Cree Xlamp XR-E nowe rekordy efektywności 80lm/W w sprzedaży!

Mon Feb 12, 2007 12:19 am   

Newsuser "Roman" <garmin5@wp.pl> wrote:

Eeee... gdzieś tu miałem rozkład jazdy do roku 2020... Stary, bo z roku
2002, ale jak na razie całkiem ładnie się sprawdza:
http://lighting.sandia.gov/lightingdocs/OIDA_SSL_LED_Roadmap_Full.pdf

Obejrzałem sobie datasheet Cree Xlamp XR-E.
Bardziej mnie zaskoczyły osiągi tej diody przy prądach mniejszych niż
znamionowe.
Po odczytaniu wartości z wykresów znajdujących się w datasheet'cie można
dojść do wniosku, że przy prądzie 20 mA uzyskiwana sprawność tej diody
wynosi ok. 200 lm/W! Przy prądzie 10 mA sprawność dochodzi do 220 lm/W!!
Aż się zastanowiłem, czy jest to wogóle możliwe tj. jaką skuteczność
świetlną miałoby teoretyczne źródło światła, które z 100% sprawnością
zamieniałoby energię elektryczną na świetlną przy rozkładzie widmowym takim
jak w datasheet'cie. Wyszło mi, że takie źródło miałoby skuteczność świetlną
319 lm/W. Czyli wyniki te są przez teorię dopuszczalne (przynajmniej od tej
strony).

Czy są dostępne tańsze diody, raczej w tradycyjnych obudowach, nie na tak
duże prądy, ale o podobnej sprawności jakie XR-E uzyskuje przy małych
mocach?
Jakie są skuteczności świetlne współczesnych diod superjasnych i innych
"superfluksów"? Katalogi niestety nie podają strumienia świetlnego
wytwarzanego przez te diody - podają tylko światłość. Dysponując
charakterystyką rozsyłu światła (podawaną czasem w notach katalogowych),
można by jednak obliczyć strumień świetlny. Może ktoś już prowadził sobie
takie obliczenia i podzieliłby się wynikami?


Ledy Seoul mają katalogowo CRI = 70.
Ledy Cree mają wg katalogu CRI = 80.

pzdr
mk

Mon Feb 12, 2007 9:51 pm   

Witam

mk napisał(a) :


S = 2 x PI x [1-cos(fi/2)] x I
Np. dla powyższej diody strumień jest już podany i wynosi typowo
S = 118 lm. Natomiast fi = 125°.
Możemy więc obliczyć z kolei światłość.
I = S / [2 x 3.14 x (1-cos62.5°)] = 35 cd

--
Pozdrawiam
Zbyszek
PGP key: 0xA10BD502
!! Z konta na Onecie listy wychodzą i dochodzą tylko w 60% !!

Mon Feb 12, 2007 10:29 pm   

Newsuser "Zbynek Ltd." <sp2scf.spamstoper@poczta.onet.pl> wrote:

Światłość dla diod jest podana w kierunku zgodnym z osią diody i błędnie
zakładasz, że jest stała w obszarze ograniczonym kątem "fi".
Jeszcze błędniej zakładasz, że poza tym obszarem strumień wynosi 0 lm - dla
typowej diody o małym "fi" większość strumienia świetlnego jest
wypromieniowana właśnie poza kątem bryłowym określonym przez "fi".

pzdr
mk

Mon Feb 12, 2007 10:41 pm   

mk napisał(a) :

Jakieś założenia trzeba przyjąć. Jakiś producent podaje dane w
inny sposób?


Producent w jakimś celu podaje kąt, poza którym coś się dzieje
także, jednakże mniej niż wewnątrz niego. Chcesz wszystko
zmierzyć sam? Nie mogę Ci zabronić posiadania takiego hobby :-P


Większość poza kątem? A może ta większość, jeśli istnieje, jest
niużyteczna lub niemożliwa do skutecznego, praktycznego
wykorzystania?
W przyrodzie (technice) ostre granice nie istnieją. Wszystko
trzeba zaokrąglać. Nawet 2 + 2 nie zawsze jest czzzzztery ;-)

--
Pozdrawiam
Zbyszek
PGP key: 0xA10BD502
!! Z konta na Onecie listy wychodzą i dochodzą tylko w 60% !!

Mon Feb 12, 2007 11:01 pm   

Newsuser "Zbynek Ltd." <sp2scf.spamstoper@poczta.onet.pl> wrote:

Tak. Wykresy światłości w funkcji kąta "fi".
Trza wykres zdigitizować, potem scałkować...
Wiele diod ma charakterystykę eliptyczną (po przedstawieniu na wykresie
biegunowym) - można by się w takich przypadkach obyć bez digitizowania.
W wolnej chwili obiecuję zrobić obliczenia dla jakiegoś przykładu.


Ten kąt, to kąt przy którym światłość spada do połowy wartości maksymalnej.


Nie. Po prostu tak, a nie inaczej definiuje się kąt "fi" - tj. jak wyżej.


Wytknąłem ci dwa błędy. Oba w typowym przypadku przeciwdziałają sobie -
całkiem możliwe, że uzyskałeś wynik całkiem bliski rzeczywistemu :-)

pzdr
mk

Mon Feb 12, 2007 11:50 pm   

Ciekawe porownanie bylo tu:
http://candlepowerforums.com/vb/showthread.php?t=89607&page=1&pp=30

sz.

Tue Feb 13, 2007 12:11 am   

mk napisał(a) :

Taki wykres mamy w podanym wcześniej linku. Wiadomo, że dioda nie
ma kątowej charakterystyki żarówki. Więc po to się całkuje wartość.


Znaczy to tylko tyle, że przyjął jakąś normę i nic więcej. Mógł
przyjąć 75 czy 25%.


To nie ja uzyskałem. To producenci
Choć może nie wyrażałem się jasno, to intuicyjnie czułem temat:-)

--
Pozdrawiam
Zbyszek
PGP key: 0xA10BD502
!! Z konta na Onecie listy wychodzą i dochodzą tylko w 60% !!

Fri Feb 16, 2007 7:29 pm   

Newsuser "Zbynek Ltd." <sp2scf.spamstoper@poczta.onet.pl> wrote:

Tak. Ale mógłby być podawany całkowity strumień, a dla diod małej mocy
takiego się nie podaje.
Dla odmiany dla diod mocy rzadko można spotkać wartości światłości.
Dla Cree Xlamp XR-E zdigitizowałem sobie wykresy, pocałkowałem i wyszły mi
następujące wartości światłości (wzdłuż osi diody):
50 cd @ 350 mA,
83 cd @ 700 mA,
108 cd @ 1000 mA.

Dla porównania (żarówki bez oprawy):
120 cd - żarówka 100 W,
40 cd - żarówka 40 W.

Widać więc, że jeśli puścić przez XR-E prąd 700 mA (ok. 2.6W), to światłość
w zakresie kąta 37.5 st. od osi diody przewyższy światłość żarówki 40W.
Strumień wytwarzany przez diodę w zakresie tego kąta będzie mieć wartość 59%
wartości strumienia całkowitego diody i będzie wynosić ok. 80 lm (40 W
nieoprawiona żarówka w tym przedziale kątowym będzie dawać strumień świetlny
52 lm).

ps. Żarówka też nie świeci izotropowo.


Teraz wyniki obliczeń dla diody, które mają charakterystykę światłości
zaprezentowaną na wykresie biegunowym w kształcie elipsy. Cel: wyznaczyć
całkowity sturmień świetlny takiej diody, przy znanej światłości i kącie fi.
Przykład takiej charakterystyki (Nichia):
http://www.nichia.com/specification/led_lamp/NSPW500BS-E.pdf
(strona 9, wykres "Radiation Angle")
Kąt fi, to kąt mierzony od osi diody, przy którym światłość spada do połowy
maksimum -- producenci zwykle podają wartość 2*fi.

Niech:
P = I * k,
gdzie:
P - strumień świetlny wytwarzany daną diodę,
I - światłość diody wzdłuż osi,
k - współczynnik wiążący światłość i strumień dla danej diody zależny od
kąta fi:

k(A) = 2*pi*k^2*ln(k) / (-1 + k^2),

gdzie A (wartość pomocnicza):

A(fi) = sqrt( tan(fi)^2 / (2*sqrt( tan(fi)^2 +1 ) - 1) ).

Oto k, dla przykładowych wartości kątów 2*fi:
10 st. -> k = 0.117
15 st. -> k = 0.222
20 st. -> k = 0.342
30 st. -> k = 0.610
40 st. -> k = 0.895

Dla diody o charakterystyce światłości w funkcji kąta typu "maczuga",
strumień całkowity będzie mniejszy.

Weźmy diodę Nichia, którą wspomniałem wcześniej. Osiąga ona max. 15500 mcd,
przy I = 20 mA i U = 3.6V. Kąt promieniowania 2*fi = 10 st.
Zatem całkowity strumień świetlny tej diody wynosi 15500m * 0.117 = 1.81 lm.
Sprawność świetlna tej diody to ok. 25 lm/W.
Warto przytoczyć jeszcze jedno wyliczenie: strumień świetlny dla obszaru
ograniczonego kątem promieniowania fi, dla tej diody wynosi tylko ok. 14%
całkowitego strumienia diody.


Mógł. I jest zazwyczaj podane, jakie założenie zostało przyjęte.
Nie przypominam sobie jednak przypadku, by zostało podane inaczej niż
przytoczyłem.

ps. Sprawiłem sobie diody XR-E; świecą super -- Luxeon lipa, chociaż
temperatura barwowa trochę za wysoka...

pzdr
mk