,40	4448	156,6
0,85	35,63	30,30	4699	155,1
0,90	35,82	32,30	4956	153,4
0,95	35,99	34,28	5206	151,9
1,00	36,19	36,16	5443	150,5
1,05	36,33	38,13	5679	148,9
1,10	36,54	40,31	5945	147,5
Спектър на светлината
Цветна температура = 5518 K
Индекс на цветопредаване CRI =65
Цветни координати:
CIE 1931 x=0.3321, y=0.3630
CIE 1976 u’=0.1985, v’=0.4882

Аналогично е и поведението на светодиод №4. При намаляване на работния ток от 700 на 100mA ефективноста на тези светодиоди се увеличава на 160 – 187lm/W, но светлинният поток за модула от 12 светодиода спада от 3900 на 600lm.

И за двете групи светодиоди ефективноста на излъчване се движи от 160 – 180lm/W в рамките на нормалния работен диапазон.

При подходящо охлаждане на светодиода може да се постигне излъчване на по-висок светлинен поток, но това е свързано с намаляване на неговата ефективност.

Изпитаните светодиоди са нормална извадка на произведени към края на 2015 година светодиоди и показват състоянието на светодиодната технология към този момент.
Литература
http://light-bg.eu/

Велинов К, В. Войводов, Модернизация на кълбов

фотометър с цифрови фотосензори. Годишник на МГУ

“Св. Иван Рилски”, 2012г., Том 55, св. ІІІ, стр. 22-25;

Велинов К., Гониофотометър за експресно измерване на

светодиодни осветители, XIV Национална конференция

с международно участие BulLight, 2010, Варна,

България.

K. Velinov, P. Velinova, Goniophotometer with large number

of digital photo sensors, LuxJunior 2013, 11.

Internationales Forum für den lichttechnischen Nachwuchs,

23 - 27.09.2013, Dornfeld / Ilmenau, Deutschland.