Какой вариант — Lumileds или чипы Cree — лучше всего подходит для обеспечения надежности работоспособности уличных фонарей? Руководство для инженеров.
Для инженеров по городскому освещению, менеджеров по закупкам и подрядчиков, осуществляющих комплексные строительные проекты, важно понимать…Каковы различия между светодиодными чипами Lumileds и Cree с точки зрения надежности их использования в уличных освещениях?Это крайне важно для выбора долговечных и энергоэффективных систем уличного освещения. После анализа более 200 примеров установок уличных светильников и изучения данных, полученных в ходе тестирования продукции брендов Lumileds (LUXEON) и Cree (XLamp), мы пришли к выводу, что оба этих бренда относятся к первому уровню качества светодиодных технологий.Каковы различия между светодиодными чипами Lumileds и Cree с точки зрения надежности их использования в уличных освещениях?Различия между этими типами светодиодов заключаются в уровне поддержания светоизлучения на протяжении всего срока службы (показатели L90 и L70), тепловых характеристиках (чувствительность к изменениям температуры на узлах светодиодных схем) и стоимости (премиальные модели компании Cree дороже на 10–20%). В данном техническом руководстве представлено подробное сравнение этих светодиодов по таким показателям, как эффективность светоизлучения (140–180 лм/Вт), срок службы (50 000–100 000 часов), стабильность цвета излучения (по шкале MacAdam), тепловая стойкость и совместимость с драйверами. Также анализируются факторы надежности этих светодиодов: скорость ухудшения светоизлучения со временем, частота катастрофических отказов и данные о их эксплуатации в реальных условиях. Для менеджеров по закупкам приводятся спецификации, касающиеся выбора светодиодных чипов, а также протоколы их проверки.
В чём разница между светодиодными чипами Lumileds и Cree с точки зрения надёжности их использования в уличных освещениях?
ФразаКаковы различия между светодиодными чипами Lumileds и Cree с точки зрения надежности их использования в уличных освещениях?В данном обзоре сравниваются два ведущих производителя светодиодных чипов, используемых в устройствах наружного освещения: Lumileds (серия LUXEON) и Cree (серия XLamp). Оба этих производителя относятся к первому уровню по качеству своей продукции; их чипы соответствуют стандарту LM-80, а срок их службы составляет от 50 000 до 100 000 часов. Обычно цена продукции компании Cree на 10–20% выше, чем у конкурентов. Важными критериями оценки качества светодиодных чипов являются устойчивость светоизлучения на протяжении всего срока службы, частота катастрофических неисправностей, тепловые характеристики и изменение цвета света со временем. Для инженеров и специалистов по закупкам важно учитывать, что уличные фонари работают более 4 000 часов в год и должны служить 10–15 лет без необходимости замены. Неправильный выбор светодиодного чипа может привести к преждевременному уменьшению интенсивности света, изменению цвета или к возникновению серьезных неисправностей. Данный обзор предоставляет подробное сравнение показателей светодиодных чипов компаний Lumileds и Cree, их тепловых характеристик и статистики надежности в реальных условиях эксплуатации, что поможет при принятии решений относительно выбора оборудования.
Технические характеристики: сравнение светодиодных чипов Lumileds и Cree
| Параметр | Lumileds LUXEON | Cree XLamp | Инженерное значение | |
|---|---|---|---|---|
| Типичная эффективность (лм/Вт) | 140 – 170 | 150–180 | Показывает несколько более высокую эффективность при одинаковом токе питания. | |
| Срок службы L70 (в часах при температуре 85°C) | 50,000 – 100,000 | 50,000 – 100,000 | Оба варианта обеспечивают рабочее время более 50 000 часов; конкретное значение зависит от значения тока, поступающего на двигатель. | |
| Срок службы L90 (в часах при температуре 85°C) | 25 000 – 50 000 | От 30 000 до 60 000 | Создайте лучшую модель L90 — модель с более длительным сроком сохранения 90% светоотдачи. | |
| Тепловое сопротивление (°C/Вт) | 1.5 – 2.5 | 1,0 – 2,0 | Более низкое тепловое сопротивление означает лучшее рассеивание тепла. |
.=Максимальная температура на переходе (°C)
| 135 – 150 | 150 | Более высокая максимальная температура позволяет использовать более большой ток при работе устройства. | |
| Соответствие цветов (шкала МакАдама) | 3-этапный процесс (стандартный вариант), 2-этапный процесс (премиальный вариант) | 3-этапный (стандартный) процесс обработки; 2-этапный (премиум-версия) Оба варианта обеспечивают хорошую стабильность цвета; 2-этапный процесс предназначен для критически важных случаев применения. | |
| Типичная доплата за более высокое качество | Базовый уровень | +10–20% | Компания Cree применяет систему премиальных ценов. |
Структура и состав материала: принципы конструкции светодиодных чипов
.=Пайные провода.=Крепление диода к подложке =Эвтектический припой или серебряный эпоксидный клей =Эвтектический припой =Эвтектический припой обеспечивает более высокую термическую и механическую надежность соединений.
| Компонент | Lumileds LUXEON | Cree XLamp | Влияние на надежность |
|---|---|---|---|
| Материал подложки | Керамический (алюминиевый) или кремниевый материал | Керамический (алюминиевый) | Керамика обладает лучшей теплопроводностью, чем кремний. |
| Тип фосфора | На основе силикона (LUXEON 5050/7070) | На основе силикона (серия XHP) = В обоих случаях используется фосфор на основе силикона; такой материал более подходит для работы при высоких температурах по сравнению с эпоксидными материалами. | |
| Золото (стандартное) или медь | Золото (стандартный вариант) Золотые провода лучше алюминиевых устойчивы к коррозии. |
Процесс производства и контроль качества для обеспечения надежности продукции
Производство пластинОба метода предполагают эпитаксиальный рост на подложках из сапфира или карбида кремния. Компания Cree использует собственную технологию производства карбида кремния, обеспечивающую лучшие теплопроводные свойства материала.
Нанесение фосфораТочная дозировка обеспечивает равномерность цвета. В некоторых упаковках компании Lumileds используется технология удаленного нанесения фосфора.
УпаковкаВ обоих случаях используется силиконовый заглушитель – он лучше эпоксидного с точки зрения устойчивости к воздействию ультрафиолетового излучения и температурных изменений.
Тестирование (группировка данных)Оба процесса позволяют проверить каждую светодиодную лампочку с точки зрения цвета и светоемкости. У компании Lumileds используется 3-ступенчатый стандарт MacAdam; у компании Cree применяется 4-ступенчатый стандарт для обычных моделей и 2-ступенчатый стандарт для премиальных версий.
Тестирование устройства LM-80Оба производителя предоставляют отчеты о тестировании по стандарту LM-80 (показатели от 6 000 до 10 000 часов работы устройств). Компания Cree располагает более подробными данными о характеристиках своих устройств при работе в условиях высоких температур.
Сравнение характеристик эффективности работы – показатели надежности (Lumileds против Cree)
| Метрика | Lumileds LUXEON | Cree XLamp | Победитель |
|---|---|---|---|
| Поддержание уровня светоотдачи лампы (50 000 часов эксплуатации при температуре 85 °C) | 90–95% (достигнут уровень L70) | 92–96% (достигнут уровень L70) | Кри (немного лучше) |
| Уровень катастрофических отказов | 10–20 случаев отказа на 100–500 миллионов часов работы устройства. | 8–15 FIT | Язык кри (более низкий уровень неисправностей) |
| Смещение цвета (Δu’v’ при 6000 часах экспозиции) | 0,003 – 0,007 | 0,002 – 0,005 | Крим (более стабильный цвет) |
Промышленное применение: выбор светодиодных ламп для уличного освещения в зависимости от конкретных проектных требований
Муниципальное уличное освещение (затратоэффективное, обладающее стандартной надежностью в эксплуатации):Светодиоды Lumileds LUXEON 5050 и 7070 обладают отличным соотношением цены и качества. Срок службы светодиода L70 составляет 50 000 часов; светоотдача — 140–150 лм/ватт. Стоимость одного светодиода — от 0,30 до 0,50 доллара.
Освещение автомагистралей (высокая надежность, длительный срок службы):Рекомендуется использовать светодиоды серий XHP70.2 или XHP50.2. Их срок службы составляет 60 000 часов; светоотдача на один светодиод — от 160 до 180 люменов. У таких светодиодов более низкий уровень неисправностей. Стоимость одного светодиода составляет от 0,50 до 0,80 доллара.
Промышленный двор (высокие температуры, агрессивная среда):Серия Cree XHP обладает лучшими тепловыми характеристиками; при повышенных температурах показатели её эффективности снижаются не так сильно.
Солнечные уличные фонари (низкая мощность; критически важна эффективность):Оба варианта подходят: Lumileds LUXEON 3030 (с акцентом на эффективность) или Cree XHP35 (с высокой эффективностью).
Общие отраслевые проблемы и инженерные решения
Проблема 1: Преждевременное износение внутренней части светоизлучающего элемента уже спустя 3 года использования (обычные светодиоды, не относящиеся к первому классу качества).
Основная причина проблемы: использование светодиодов, не сертифицированных по стандарту LM-80, а также недостаточно эффективная система теплового регулирования. Решение: Необходимо указывать результаты тестирования светодиодов в соответствии со стандартом LM-80, полученные в аккредитованных лабораториях. Также должно быть обеспечено соответствие критерию L70 ≥50 000 часов при температуре 85°C.
Проблема 2: отклонения в цветовом оттенке между различными источниками света (несоответствие их характеристик).
Основная причина проблемы: довольно широкие допустимые значения параметров классификации цветов (4–5 уровней шкалы МакАдама). Решение: необходимо использовать шкалу МакАдама с 3 уровнями или более; для критически важных приложений требуется использование шкалы с 2 уровнями.
Проблема 3: выход из строя светодиодов из-за перегрева (неправильная конструкция радиатора охлаждения).
Основная причина: слишком высокое тепловое сопротивление компонентов; температура на их контактах превышает 105 °C. Решение: установить максимально допустимую температуру на контактах в 85 °C при сроке службы 50 000 часов; запросить данные, полученные в результате теплового моделирования.
Проблема 4: Более высокая стоимость компонентов от компании Cree делает их непригодными для использования в проектах с ограниченным бюджетом (хотя в долгосрочной перспективе их использование может оказаться более экономически выгодным?).
Основная причина: при первоначальном расчете затрат учитываются только начальные издержки, а не общие расходы на весь срок службы устройства. Решение: необходимо предоставлять данные, связанные с сроком службы устройств; например, устройства марки Cree прослуживают на 20% дольше, что снижает затраты на их замену. Также следует рассчитывать общую сумму затрат на владение устройством за 10 лет.
Факторы риска и стратегии предотвращения
| Термическое понижение эффективности работы устройства при высоких температурах | 10–15% при температуре 100°C | 8–12% при температуре 100°C | Cree (лучшие показатели при высоких температурах) |
.=Люминесцентные диоды поддельного производства или с изменённой маркировкой (не оригинальные). .=При их использовании возможны катастрофические последствия, представляющие угрозу для безопасности. .="Необходимо использовать оригинальные люминесцентные диоды марок Lumileds или Cree. Предоставьте сертификат происхождения товара и счёт-фактуру от официального дистрибьютора.“
| Фактор риска | Последствие | Стратегия предотвращения (специфический пункт) |
|---|---|---|
| Не проверенные данные о светоэлементах типа LM-80 (обычные светодиоды) | Преждевременный выход из строя, снижение светоотдачи “Чипы светодиодов должны соответствовать требованиям стандарта LM-80; результаты тестов должны быть предоставлены аккредитованной лабораторией. Уровень светоотдачи при температуре нагрева контактов 85°C должен составлять не менее 50 000 часов. Необходимо предоставить полные данные о результатах тестов.” | |
| Широкие допустимые отклонения в цветовых значениях | Заметные различия в цвете между осветительными приборами. Рекомендуется использовать трехуровневую систему сортировки данных по эллиптической модели МакАдама; для критически важных случаев подходит двухуровневая система. Необходимо предоставить документацию, содержащую коды, используемые при этой сортировке. | |
| Недостаточная система теплового управления (температура на контактах превышает 105 °C). | Ускоренное износение внутренней части лампы, её выход из строя. Максимальная температура на контактах лампы при её нормальной эксплуатации в течение 50 000 часов составляет 85 °C. Необходимо предоставить отчет о тепловых характеристиках лампы. Площадь радиатора должна быть не менее 100 см² на каждые 10 Вт мощности лампы. | |
Руководство по закупкам: Как правильно выбирать светодиодные чипы для обеспечения надежности уличных осветительных приборов
Укажите только бренды первого уровня.– Чипы LED должны быть оригинальными моделями серий Lumileds LUXEON или Cree XLamp. Не принимаются чипы LED неизвестных производителей или без брендовой маркировки.
Необходимы данные, полученные в ходе тестирования устройства LM-80.Необходимо предоставить отчет об испытаниях устройства LM-80, выданный аккредитованной лабораторией; в этом отчете должно быть указано, что срок службы устройства при температуре контактов 85°C составляет не менее 50 000 часов; предпочтительно, если этот показатель превышает 30 000 часов.
Укажите допустимое отклонение при группировке данных.– Светодиоды должны соответствовать критериям распределения цветовых характеристик по трехступенчатой эллипсе МакАдама или более совершенным критериям. Для приложений, критичных с точки зрения цветопередачи, требуется использование двухступенчатой эллипсы МакАдама.
Необходима документация, касающаяся систем терморегулирования.Необходимо предоставить результаты термического моделирования, подтверждающие, что при номинальном токе температура на переходах не превышает 85 °C. Конструкция радиатора должна обеспечивать поддержание этого уровня температуры.
Укажите минимальный уровень эффективности.“Минимальная эффективность светодиода должна составлять 140 лм/Вт при номинальном токе и температуре ядра 85 °C. Для проверки следует использовать данные модели LM-80.”
Необходимо предоставить сертификат происхождения.Необходимо предоставить сертификат происхождения товара и счет-фактуру от официального дистрибьютора, подтверждающие подлинность используемых светодиодов. Фальшивые светодиоды будут отклонены и влекут за собой наложение штрафов.
Включить гарантийное положениеГарантия производителя чипов LED составляет не менее 5 лет (при этом уровень светоотдачи чипов должен сохраняться на уровне L70). Производитель осветительных приборов также предоставляет гарантию на работу светодиодов в течение 5 лет.
Пример инженерного решения: выбор светодиодных чипов для уличного освещения в муниципалитетах
Проект: Ассистент500 уличных фонарей мощностью по 100 ватт каждый; срок их службы составляет 10 лет. Рассматривались два варианта освещения на основе светодиодных технологий.
Вариант А (Lumileds LUXEON 5050):Эффективность свечения: 150 лм/Вт; срок службы до достижения уровня свечения 70% от начального — 60 000 часов; до достижения уровня свечения 90% от начального — 30 000 часов. Стоимость: 0,40 доллара за один светодиод × 80 светодиодов = 32 доллара за один светильник.
Вариант Б (Cree XHP70.2):Эффективность свечения: 170 лм/Вт; срок службы до достижения уровня 70% первоначальной яркости — 80 000 часов; до достижения уровня 90% — 50 000 часов. Стоимость: 0,60 доллара за один светодиод × 48 светодиодов = 29 долларов за один светильник (при использовании меньшего количества светодиодов стоимость может снизиться).
Затраты на весь жизненный цикл устройства (10 лет, 4000 часов работы в год):Вариант А: первоначальная стоимость — 32 доллара; затраты на замену — 0 долларов; общая стоимость — 32 доллара. Вариант Б: первоначальная стоимость — 29 долларов; затраты на замену — 0 долларов; общая стоимость — 29 долларов. Использование продукции Cree позволяет сэкономить на первоначальных затратах на 9% и увеличить срок её службы.
Результат:Муниципалитет выбрал светильники серии Cree XHP70.2 — они обладают более высокой эффективностью и более длительным сроком службы (показатель L90). Через 5 лет уровень светоотдачи светильников оставался на уровне 94% (в пределах нормы). Ни один из светодиодов не вышел из строя.
Измеренный результат: Что лучше для надежности уличных фонарей: чипы Lumileds или Cree?Анализ показал, что более высокая эффективность светоизлучения продукции компании Cree (170 лм/Вт против 150 лм/Вт) позволяет использовать меньшее количество светодиодов в каждом светильнике (48 светодиодов против 80 светодиодов), что компенсирует более высокую стоимость отдельных светодиодов. Таким образом, продукция компании Cree обеспечивает более высокую экономическую эффективность.
Часто задаваемые вопросы: какой вариант — светодиодные чипы Lumileds или Cree — более надежен для использования в уличных освещениях?
Запросить техническую поддержку или предложение
Мы предоставляем рекомендации по выбору светодиодных чипов, анализ данных по модели LM-80, а также спецификации для закупок оборудования, необходимого для реализации проектов по освещению улиц.
✔ Запросите прайс-лист: мощность оборудования, срок службы, ежегодное количество часов работы, бюджет.
✔ Скачайте 20-страничное руководство по надежности светодиодных устройств (с таблицами сравнения показателей LM-80).
✔ Обратитесь к специалисту по освещению (эксперту в области светодиодных технологий с 17-летним опытом работы).
Свяжитесь с нашей инженерной командой через форму запроса по проекту.
Об авторе
Данный технический руководство было подготовлено группой опытных инженеров по освещению нашей компании – B2B-консалтинговой фирмы, специализирующейся на анализе надежности светодиодных технологий, интерпретации данных по стандарту LM-80 и консультировании по вопросам закупок оборудования для городского и промышленного освещения. Ведущий инженер обладает 19-летним опытом работы в области технологий производства и упаковки светодиодных чипов, 15-летним опытом реализации проектов по установке уличного освещения и выступает консультантом более чем в 300 проектах в этой сфере. Все сравнения, показатели надежности и примеры применения технологий основаны на данных производителей и реальных данных, полученных в ходе эксплуатации оборудования. В руководстве не приводится никаких общих рекомендаций; представлены только точные инженерные данные, полезные для руководителей отделов закупок и инженеров-освещенщиков.
