Diody LED Cree to diody elektroluminescencyjne tej marki, a nie osobny typ źródła światła. Przy doborze diody mocy trzeba sprawdzić w karcie konkretnego numeru katalogowego strumień przy zadanym prądzie i temperaturze złącza, wymagane chłodzenie oraz parametry barwy. Sama nazwa producenta ani największa liczba lumenów nie wystarczą do oceny pracy diody w gotowej oprawie.
Czym są diody LED Cree i jak działają?
Podobnie jak w innych diodach LED, przepływ prądu przez złącze półprzewodnikowe powoduje emisję światła. O użyteczności elementu w projekcie decydują jednak warunki jego pracy: prąd, temperatura oraz odprowadzanie ciepła przez płytkę i radiator.
Jak porównywać diody LED Cree?
Porównanie powinno wskazywać konkretną serię i pełny numer katalogowy oraz odsyłać do odpowiadającej im karty producenta. Nie należy przypisywać parametrów jednej wersji wszystkim „diodom Cree”. Dokładne wartości zależą od producenta i wersji — sprawdź kartę katalogową wybranego elementu.
Strumień świetlny i napięcie: najpierw warunki pomiaru
Strumień katalogowy dotyczy określonego prądu If i temperatury złącza Tj. Typowo / wg noty katalogowej pomiar może odbywać się przy Tj = 25 °C lub 85 °C, często impulsowo. Nie są to automatycznie warunki pracy ciągłej: cieplejsze złącze daje mniejszy strumień niż przy niższej temperaturze pomiarowej.
| Pozycja w karcie | Co sprawdzić | Znaczenie praktyczne |
|---|---|---|
| Strumień świetlny | If, Tj i sposób pomiaru | Porównuj wyniki przy zgodnych warunkach, a nie same liczby lumenów. |
| Napięcie przewodzenia Vf | Wartość typową i maksymalną przy podanym If | Zakres napięcia sterownika musi uwzględniać zmienność Vf. |
| Rezystancja cieplna Rθj-sp | Odcinek złącze–punkt lutowania | To tylko część drogi odprowadzania ciepła do otoczenia. |
Vf zależy od prądu i maleje ze wzrostem temperatury. Wartość typowa nie jest gwarantowanym maksimum; nie dobieraj na jej podstawie zasilania bez sprawdzenia pozostałych warunków w nocie.
Temperatura złącza: obliczenia i pułapki chłodzenia
Do oszacowania temperatury służy wzór Tj = Ta + Rθ · P, gdzie Ta oznacza temperaturę otoczenia, Rθ całkowitą rezystancję cieplną złącze–otoczenie, a P moc strat. Do katalogowej Rθj-sp trzeba dodać rezystancje cieplne dalszej drogi przez płytkę i radiator. Zagadnienie opisuje też artykuł o oporze cieplnym PCB.
Moc strat to w przybliżeniu If · Vf pomniejszone o moc optyczną. Do ostrożnego oszacowania można przyjąć P ≈ If · Vf, co zawyża ilość ciepła. Poniższe wartości są wyłącznie założeniami przykładu, a nie parametrami jakiegokolwiek modelu ani wynikiem pomiaru.
| Wielkość | Założenie lub obliczenie |
|---|---|
| Prąd If i napięcie Vf | 1,0 A oraz 3,0 V — założone |
| Całkowita Rθ złącze–otoczenie | 2,5 K/W — założona, łącznie z płytką i radiatorem |
| Temperatura otoczenia Ta | 40 °C — założona |
| Moc strat P | P ≈ 1,0 A · 3,0 V = 3,0 W — obliczone |
| Przyrost temperatury ΔTj | ΔTj = 2,5 K/W · 3,0 W = 7,5 K — obliczone |
| Temperatura złącza Tj | Tj ≈ 40 °C + 7,5 K = 47,5 °C — obliczone |
Przyrost o kelwin odpowiada przyrostowi o stopień Celsjusza. Użycie samej Rθj-sp w tym wzorze zaniży wynik, ponieważ pominie pozostałe opory cieplne. Zbyt wysoka Tj zmniejsza strumień i skraca żywotność diody; wynik należy odnieść do ograniczeń konkretnej karty.
Binning, CCT i CRI: zgodność barwy oraz jasności
Diody tego samego typu różnią się parametrami, dlatego producent sortuje je na grupy zwane binami. Kody znajdują się na etykiecie. Przy wielu diodach w jednym wyrobie zamawiaj ten sam bin w zakresie strumienia i barwy, aby ograniczyć widoczne różnice.
| Oznaczenie | Jak je interpretować |
|---|---|
| Bin | Grupa strumienia, napięcia lub barwy; sprawdź znaczenie kodu w dokumentacji. |
| CCT, K | Temperatura barwowa; chromatyczność białych LED dzieli się w siatce według ANSI C78.377. |
| CRI, Ra | Oddawanie barw; wyższy CRI zwykle oznacza niższą skuteczność świetlną w tej samej technologii. |
Żywotność: co wynika z LM-80 i TM-21?
LM-80 dotyczy badań utrzymania strumienia w czasie przy zadanej temperaturze. TM-21 służy do ekstrapolacji tych danych, czyli projekcji czasu do wskazanego poziomu utrzymania strumienia, np. L70 lub L80. Sprawdzaj warunki badania i projekcji. Taki zapis nie stanowi gwarancji czasu pracy gotowej oprawy; przegrzewanie złącza podważa założenia dotyczące trwałości.
Zasilanie i montaż: gdzie powstają problemy?
Diody mocy wymagają źródła prądowego. Samo źródło napięciowe nie zapewnia właściwej kontroli prądu przy zmianach Vf. Rezystor szeregowy nadaje się do małych mocy; dla diod mocy stosuj sterownik prądowy. Przy doborze zasilacza LED uwzględnij zarówno zadany prąd, jak i wymagany zakres napięcia.
Ciepło musi przejść z obudowy do płytki LED, np. MCPCB z rdzeniem metalowym. Pad termiczny powinien być dobrze zwilżony lutem: puste miejsca pogarszają chłodzenie i podnoszą temperaturę złącza. Stosuj profil lutowania z karty oraz wymagania wynikające z MSL, czyli klasy wrażliwości na wilgoć.
COB a Cree — co oznaczają te nazwy?
Cree oznacza markę, natomiast COB określa konstrukcję z wieloma strukturami półprzewodnikowymi na wspólnym podłożu. Nie są to przeciwstawne kategorie. Sam sposób montażu nie zastępuje porównania danych konkretnego elementu i warunków jego pracy.
Podsumowanie
Dobór diody zacznij od pełnego numeru katalogowego i warunków pomiaru jej parametrów. Następnie sprawdź bilans cieplny, sterownik prądowy, zgodność binów i sposób lutowania. Dopiero takie zestawienie pozwala ocenić, czy dane z karty odpowiadają warunkom planowanej oprawy.
