Технические характеристики мощных светодиодов CREE. Фонарь Fenix E15 Cree XP-G2 (R5) LED (2016) Сравнение светодиодов CREE

Заинтересованность крупных компаний в снижении расходов на электроэнергию заставляет их задуматься о перераспределении бюджета на осветительные приборы. Светодиоды CREE могут стать хорошим подспорьем для повсеместного внедрения экономичных и долговечных источников освещения.

Описание

Американская компания CREE с 1987 года активно занимается исследованием и производством полупроводниковых осветительных приборов, и в настоящее время является одним из крупнейших производителей мощных светодиодов в мире.

Светодиоды CREE производятся по технологии выращивания излучающей структуры на кристалле карбида кремния, что в свое время стало инновационным прорывом компании (до этого известные способы производства предполагали использование сапфира). Такой подход позволил не только удешевить производство, но и снизить тепловое сопротивление подложки.

Применение

Светодиоды CREE могут использоваться в первую очередь там, где требуется получить высокую яркость свечения при минимальных затратах энергии: железнодорожный транспорт, автомобильная промышленность, уличное освещение в крупных городах и т.д.

Классификация

В общем случае светодиоды CREE можно разбить на две группы: мощные под названием XLamp и сверхъяркие – High-Brightness.

Светодиоды XLamp делятся на следующие подгруппы:

• ML – мощность от 0.25 до 1.6 Вт. Предназначены, в основном, для дежурной подсветки небольших помещений;
• MX – мощность от 2 до 4 Вт. Используются при подсветке жилых помещений;
• XB – мощность 3-5 Вт. Сфера применения достаточно широка – от портативных фонарей до подсветки больших складских помещений;
• XH – керамические LED мощностью от 0.6 до 1 Вт. Благодаря высокому показателю отношения световой поток/мощность (150-180 Лм/Вт) могут использоваться при освещении домов, офисов и т.д;
• XHP35 – мощные (13 Вт) светодиоды. Предназначены для направленного излучения, например, при световой сигнализации на дорогах и подсветке парковок;
• XM – мощность 10 Вт. Используются в портативных фонарях и фарах;
• XP – самая обширная линейка. Мощность от 2 до 10 Вт. Производятся как белые, так и цветные. Ввиду многообразия моделей, могут использоваться практически в любом приложении;
• XQ – миниатюрные LED мощностью от 1 до 3 Вт. Выпускаются как в белом, так и в цветном исполнении. Используются для ночной подсветки архитектурных сооружений, а также теплиц и крупногабаритного транспорта;
• XR – белые и цветные диоды мощностью от 2 до 4 Вт. Предназначены для подсветки ночных зданий, транспорта, концертных площадок;
• XT-E – led мощностью 5 Вт. Выпускаются в белом и синем исполнении. Сфера применения достаточно широка – от бытовых фонариков до подсветки складов и жилых помещений.

В семействе XT-E существует модификация XT-E High-Voltage White, рассчитанная на работу при повышенном напряжении питания (48 В). Ее мощность составляет 3.5 Вт, и она может служить заменой, например, 48 – вольтовым галогенным лампам.

Ниже представлен модельный ряд наиболее распространенных светодиодов XLamp:

Сверхъяркие светодиоды High-Brightness делятся на следующие группы:

• Р2 Oval 4-mm – цветные, представленные в красном, синем и зеленом исполнении. Предназначены для использования в различных RGB – устройствах, например, для подсветки мониторов и биллбордов;
• P2 Oval 5-mm – цветные светодиоды, разработанные специально для использования в LED-модулях типа «бегущая строка» и различных информационных указателях на дорогах, в аэропортах и т.д. Представлены в красном, зеленом, синем и желтом (янтарном) цветах;
• P2 Round 5-mm – здесь представлены как цветные, так и белые, предназначенные для работы в условиях повышенной влажности и при перепадах температуры, поэтому могут использоваться на открытом воздухе. Цветные светодиоды доступны в красном, синем, зеленом и желтом цветах. Белые светодиоды разделяются на два типа: cool white и warm white, то есть холодный и теплый оттенки;
• SMD – цветные и белые светодиоды в корпусе для поверхностного монтажа. Имеют маркировку типа CLx. Цветные LED можно разделить на single-color, то есть имеющие одну пару анод-катод и светящиеся одним цветом, и full-color, которые имеют три пары анод-катод и представляют собой, по сути, три разноцветных (RGB) светодиода в одном корпусе. Белые светодиоды, аналогично выводным LED типа Р2 Round, имеют разновидности cool white и warm white;
• P4 – белые и цветные светодиоды, предназначенные для создания направленного излучения, поэтому могут быть использованы при подсветке вывесок магазинов, сигнальных фонарей транспорта и др.

Внешний вид светодиодов High-Brightness показан на рисунке ниже:

Подделки CREE

Успех компании CREE спровоцировал появление на рынке большого количества подделок ее продукции. Технические характеристики таких копий заметно уступают оригиналу:

1. Соотношение световой поток/мощность (Лм/Вт) ниже.
2. Кристалл сильнее нагревается.
3. Кристалл быстрее деградирует из-за повышенного нагрева.

Все это приводит к тому, что количество часов наработки снижается на порядок (15-20 тыс. часов против оригинальных 50-100 тыс.).

На фото ниже представлены для сравнения оригинальный CREE XM-L и подделка от получившей довольно большую «известность» в деле подделывания светодиодов CREE китайской компании Latticebright.

Визуально сразу можно обратить внимание на то, что размер кристалла подделки меньше оригинального. Также у оригинального токопроводящие дорожки утоплены внутрь монтажной платы, поэтому не так заметны.

На фото выше: слева расположен оригинальный CREE XP-E, справа – подделка. У оригинала можно заметить внутри линзы выемки, которых нет у копии. Опять же, размер кристалла у CREE больше.

На ролике ниже демонстрируется разбор фары с поддельным светодиодом XM-L2 и последующее визуальное сравнение с оригиналом – заметна разница в размерах корпуса и кристалла:

На фото ниже наглядно представлены световые пятна оригинального (справа) и поддельного светодиодов:

Подключение

Для светодиодов CREE необходим источник питания напряжением 9-12 В (типовые значения), хотя возможно использование и более высоких напряжений, — главное правильно подобрать проходящий через диод ток. Подключать светодиоды следует параллельно, используя гасящие резисторы. Схема включения представлена на рисунке ниже.

Номиналы резисторов рассчитываются исходя из напряжения источника и потребляемого светодиодом тока.

Последовательное включение мощных светодиодов приводит к неравномерному распределению напряжения на них и, соответственно, неравномерному их износу, в результате чего из строя выходит вся цепь.

Плюсы и минусы светодиодов CREE

Основными достоинствами светодиодов являются их низкое энергопотребление и длительный срок службы — производитель гарантирует 100 000 часов работы, что составляет 50 жизненных циклов обычной лампы накаливания (или около 5 – для люминесцентной лампы).

Из минусов можно отметить высокую стоимость светодиодных светильников – при мощности 45 Вт их стоимость составляет от 2000 р без учета стоимости блока питания, при том, что аналогичные светильники на люминесцентных лампах стоят от 400 до 700 р. Хотя следует отметить, что по соотношению цена/качество светодиоды CREE не имеют аналогов.

Еще одним недостатком светодиодов является специфичный характер спектра их свечения, неприятный некоторым людям. Этот недостаток дополняется еще тем фактом, что они дают направленное излучение, то есть для получения привычной освещенности в помещении потребуется больше светильников, чем при использовании традиционных источников освещения.

Третий недостаток заключается в том, что для стабильной работы светодиодных светильников требуются источники питания и охлаждения, стоимость которых сопоставима со стоимостью самих светильников. Таким образом, срок окупаемости светодиодной техники составляет порядка нескольких лет.

Сравнение светодиодов CREE

Ниже представлена сравнительная таблица некоторых моделей светодиодов семейств XP (мощность 5 Вт для XP-G2 и 10 Вт для XP-L) и XPH35 (мощность 13 Вт). При сравнении учитывались относительные размеры, максимальный световой поток и относительная стоимость.

Также имеется диаграмма сравнения светового потока для самых популярных светодиодов серий XM, XP, XR:

Светодиодные сборки и ленты CREE

Кроме дискретных светодиодов, компания CREE производит сборки и ленты.

Светодиодная сборка – это интеграция нескольких кристаллов в один корпус для повышения мощности и интенсивности излучения. Типичные представители этого класса изображены ниже:

Мощность таких сборок может достигать 32 Вт (XLamp XHP70) при световом потоке в 4022 Лм.

Светодиодные ленты CREE построены на основе светодиодов типа CXA, характеристики некоторых приведены ниже:

Существует также второе поколение LED этого типа под маркировкой CXB. Они характеризуются более высоким отношением световой поток/мощность при тех же размерах.

Резюме

Ассортимент продукции CREE стремительно пополняется, — несколько лет назад модельный ряд XLamp был в несколько раз меньше. Это говорит о том, что продукты компании пользуются большим спросом, а масштабы производства подделок могут это подчеркнуть. Благодаря экономичности и качеству за приемлемую цену, продукты компании CREE обещают стать эффективной заменой традиционных источников освещения в будущем.

Широкое распространение светодиоды Cree XP-G R5 получили в небольших карманных фонарях. пользуясь одним только названием бренда CREE, многие китайские продавцы, да и не китайские тоже, стали писать невероятные значения яркости фонарей, стараясь увеличить продажи своей продукции. Таки образом они запутывают покупателя, из-за чего сделать правильный выбор становиться очень затруднительно.

Светодиоды серии Cree XP-G и XP-G2 имеют одинаковые размеры, но у первого поколения цвет подложки зеленый и есть полосы, отчетливо разделяющие кристаллы. У второго поколения XP-G2 полос нет и цвет подложки серебристый, типа металлик. Производитель заявляет, что яркость G2 выше до 20% при равных условиях.

Чтобы выяснить истинную яркость фонаря на светодиоде КРИ, необходимо узнать номинальный световой поток LED диода. Кроме режимов с максимальной и минимальной яркостью иногда на фонарях бывает режим Turbo, в котором ЛЕД диод может работать в режиме с током выше номинального, но при этом он начинает сильно греться, интенсивно деградировать, значительно сокращается срок его службы. Режимом Турбо злоупотреблять не стоит, к тому же заряд аккумулятора начинает расходоваться в несколько раз быстрее.

• 1. Сравнение характеристик
• 2. Основные параметры XP-G и XP-G2
• 3. Яркость других диодов серии XP-G и XP-G2

Сравнение характеристик

Внешние отличия

Один из вариантов обмана при покупке фонарика, может быть замена дорого диода Cree на другой более слабый. Но в таком случае диоды можно отличить внешне по физическим размерам, цветовой маркировке, структуре кристаллов. Китайские продавцы этими светодиодами могут заменять популярную модель , которая светит на 280-300 Лм, обычный покупатель может и не заметить разницы.

Основные параметры XP-G и XP-G2

В качестве примера используем диод популярной модели R5.

Параметр	XP-G R5	XP-G2 R5
Номинальный световой поток, Лм	139-148	139-148
Максимальный световой поток, Лм	493	515
Мощность	1,015 Вт	0,98 Вт
Рабочая температура, градусов	-40 до + 85	-40 до + 85
Номинальный ток, мА	350	350
Напряжение питания, при токе 350 мА	2,9 вольт	2,8 вольт
Напряжение питания, при токе 700 мА	3,05 Вольт	2,9 Вольт
Напряжение питания, при токе 1000 мА	3,15 Вольт	3,0 Вольт
Напряжение питания, при токе 1500 мА	3,25 Вольт	3,1 Вольт
Длина и ширина, мм	3,45 x 3,45	3,45 x 3,45
Угол свечения, градусов	125	115
Индекс цветопередачи	от 80 до 90 Ra	от 80 до 90 Ra

Яркость других диодов серии XP-G и XP-G2

В таблице представлен световой поток других LED диодов серии Cree XP-G и Cree XP-G2 . Их номинальная мощность составляет 1 Ватт при токе 350 мА, соответственно в таблице получаются данные яркости количества Люмен на 1 Ватт. Данные получены для рабочей температуры светодиода, которая составляет 85 градусов, для температуры 25 градусов они будут выше. Но так как он все равно нагревается, то данные для 25 градусов для расчетов практически неприменимы.

По маркировке и световому потоку производитель предлагает только такую усредненную таблицу для всей серии XP, в которой не видно явных отличий первого и второго поколения.

Код группы	Минимальный световой поток, Лм,@ ток 350 мА	Максимальный световой поток, Лм,@ ток 350 мА
Q4	100	107
Q5	107	114
R2	114	122
R3	122	130
R4	130	139
R5	139	148
S2	148	156
S3	156	164

Проблема выбора светодиода стоит остро в связи с их широким ассортиментом и безграничным диапазоном цен. Технология производства и параметры LED ламп ускоряются очень быстро. Трудно угнаться за новинками, еще трудней разобраться в том, какой диод лучше, какой новее и что следует покупать в том или ином случае.

Безусловно, выбирать источник света следует исходя из потребностей. Если вы фанатик новинок и любите померяться длиной и шириной луча в компании единомышленников, естественно, вам необходимы последние суперяркие новинки. Для охотников, рыболовов, дайверов и прочих любителей активного времяпрепровождения важны яркость, фокусировка или рассеянность луча, его цветовой оттенок.

Расшифровка бин-кодов светодиодов

При производстве светодиодов им присваиваются бин-коды. На первый взгляд эта абракадабра не говорит ни о чем. Лишь зная классификацию, становится совершенно понятно, какой диод находится перед вами. Бин светодиода включает данные о конструкции корпуса, подгруппе цвета, оттенок цвета, код яркости. Имеются дополнительные цифры, относящиеся к внутреннему производственному коду, для пользователя они не имеют ценности.

Например:
XPGWHT-L1-1C0-R5 - это диод с корпусом XPG, цвет - WHT (белый), подгруппа L1- белый, 1C0 - оттенок по таблице ANSI, R5 - код яркости (139-148 люмен при 350 мА).

Cree XLAMP XR-E

Часто встречающийся, но довольно устаревший светодиод. Представляет собой небольшой кристалл с защитной стеклянной линзой, установленный на подложке, которая выполняет функцию теплоотвода и служит основой для контактов.

Мощность светового потока зависит от кода яркости и находится в диапазоне от Q2 (от 87,4 до 93,9 люмен) до R2 (от 114 до 122 люмен) притоке 350 мА. Как правило, диод такого класса используется в недорогих фонариках. Максимальная температура светоизлучающего кристалла до 150 °С, при работе с максимальным током не более 1 А и напряжении не более 3,9 В.

Выпускаются в цветовых оттенках:
теплый белый - 2700-3600°К;
нейтральный белый - 3700-5000°К;
холодный белый -5000-10000°К.

Cree XLAMP XP

• XPE. Эта серия пользуется особой популярностью за счет сочетания надежности конструкции, повышенным характеристикам светоотдачи и приемлемой стоимости. Внешне кристалл имеет большие размеры, чем предыдущие серии, рефлектор неглубокий. Максимальная температура 150 °C, сила тока 1 А, напряжение 3,4 В. Cree XPE имеет более широкую температурную шкалу цветов, в шкалу введен оттенок «Outdoor white» с диапазоном 4000-5300°К. Это более естественный холодный белый цвет. Яркостные бины: N4, P2, P3, P4, Q2, Q3, Q4, Q5, R2, R3, это 144-280 Лм. Световая отдача 19-34 лм/Вт.
• XPC. Эта серия является модификацией XP-E с силой тока 0,5 А и напряжением 3,5 В. Цветовые оттенки и мощность светового потока находится в том же диапазоне, что и у прототипа. Световая отдача выше (35-59 лм/Вт), соответственно можно говорить о явном преимуществе по этому параметру. XPE и XPC используются в малогабаритных ручных фонариках.
• XPG. Светодиод нового поколения, отличающийся сверхяркостью и эффективностью. Имеет сравнительно большую площадь кристалла, может выдерживать до 1,5 А. Световая отдача оставляет далеко позади предшественников и находится в диапазоне от 90 до 139 лм/Вт. Максимальный световой поток 346-534 Лм. Цветовой оттенок делится на 4 группы. Классификация яркостных бинов: Q4, Q5, R2, R3, R4, R5, S2, S3 - определяется при токе в 700 мА. Диоды этого класса используются для мощных ручных, спортивных фонарей. Для дальнобойных, суперярких фонарей следует использовать новейшую систему XP-G2, обладающую большей светоотдачей при стандартных характеристиках.

Cree XM-L

Очень мощный светодиод (10 Вт), использующийся в профессиональных фонарях и стационарных источниках освещения. Кристалл имеет размеры в 2,5 раза превосходящие XPG, что обеспечивает широкий пучок света. Если использовать неглубокий рефлектор, то получается большое заливное пятно от фонаря. Световой поток при токе в 3 А может достигать 900 Лм. Максимальный световой поток, зависящий от бина яркости - 1008 лм. Классификация яркостных бинов определяется при токе в 700 мА, используются: S6, T2-T6, U2, U3 (аналог Cree J-A5).

Какой диод выбрать?

Если вам важны световые характеристики, то на марку светодиода можно и не смотреть, так как она определяет лишь конструктивные особенности. Нет необходимости покупать мощный диод Cree XM-L для фонарика-брелока, здесь достаточно и XPE. Для мощных и надежных источников света лучше подойдут XP-G, XP-G2, XM-L, XM-L2.

Цветовая группа - это дело вкуса. Оптимальным вариантов является нейтральный или естественный белый. Исключение составляют профессионалы, которые используют светодиоды в своей оптике и им важен спектральный оттенок.

Мощность фонаря зависит от источника питания, а вот яркость непосредственно от бинов. При токе 350 мА наиболее яркими будут Q5 и R2, при токе 700 мА - T6, S3 или U2, U3. Выбирая яркостные бины, учитывайте, что некоторые из них, например, U, могут работать только в холодном спектре, поэтому для фонарей с мягким, теплым светом лучше подобрать что-то их кодировки T.

Компания Fenix порадовала всех покупателей выпуском еще одной повседневной модели фонаря, которая получила название Fenix UC02. Он работает со светодиодом XP-G2 S2 (одним из самых новых от компании Cree) и способен обеспечивать яркость на уровне 130 люмен. Такого света достаточно, чтобы обеспечить видимость в радиусе 48 метров. Доступен пользователям и более экономный режим на 10 люмен. В таком варианте освещения, луч будет достигать дальности 14 метров. Обращаем ваше внимание, что для этого диода заложен срок службы не менее 50 тысяч часов, принимая во внимание только время работы. Поэтому модель Fenix UC02 действительно можно считать надежной.

Свет этого фонаря поддерживает аккумулятор литий-ионного типа 10180. Чтобы пользователю не приходилось искать подходящий вариант отдельно, в комплект производители включили качественный фирменный элемент питания ARB-L10-80. Для него возможна перезарядка с помощью обыкновенного зарядного устройства, а также кабеля USB с микро-разъемом. Аккумулятор имеет защиту от избыточной зарядки и разрядки, а сам фонарь — от переполюсовки.

Для управления работой фонаря используется поворотное кольцо ближе к его голове. С помощью этой технологии происходит и включение-выключение, и выбор нужного режима освещения.

Важной особенностью модели фонарика является корпус из алюминия, поверхность которого подвергнута жесткому анодированию. Эта оболочка отлично защищает его от механического повреждения, выдерживая даже падение на камень примерно с метровой высоты. А скрупулезный подход к сборке позволил добиться полной изоляции корпуса от пыли и воды. Этот показатель соответствует требованиям норм IP-68, принятым на международном уровне.

Особенности:

• практичный фонарь-брелок;
• максимальная яркость - 130 люмен;
• на выбор имеется 2 режима работы;
• фонарь освещает пространство радиусом 48 метров;
• используется белый диод XP-G2 S2 (Cree);
• период работы диода — 50 000 часов;
• используется 1 аккумулятор 10180;
• функция зарядки через USB;
• корпус сделан из алюминия;
• закаленное стекло линзы;
• фонарь совершенно водонепроницаемый;

Фонарь Fenix UC02 Cree XP-G2 S2
ANSI	Максимальный	Минимальный
Яркость	130 люмен	10 люмен
Время работы	25 минут	3 часа 50 минут
Дистанция	48 м	14 м
Ударопрочность	1 м
Водонепроницаемость	IP-68
Размеры	43.2 мм (длина) 14 мм (диаметр корпуса)
Вес	8 г
Комплектация	фонарь, запасные уплотнительные кольца, инструкция, гарантия.
Элементы питания	встроенный Li-ion аккумулятор 10180
Тип отражателя	гладкий
Материал корпуса	алюминий
Тип оптической системы	отражатель
Покрытие корпуса	анодированное покрытие корпуса 3 степени жесткости
Упаковка	блистер
Включение
Переключение режимов	поворот головной части фонаря