Какая разница между хорошими и лучшими светодиодами? (страница 2)

Добрый день, друзья!
 
Поделюсь сегодня двумя историями про то, как мы выбираем светодиоды. 
 
Прежде чем рассказать эти истории, дам немного информации, которая применима к любым светодиодам.
Что нам надо от светодиода в первую очередь? Чтобы он имел длительный срок службы, давал много света, а тепла – мало. Важно, что эти два критерия – взаимосвязанные.
1. Если светодиод даёт много света, то можно использовать его на токе поменьше, далёком от предельного. С уменьшением тока в 2 раза, срок жизни светодиода увеличивается примерно в 4 раза.
2. Чем больше светодиод даёт света, то тем меньше он будет выделять тепла, следовательно, меньше нагреваться. А чем ниже его температура, тем дольше он прослужит.
 
 
История первая. Как мы выбираем новые LED. 
 
Мы постоянно находимся в поисках лучших светодиодов. Это отдельная, большая и важная работа. Иногда удаётся найти что-то, достойное войти в состав наших светодиодных сборок. Но чаще всего светодиоды отсеиваются уже на этапе чтения технической документации. Когда на бумаге всё выглядит интересно, мы закупаем образцы, и тестируем их у себя.
 
Среди светодиодов, которые постоянно разыскиваются, числятся фиолетовые и УФ светодиоды. Дело в том, что используемые нами светодиоды от TSLC, с одной стороны, лучшие из существующих, с другой – производитель не вносил в них никаких принципиальных изменений уже около 10 лет. Тем временем прогресс идёт, все остальные светодиоды, которые мы используем, за это время сменили как минимум одно, а то и два поколения.
 
Буквально в конце прошлого года у одного производителя появился светодиод, который по технической документации выглядел очень хорошо. Технические подробности - под спойлером.

Проверка показала, что кандидат в светодиоды проиграл используемому сейчас светодиоду от TSLC целых 16% КПД!
 
Может кому-то это покажется не так уж и много? Давайте посмотрим на тепловыделение. Всё, что у светодиода не идёт в свет, идёт в тепло. То есть для светодиода TSLC тепловыделение 100-54=36%, а для светодиода-кандидата – уже 100-48=52%. Таким образом, разница в тепловыделении между ними составляет (52-36)/36=44%, то есть без малого в полтора раза!

Проще говоря, светодиод-кандидат грел бы радиатор в полтора раза сильнее, а света давал на 16% меньше. Поэтому кандидат в производство не пошёл, а пополнил нашу Кунтскамеру.
 
 
История вторая. Как мы отбираем те LED, что уже использовали ранее.
 
Уже первые пользователи наших светильников отметили красивый цвет излучения голубых светодиодов, которые мы начали использовать давным-давно, ещё на этапе эксперименто со светодиодными сборками. С тех пор этот красивый цвет присутствует во всех наших светильниках, потому что мы всегда используем светодиоды только одной модели - Luxeon C и только одного бина по пиковой длине волны. Поэтому, покупая любой наш светильник, вы можете быть уверены в том, что голубой будет именно таким красивым, как он и должен быть.
 
Но одной пиковой длиной волны характеристика светодиода не исчерпывается. Они разделяются производителем ещё по ряду важных признаков.
 
Вот как выглядел список голубых светодиодов на складе регионального дистрибутора в один из дней, когда я попросил сделать эту справку.

 
Как видите, вариантов голубых светодиодов Luxeon C несколько. Но мы купим только два, и будем ждать следующей партии, где должны ещё появиться именно такие светодиоды. Хотите узнать в деталях, почему это важно? Добро пожаловать под спойлер.
 

 
Теперь посчитаем для тока бинирования (у этого светодиода это 350 мА) эффективность светодиодов, которые были на складе дистрибутора в моменте, в люменах на ватт. Световой поток будем брать по нижней границе диапазона бинирования, падение напряжения - по среднему значению.

 
Как можно увидеть, самый хороший бин G40H отличается от самого слабого C20H на (45-27)/27*100=67%, то есть ровно на две трети!

Так как наилучший бин G40H при производстве светодиодов получается в мизерном количестве, то даже при всём нашем старании, когда мы закупаем, пожалуй, львиную долю всех производимых таких светодиодов, их всё равно на все светильники BEAMS не хватает. Поэтому этот бин мы будем использовать в светильниках для морских аквариумов, где эта часть спектра весьма востребована. А очень похожий на него бин F40G, имеющий такой же цвет излучения, близкий световой поток, и практически такой же КПД - в светильниках для пресноводных аквариумов.
 
Как мы только что убедились - в светильниках BEAMS используются светодиоды не просто определённого бина по цвету излучения, но наилучшие по эффективности! Как видите, разница в КПД преобразования электрической энергии в световую даже у лучших цветных светодиодов Luxeon C может отличаться на две трети! То есть два наилучших светодиода будут давать света больше, чем три других, на первый взгляд таких же! И это не всё - как мы видели на примере первой истории, даже небольшая разница в эффективности может приводить к большой разнице в тепловыделении!

Тема, которую я поднял в этом посту, очень объёмная, я сознательно не стал касаться многих интересных моментов, если кому-то интересно узнать о них - пишите, расскажу с удовольствием.

Изменено 3.2.26 автор DNK

Дамир184
Корректный. Вам показывают куда отклонение в зелёную или пурпурную область.

А, вон оно как, понял. То есть по оси, в минус от точки отсчета или в плюс по оси.


А какой практический смысл, разве бывают такие варианты? Разве что пурпурный свет, если синий с красны смешать, для такой комбинации корректно будет использовать доминирующий цвет?

Дамир184
При сильном отклонении от линии чистых цветов понятие доминирующей длинны теряет всякий смысл.

Не совсем понял всю суть смысла, как это корректно определять.

Есть границы спектра от и до? Типа DW определяется только для видимого участка длин волн, условно 460-640нм все что выходит за рамки, не имеет смысла.

Тогда как определяется отклонение, если для PC Blue оно составило всего 7 нм. А например для красного отклонение 15 нм, пиковая 641, доминирующая 626.

В чем логика, почему DW для PC Blue не корректно, а для красного корректно.

Alex Livci
то есть еще учитывается и смещение от оси в цвета в сторону.

Не, линия чистых цветов, это край вашего цветного графика. И они на нем указаны. На ней и синий и голубой, и зелёный и красный с ораньжевым. Все цвета радуги. Всё что внутри, эти цвета невозможны в виде узкого пика одной длинны волны. И у радуги тоже. Всегда некий набор спектров. У любого СД есть некая ширина излучения. Т.е. ни один полностью не попадает на линию чистых цветов. Но чем уже полуширина, тем к ней ближе. Что касается доминантной длинны волны, если она воспринимается глазом как чистый цвет лежавшей на этой линии, то это указывают. Но если этот цвет нельзя определить как чистый, только как набор различных длин волн, дающих такой цвет, то смысл говорить о доминанте пропадает.

Alex Livci
Разве что пурпурный свет, если синий с красны смешать, для такой комбинации корректно будет использовать доминирующий цвет?

Конечно, не корректно говорить о доминанте. Но вполне корректно говорить об отклонении с линии белого. Получить информацию о том каким будет оттенок.

Alex Livci
Тогда как определяется отклонение, если для PC Blue оно составило всего 7 нм. А например для красного отклонение 15 нм, пиковая 641, доминирующая 626.

В чем логика, почему DW для PC Blue не корректно, а для красного корректно.

У меня ум за разум...
Вроде бы, отклонение на диаграмме. Его в нанометрах меряют?
Не вижу резона считать, что DW для PC Blue не корректно.

Дамир184
Не, линия чистых цветов, это край вашего цветного графика. И они на нем указаны.

Ну я это как бы изначально и имел ввиду. Но вы меня теперь еще сильнее запутали. Вот к примеру пара зеленых, 532 близко к краю. А 520 уже получается далеко по оси от края. Притом оба синих, выже находятся близко к краю, но для одного определение идет по DW а для другого как для белого.


Все же я полагаю что видимый цвет, определить будет корректно. То есть, даже если смешать синий и красный, можно описать цвет одной цифрой к примеру Dw -530, это ведь даст представление о видимом цвете лучше чем просто по координатам.

А биннинг для PC Blue как для белого, это видимо так положено, разброс люминофорных широкий, в одну точку они не попадают, что бы это определить в доминирующий цвет.

Как то так.

Изменено 30.5.26 автор Alex Livci

Торопыжка
Не вижу резона считать, что DW для PC Blue не корректно.

Вот и я так же считаю, программа считает и дает верно видимый цвет, почему я не могу использовать эту цифру для определения видимого цвета, не понимаю.

Может при производстве, есть свои правила биннига. Но как видимый цвет, вполне корректно определение по DW

Alex Livci То есть, даже если смешать синий и красный, можно описать цвет одной цифрой к примеру Dw -530, это ведь даст представление о видимом цвете лучше чем просто по координатам.

Ещё раз о том, что такое DW. Есть источник света. У него есть цвет. Цвет - это точка на цветной диаграмме. Проводим на диаграмме луч от белой точки к точке нашего источника. Находим точку пересечения этого луча с краем диаграммы. Если точка пересечения на линии чистых цветов, то получаем число DW. Если не попадаем (пурпурная зона) то нет DW. Последняя ситуация невозможна с однопиковыми светодиодами. С люминофорным пурпурным - то самое.

И ещё добавлю. А какой толк от этого параметра - DW? Полную информацию даёт график распределения мощности, а любое интегральное число само по себе - сокращение информации. Глядя на число, можно лишь решить, стоит ли обращать внимание на светодиод.

Изменено 30.5.26 автор Торопыжка

Торопыжка
Если не попадаем (пурпурная зона) то нет DW. Последняя ситуация невозможна с однопиковыми светодиодами. С люминофорным пурпурным - то самое.

Тогда еще раз уточняю, для чего на диаграмме CIE происходит расчет доминирующей волны цвета в пурпуре? Разве не для того что бы одной цифрой описать видимый цвет.

Я смешал синий и красный, получил пурпурный цвет и его координаты. На CIE диаграмме, тока оказалась в пурпурной зоне -521нм

Разве я не могу использовать эту цифру, для обозначения полученного цвета? Для чего калькулятор это считает и выдает для этой смеси видимый цвет Dom. λ: -521. Не понимаю.

Торопыжка
И ещё добавлю. А какой толк от этого параметра - DW? Полную информацию даёт график распределения мощности, а любое интегральное число само по себе - сокращение информации.

Видимый цвет источника света одной цифрой.

Что мы определим по распределению мощности? Координаты точки цвета на диаграмме. Ну так вот упрощенно, полученный цвет можно указать одной цифрой. Иначе для чего она тогда вообще нужна?

Торопыжка
Проводим на диаграмме луч от белой точки к точке нашего источника.

Не очень понял, от какой именно белой точки мы проводим линию. Белых точек много, они с разной цветовой температурой и сами кривую образуют. От какой именно точки линию проводить? И кстати, почему, например, прямую? Цветовое пространство в во всех популярных системах координат XY, UV и других - всегда существенно нелинейно. Нет даже однозначного способа считать расстояние в нем.

Не ребята, не вводите меня в заблуждение. Я изначально верно понимал суть и сразу показал смысл на диаграмме. А Дамиру спасибо за пояснение что означало когда DW в пурпуре шел в минус.

Я не верно понимал, и вел точку от белой, на зная что она работает в сквозном режиме.

И пурпурный свет, определить по Dw -520, будет корректно и даже полезно.

Например что можно получить от этого значения кроме цвета.

Смешали синий и красный, получили пурпурный цвет -521. Отсчет идет от точки E 0.3333 0.3333

По этой цифре -521, мы уже точно знаем какую доминирующую волну зеленого нужно добавить, что бы вернуть спектр в точку E

Точку E можно заменить на D65, 50 и еще много вариантов.