Jste zde

Výkonná miniaturní bílá LED dioda pro náhradu CCFL výbojky

Antonín Vojáček, 24. Červenec 2008 - 21:25

S postupem dalšího vývoje polovodičových technologií vznikají i nové lepší optoelekrické součástky. Jednou z posledních novinek společnosti Vishay je miniaturní, ale výkonná opravdu bílá LED dioda (Power SMD LED) s označením VLMW82xx. Ta při rozměrech několika mm má svítivost až 18 cd (18 000 mcd) při proudu 500 mA. Může tak nahradit i CCFL výbojky například pro podsvícení reklamních ploch a displejů nebo realizovat blesk u fotoaparátů.

Horkou novinkou na trhu s LED osvětlením jsou úplně nové bílé SMD LED diody v CLCC-2 plochém keramickém pouzdru společnosti Vishay Intertechnology pod označením VLMW82xx. Nejde však jen tak o obyčejné LED. Tyto patří do kategorie vysoce svítivých výkonných LED vyznačující se svítivostí od 9 000 mcd do 18 000 mcd, tedy fyzikálně přesněji 9 až 18 cd. Přitom však mají velmi malý tepelný odpor (jen 20 K/W), čímž se velmi málo zahřívají. To je výhodné pro nasazení v teplotně citlivých aplikacích. Velká svítivost, vysoká účinnost a hlavně neobyčejně široký vyzařovací úhel (pokles intenzity světla na 1/2 je až při úhlu 60°) je pak přímo předurčuje pro použití jako nízkopříkonového osvětlení a hlavně podsvětlení různých displejů. Velmi dobře se hodí jako náhrada výrazně "žíznivějších" CCFL výbojek.

Jak již bylo zmíněno LEDka je zabudována do odolného miniaturního nízkoprofilového keramického pouzdra CLCC-2, což jí dává rozměry pouze 3.3 x 3.4 x 0.75 mm. Zvláště "výška" necelý milimetr je až neskutečná. Tyto rozměry a nízké zahřívání umožňuje osazení velkého počtu LED na malou plochu a tak vytvářet i opravdu velmi výkonné a intenzivní zdroje bílého světla. Zároveň lze snadno cokoliv podsvětlovat, protože lze bez odrazných fólií a zrcadel snadno rozmístit LED tak a v takovém počtu, aby světlo mělo potřebnou intenzitu i a pokrývalo potřebnou plochu. Navíc tyto LED umožňují přidavné proudové buzení pro maximální světelný výstup, přičemž se při tom nijak nesnižuje životnost až 50 000 hodin.

LED diody řady VLMW82xx jsou vyráběny technologií InGaN, která typicky umožňuje generovat světelný tok okolo 35 lm při optické účinnosti 40 lm/W při odběru proudu 100 mA. Dopředné napětí PN přechodu je pak typicky 3.6 V. Neméně je pak zajímavá i konstrukce reflektoru uvnitř pouzdra. Ten je tvořen směsí silikonu a TAG luminoforu (mixture of silicone and TAG phosphor). Luminofor pak převádí generované modré záření částečně na žluté. To se pak "míchá" se zbývajícím nekonvertovaným modrým světlem a vzniká tak bílé světlo. LED tak opravdu generuje krásné bílé světlo bez známky nádechu modré.

Základní vlastnosti Power SMD LED VLMW82xx:

  • Technologie:
    • světlo emitující přechod = InGaN
    • integrovaný reflektor = silikon a TAG luminofor
  • Barva světla: bílá (vzniká smícháním modrého a žlutého světla)
  • Svítivost: 9 000 až 18 000 mcd (9 až 18 cd)
  • Světelný tok: 28 000 až 56 000 mlm (28 až 56 lm)
  • Souřadnice chromatičnosti: x=y=0.33
  • Maximální světelná intenzita je na vln. délce 470 nm
  • Vyzařovací úhel: 60° (polovina intenzity světla)
  • Dopředné napětí diody: typ. 3.6 V (2.9 až 4.3 V)
  • Dopředný proud IF = 500 mA
  • Celkový max. ztrátový výkon: 2.15 W
  • Provozní teplota: -40°C až +100° C
  • Vnější rozměry: 3.3 x 3.4 x 0.75 mm
  • Pouzdro: keramické CLCC-2
  • Životnost: cca 50 000 hod.
 

Závislost relativní svítivosti na hodnotě dopředného proudu


 

Spektrální vyzařovací charakteristika (vlevo) a závislost změny dopřeného napětí na změně teploty okolí (vpravo)

Příklady použití výkonné bílé LED

  • Podsvětlení displejů
  • Blesk fotoaparátů
  • Přisvětlení scény snímané kamerami
  • Osvětlení interiéru automobilu
  • Světla automobilu (brzdová, blinkry, couvačky, boční)
  • Světelné indikátory
  • Signální světla a světelné symboly
  • Osvětlení cedulí (značek, billboardů, tabulí apod.)
  • Různé kreativní lampičky
  • Nouzové osvětlení interiérů
  • apod.

Rozměrový výkres Power SMD LED VLMW82xx

Závěr

Cílem tohoto článku bylo upozornit na novou zajímavou součástku, LED diodu, která se vyznačuje tak velkým světelným výkonem, že se velmi dobře hodí i pro náročné osvětlovací účely, jako jsou podsvětlení displejů, blesky fotoaparátů, ozáření ploch apod. Miniaturní rozměry pak umožňují na malou plochu umístit velký počet LED a tím vytvořit plošné nebo velmi výkonné zdroje světla, které však generují jen velmi málo ztrátového tepla (například narozdíl od výbojek, které již po chvilce dokáží nejen sebe, ale i své okolí výrazně zahřát). Zajímavý je pak i vyzařovací úhel 60° i velký rozsah pracovních teplot (-40 až 100 °C). Více informací najdete v datasheetu www.vishay.com/docs/81872/81872.pdf.

Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: 

Komentáře

mpech - 1. Říjen 2008 - 12:54

Ta výška je úžasná ale:

Na trhu jsou už poměrně dlouho jen o malinko větší (3x4.5mm)výkonové bílé SMD LED, které při ztrátovém výkonu 1W dají 100lm a při 2.4W dokonce 180lm. Mají sice teplotu bílého bodu typ. 6500K K (cool white), ale jak jsem koukal na tu spektrální křivku bude to hodně podobné - souřadnice xy 0.31 je necelých 6000K ale každý výrobce má určitý rozplyl a i zde je ten rozptyl od 4500-10000K. Mnohem příjemnější jsou neutral white s teplotou bílého bodu kolem 4000K a i ty se dělají již 80lm/140lm a už se těším až vyzkouším warm white (3000K a 60lm/110lm)
A tepelný odpor mají bez použití MCPCB 7K/W.
Jinak ty neutral white mám již od prosince 2007 a teď mi dorazily i cool a warm white.

V článku uváďěný světelný výkon 35lm při 100mA mi nějak nesedí, když má ledka účinnost 40lm/W, to by na ní musel být napěťový úbytek skoro 9V. Ona bude mít účinnost těch 40lm/W při 100mA ale pak bude vyzařovat s bídou 15lm. (podle datasheetu 30% maximálního světelného výkonu). Také s tou montáží blízko u sebe bych byl opatrný. Naměřený tepelný odpor byl při montáži na MCPCB s plochou pro 1 LED 9.6 cm2.