Prémium LED lámpa: EcoLed Cree ledekkel
Elsőként szeretnénk megköszönni Szórádi Bencének, hogy tudományos munkáját rendelkezésünkre bocsátotta. A szakdolgozat röviden bemutatja a különböző felépítésű LED fényforrások fejlődését, valamint megvizsgálta az élettartamra és fényáramveszteségre vonatkozó kijelentéseket is. A LED-ek felhasználási területe meglehetősen széles, a szerző azonban kifejezetten a prémium kategóriás LED lámpákat állította a középpontba, melyek folyamatos (élettartam végéig, 24 órás napi) használat esetén is garantálják a 40-50.000 óra működést, minimális fényáram veszteséggel.
A dolgozat elkészítésével egyidejűleg kifejlesztésre került az ECOLED® márkanéven kapható ledes izzó család, amely során törekedtek a jó minőségű, megbízhatóan működő alkatrészek beépítésére. A különböző tanúsítványok (CE, RoHS) beszerzését követően megkezdődött az ECOLED® fényforrás Magyarországon történő forgalmazása is, amely az egyik legjobb színvisszaadási, fényhasznosítási, élettartambeli paraméterekkel rendelkezik a hazai piacon.
Kedves Bence! Köszönöm olvasóink és cégünk nevében is!
Tályai Gábor
LED fényforrások fejlődésének bemutatása, fényáram csökkenés okainak vizsgálata
1. Retrofit LED fényforrások áttekintése
1.1 Főbb fogalmak
2. Teljesítmény LED-ek és a hagyományos epoxy házas DIP LED-ek fényáram csökkenésének vizsgálata
2.1 A két tokozási forma bemutatása
2.2 A LED tokozások hővezetésének fejlődése (hő ellenállás csökkenése)
3. CREE® XR-E LED élettartamának vizsgálata
4. LED intenzitás csökkenés lehetséges okainak kutatása
5. Új technológiák, mire érdemes figyelni
6. LED fényforrás tervezése, megvalósítása
7. Összegzés, figyelemfelhívás
Köszönetnyilvánítás
Irodalom
Szerencsére vannak újabb megoldások is, pl. a manapság már egyre népszerűbbé váló LED-es fényforrások, továbbá a gyerekcipőben járó, de rohamosan fejlődő OLED és LEC fejlesztések.
Dolgozat témája LED-del megvalósított energiatakarékos fényforrás tervezésének bemutatása. LED és LED között számottevő különbségek vannak. Gyakori jelenség, hogy a LED fényforrások forgalmazói nincsenek tisztában termékük valós élettartamával. Az új fényforrások marketingje jelentős, így a tényleges adatok és az üzleti érdekek furcsa párharcát láthatjuk. Szinte az összes kapható LED fényforrás élettartamát 50 000 és 100 000 üzemóra közötti értéknek adják meg. Alapvető különbség van az eltérő LED
tokozások, eltérő gyártók, ezáltal más-más tisztaságú vegyület félvezetők között is. Ez a különbség élettartamban és fényáram megtartásban fokozottan nyilvánul meg.
A dolgozat első része a jelenleg kapható LED-es fényforrások bemutatása, áttekintése, fontosabb fogalmak ismertetése.
A dolgozat következő része a LED-ek fényáram csökkenésének vizsgálatával foglalkozik az élettartam függvényében. A két leggyakrabban használt tokozási forma különbségeit figyelembe véve a várható élettartamokat vizsgálva.
A harmadik fejezet a CREE® XR-E szériájának mérési eredményeinek kiértékelése, valós élettartamának vizsgálata.
A negyedik fejezet a tapasztalt intenzitás csökkenésének, lehetséges okainak vizsgálata, a lehetséges megoldások tárgyalása.
Az ötödik fejezet új technológiák ismertetése, mely paraméterekre érdemes fokozottan odafigyelni LED fényforrás kiválasztásánál.
A hatodik fejezet bemutatja egy saját tervezésű LED fényforrás megalkotásának lépéseit a jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből, és egy ár-érték arányban kedvezőbb kompromisszumos kistestvér megalkotását is. A megtervezett fényforrás legyártatásának és piacképessé tételének alapvető lépéseinek ismertetésével.
Az utolsó fejezet tartalmazza az összegzést, figyelemfelhívást és a köszönetnyilvánítást.
Kulcsszavak: ECOLED®, LED fényforrás megalkotása, LED élettartam, LED-ek fénymegtartása, LED-ek
fényáram csökkenése, hosszú távú LED élettartammérések, CREE® LED, LED világítás, Energiatakarékos
fényforrás, Korszerű világítás
1. ábra: Halogén spot, GU10-es bajonettzáras foglalattal (230V AC).
Két irányba mozdult el a gyártás, a meglévő epoxy tokozású 3mm - 5mm LED-ek beépítése a halogén
lámpatestekbe. Ezen típusok láthatóak a 2. ábrán.
2. ábra: Hagyományos LED-es spot, GU10-es bajonettzáras foglalattal (230V AC).
Alapvető probléma e típussal, hogy a kellő fényáram eléréséhez nagyon sok LED-et kell beépíteni. Két probléma már ebből adódik, mivel a LED-eknek stabil áram szükséges, így a LED-eket célszerű sorba kötni, tehát egyetlen LED meghibásodása vagy csak a forrasztás elpattanása esetén is az egész fényforrás kialszik, akár a régi karácsonyfa izzók esetén. Másik fő probléma, hogy a LED-ek a reflektorház síkjánál kijjebb állnak ezáltal nehezítve vagy akár ellehetetlenítve a hagyományos rugós lámpatestbe való installációt. További problémák vannak a meghajtó áramkörökkel. Általában e típusoknál csak egy filléres áramkorlát található a fényforráson belül, a legolcsóbb alkatrészekből összeállítva, lásd 3. ábra.
3. ábra:54 LED spot belülről, filléres meghajtó áramkörrel.
Ezen típusnak rengeteg variációja létezik, különböző LED számokkal, eltérő áramkörökkel. Ami általánosan tudható az ilyen típusokról, hogy olcsó tucat termékek. Élettartamuk meg sem közelíti az 50 000 üzemórát (ezt később bővebben tárgyaljuk), továbbá az itt használt 3 – 5mm-es LED-ek fókuszpontjában magas a fénysűrűség, így ha belenézünk egy ilyen fényforrásba akár percekig apró foltokat láthatunk.
Van egy másik vonulat is. A nagyteljesítményű LED-ekkel készült LED spotok, melyekből szintén nagyon sok eltérő és más-más minőségű létezik, 4. ábra.
4. ábra: Teljesítmény LED spotok, teljesítmény LED-ek.
Ezen típusoknál 1-5 db LED-et használnak, melyek tokozása már sokkal fejlettebb, úgynevezett teljesítmény LED vagy más néven HB (High Brightness LED) e tokozások már kifejezetten világítási célokra tervezettek. A fejlett teljesítmény LED-ek magasabb áramokkal is meghajthatóak jó hűtés esetén. Nagyon fontos, hogy a mag hője kijusson a tokozásból ezért megfelelően jó hővezetési paraméterekkel rendelkező típus ajánlott, továbbá megfelelő méretű és minőségű hűtőborda alkalmazása célszerű. Számos gyártmány
csak hasonlít egy hűtőbordára, de nincs valós kapcsolat a meghajtott LED és a hűtőborda funkcióját betöltő fém ház között. Néhány terméken műanyagból öntött hűtőborda imitációk is megfigyelhetőek (léteznek az alumínium hővezetését megközelítő speciális műanyagok is, ebben az esetben sajnos nem erről van szó). A teljesítmény LED-eket már célszerű áramgenerátoros meghajtással üzemeltetni, általában a névleges áramértékek 350mA, 700mA és 1A. A multi-chip technológia megjelenésével ezen a határok már kezdenek összemosódni.
A LED fényforrások gyártása Kínában zajlik, néhány típus kis üzemekben készül, ahol kézzel forrasztják a LED-eket, ESD körülményeket nem is ismerve, a legolcsóbb alkatrészeket felhasználva, de mégis küllemben professzionálisnak tűnő fényforrás a végtermék, e típusok vásárlása kerülendő a rövid élettartam és rossz garanciális feltételek miatt.
Óvatosnak kell lenni LED fényforrás kiválasztásánál, mivel még azonos gyártójú, de különböző típusú LEDek között is hatalmas eltérések lehetnek élettartamban. Továbbá a különböző gyártók különböző LED chipjeit, majd ezek eltérő tokozásait, eltérő körülmények közötti beültetését és különböző minőségű hűtőbordára szerelését nem is említve.
Az utolsó fejezet témája, egy piacképes jó minőségű LED fényforrás megtervezése, legyártatása a piacon jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből és egy olcsóbb ár-érték arányban kedvezőbb típus tervezésének kompromisszumainak bemutatása.
A következő három fejezet témája a különböző tokozások közötti eltérések vizsgálata, mely típusokkal érdemes foglalkozni hosszútávon és miért. Az élettartam, a tokozás, és egyéb paraméterek kapcsolata a fényáram csökkenésével.
Fényhasznosítás: A fényforrás által leadott fényáram és a felvett teljesítmény hányadosa. Jele ?, mértékegysége lumen/watt [lm/W]
Színhőmérséklet: A látható fény egy jellegzetessége. Egy fényforrás színhőmérsékletét az általa okozott színérzet és egy hipotetikus feketetest-sugárzó által létrehozott színérzet alapján határozzák meg. Izzólámpák esetében, lévén, hogy a fény izzásból származik, a színhőmérséklet jól egybe esik az izzószál hőmérsékletével. A nem hőmérsékleti sugárzás elvén működő fényforrások, mint például a fénycsövek, LED-ek esetében közvetlen fizikai jelentése nincsen. Ezért ilyenkor inkább „korrelált színhőmérsékletről” beszélünk. Elterjedt jelölése: CCT (Correlated Color Temperature)
Színvisszadási index: Röviden 'CRI' (Color Rendering Index) vagy 'Ra', a fényforrás azon képességét méri, hogy különféle tárgyakat megvilágítva vele, mennyire képes azok színét visszaadni. Ennek a nehezen számszerűsíthető értéknek mérési módszerét a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) szabványosította. Habár ez egy elfogadott, objektív index, nem minden fényforrás és beállítás esetén korrelál az színvisszaadásérzettel. Ezért ezt az adatot inkább csak tájékoztató jellegűnek tekintik. A legjobb elérhető visszaadási értéket 100-nak definiálták, míg a leggyengébbet 0-nak.
Rácsállandó: Kristályos szerkezetű anyagokra jellemző mennyiség. A rácsszerkezet elemi téregységének élhosszúsága. Értéke az atomok átmérőjével összemérhető, nagyságrendi értéke néhány Angström.
Diszlokáció: Másnéven vonalhiba, két fajtája van csavar és éldiszlokáció. Egy terület határát jelöli, mely felett az anyag elcsúszott b (Burgers) vektorral az alatta lévő anyaghoz képest. Természetesen vegyes diszlokációkról is beszélhetünk, ahol a Burgers-vektor és a diszlokáció vonala között 0° és 90° közötti szög alakult ki.
Az 5. ábra szemlélteti a különböző tokozások esetén várható fényáram csökkenés meredekségét. Az ábra bal oldalán a sűrű és ritka szaggatott piros vonalak között helyezkednek el az epoxy házas DIP tokozású LED-ek, míg az ábra jobb oldalán a kék színnel jelölt területen a teljesítmény LED-ek fényáram megtartását
láthatjuk. Az ábra vízszintes tengelyén az eltelt idő (üzemóra), míg függőleges tengelyen a kezdeti fényáramhoz viszonyított fényáram százalékos skálán látható.
5. ábra: Fényáram csökkenés alakulása DIP és teljesítmény LED tokozás esetén.
Az ábráról jól leolvasható, hogy lényeges eltérés van a két alapvetően eltérő tokozási forma között. Sőt az azonos tokozási formákon belüli különböző minőségű chipek és gyártástechnológiák között is.
Az ábra bal oldalán található DIP LED-ek fénymegtartásánál, ritka szaggatott vonallal a gyengébb minőségű, míg sűrű szaggatott vonallal a jó minőségű DIP LED-ek fénymegtartásának alakulását láthatjuk. Az ábra jobb oldalán a kék mezőben ugyanígy láthatjuk az adatokat, teljesítmény LED tokozásra vonatkozóan.
Az ábrán lila szaggatott vonallal a hagyományos izzók élettartamát láthatjuk. Izzóknál egyszerű a helyzet, mivel élettartam végének azt a pillanatot tekintjük, mikor a volfrám szál elszakad, tehát az izzó kiég. LED-ek esetén a helyzet sokkal árnyaltabb, mivel LED-eknél a fényáram fokozatosan csökken. Általánosan elfogadott szabályként a 30%-os fényáram csökkenést tekintsük az élettartam végének a továbbiakban. Tehát azt a pillanatot, mikor a LED fényárama a kezdeti érték 70%-ára csökken.
Ebben az esetben láthatjuk, hogy DIP LED-ek esetén, az élettartamok meg sem közelítik a gyakran emlegetett 50 000 és 100 000 üzemórát. Legjobb esetben is, maximum 8 000 üzemóra, míg általános esetben 3 000 és 5 000 üzemóra közötti értéket tekinthetünk az élettartam végének.
Teljesítmény LED-ek esetén, már derűsebb a helyzet. Láthatjuk, hogy még a gyengébb minőségű teljesítmény LED-ek is bőven meghaladják a DIP tokozás fényáram megtartását. Gyengébb minőségű teljesítmény LED esetén is az élettartam kb. 30 000 üzemórára tehető. Fejlett hőelvezetésű, jó minőségű teljesítmény LED-ek élettartama (pl. számos CREE® tokozás), pedig már a bűvös 50 000 üzemórát is bőven meghaladhatja.
Láthatjuk az eltérés számottevő a két tokozási forma között, már most leszűrhető, hogy hosszútávon gondolkodva valós megtérülést szem előtt tartva csak a jó minőségű teljesítmény LED-eket érdemes alkalmazni világítási célokra. A következő részben vizsgáljuk a két alapvetően eltérő tokozás általános felépítését.
6. ábra: A DIP LED felépítése.
DIP LED-ek felépítése egyszerű, az anód kivezetés arany elektródával csatlakozik a katód lábba ültetett chiphez. A LED chipje egy fényvisszaverő tölcsérben helyezkedik el, mely a katód lábba van integrálva. Vegyük észre, hogy nincs hőelvezetést szolgáló elem, az egész LED egy epoxy házba van beöntve, mely epoxy lencsét formáz. A lencse gyújtópontjában a LED chipje található.
7. ábra: Teljesítmény LED általános felépítése, metszeti kép.
A teljesítmény LED-ek felépítése már jóval kifinomultabb. Külön figyelmet szentelnek a hőelvezetésre, speciálisan kialakított hő elvezető hűtőfelületet alkalmazva. A tokozás hűtőfelülete alkalmassá teszi a teljesítmény LED-eket hűtőbordára való szerelésre is. Jó minőségű és megfelelő méretű hűtőbordával alacsonyan tartható a mag hőmérséklete, ezáltal növelhető az élettartam. Az előbb említett hűtőfelületen foglal helyet a LED chipje, mely szintén arany elektródával kapcsolódik a kivezetésekhez. A chip felett találjuk a lencsét, mely itt már nem epoxyból, hanem különböző Si vegyületekből készül.
Az 5.-ik ábrán látható fényáram csökkenés eltérő meredekségének egyik oka, hogy az epoxy anyagi tulajdonságai közé tartozik az oxidáció. Oxidáció során egyre kevesebb fényt enged át, így csökkentve az epoxy házas DIP LED-ek fényáramát. Teljesítmény LED-eknél ezt a problémát Si alapú lencsével oldották meg. A Si alapú lencsék termikus oxidációja, szerencsére lényegesen magasabb hőmérsékleten kezdődik, mint az epoxy lencséké.
További okok is szerepet játszanak az élettartam alakulásában, melyeket később részletesen tárgyalunk. Tekintsük meg a tokozások fejlődését, majd a különböző körülmények között történt méréséből határozzuk meg a legideálisabb üzemeltetési körülményeket.
8. ábra: LED tokozások hő ellenállásának fejlődése.
A DIP tokozást az ábra bal oldalán találjuk, a 80-as évek elején alakult ki ez a tokozási eljárás, elég magas hő ellenállás értékkel rendelkezik. A 8. ábrán láthatjuk sorra az újabb és újabb tokozások termikus paramétereit, a DIP tokozás után következett a szintén epoxy házas SuperFlux tokozás, ezt követően a különböző felületszerelt, azaz SMD kivitelek, melyek már egyre jobb hőelvezetéssel rendelkeznek, továbbá már nem használnak epoxy lencsét és tokozásuk rugalmasabb. Az ábrán lassan elérkezünk ez első kezdetleges teljesítmény LED tokozásokig, végül napjaink fejlett hővezetéssel rendelkező teljesítmény LED tokozásaiig egyre jobban megközelítve a Si hordozók alacsony hő ellenállását.
Az 5. ábrát kiértékelve tudjuk, hogy általános világítási célokra, leginkább az egyre fejlettebb teljesítmény LED-ek alkalmasak. A teljesítmény tokozású (HB, UHB vagy HighPower) LED-ek megalkotásánál a cél már kifejezetten világítási feladatok megoldása volt. Bizonyos esetekben fejlett hőelvezetésű SMD tokozások is kielégítően teljesíthetnek, viszont itt is fokozott figyelmet kell szentelni a hűtés kialakítására megfelelő termikus kapcsolatot biztosítva a LED, a hővezető nyák, és a hűtőborda között.
A DIP LED-ek nem világítási célokra lettek kifejlesztve, leginkább jelzőfénynek, dekorációs célokra esetleg reklám világítás megoldására alkalmasak, a drasztikusan csökkenő fényáramuk miatt. Ezen epoxy házas tokozások pl. 4.8mm, 5mm és SuperFlux LED-ek csábítóak kedvező áruk miatt, viszont teljes mértékben alkalmatlanok világítási feladatok megoldására. Az epoxy házas („lábas”) LED-ek fényáram csökkenése drasztikus, ahogy az 5. ábra is jól szemlélteti, így élettartamuk akár rövidebb, mint egy kompaktfénycsőé.
A legújabb teljesítmény LED-eket a gyártók már kifejezetten világítási célokra gyártják, cél a hosszú élettartam, jó fényhasznosítás és magas színvisszaadási index elérése. Ez utóbbi két paraméter általában üti egymást, a jó színvisszaadás árát villanyszámlában fizetjük meg. Általános eseten 75 és 80 feletti CRI már kielégítő lehet, speciális esetekben pl. varroda stb. úgynevezett High CRI LED-eket érdemes használni. A jó színvisszaadással rendelkező LED-ek fényhasznosítása valamivel rosszabb, mint az alacsonyabb CRIvel
rendelkező LED-ek fényhasznosítása, de még így is meghaladhatja a kompaktfénycsövek fényhasznosítását is.
A célunk kompromisszummentes világítási célú LED fényforrás megalkotása, mely magas fokú energia megtakarítás mellett jó színvisszaadással rendelkezik, és élettartama valós körülmények között is meghaladhatja az 50 000 üzemórát (minőségi LED alkalmazása és jól megtervezett hűtés esetén, az élettartamot korlátozó összetevő már nem a LED-ekben hanem a meghajtó áramkörben keresendő, az új, minőségi LED-ekkel megvalósított LED fényforrások esetén a szűk keresztmetszet a meghajtó áramkörben található elektrolit kondenzátorok élettartama). Továbbiakban világítási célokra alkalmas relatív jó színvisszaadási indexszel és jó fényhasznosítással rendelkező LED-ek publikált mérési eredményeit vizsgáljuk.
A mérési eredmények a CREE® hivatalos publikációiból származnak. Az egyszerűség kedvéért, egy jól bevált típust vizsgáljunk az XR-E szériát (9. ábra), melyről már bőséges információ gyűlt össze az elmúlt pár év során. A chip paraméterei azóta is folyamatosan fejlődtek az újabb és újabb típus számokkal (binelés). E típus már 3200K körüli színhőmérséklet esetén 80 feletti CRI-vel rendelkezik, továbbá a tokozás hő ellenállása is kellően alacsony, így már valóságosan extrém élettartamot várhatunk el e típustól.
A mérés során használt fogalmak: T air – külső levegő hőmérséklet, T j – maghőmérséklet, L70 – élettartam vége, tehát az az időpont mikor a fényáram a kezdeti érték 70%-ára csökken.
9. ábra: CREE® XR-E LED tokozás.
Az alábbi ábrák vizsgálják (10. és 11. ábra) a fenti képen található (9. ábra) CREE® XR-E LED élettartamát. Függőleges tengelyen az élettartam végét jelölik üzemórában, tehát azt az időpontot ahol a LED fényárama a kezdeti érték 70%-ára csökken. Vízszintes tengelyen a maghőmérséklet látható.
10. ábra: CREE® XR-E LED élettartam alakulása eltérő külső hőmérsékletek esetén.
Az 10. ábrán látható mérési eredmények bemutatják, hogy azonos meghajtó áram mellett, jelen esetben 700mA, viszont eltérő külső levegő hőmérsékleteknél, hogyan alakulnak a CREE® XR-E LED-ek élettartamai. Érdekes jelenség, hogy azonos maghőmérséklet esetén, de eltérő külső levegő hőmérsékletnél is különbség van az élettartamokban. Vizsgáljuk tovább a középső kék grafikont, tehát a 65°C külső hőmérsékletnél mért CREE® XR-E LED-eket. Észrevehető, hogy állandó külső hőmérséklet esetén is, viszont eltérő hűtéssel rendelkező, tehát különböző maghőmérsékletű chipek esetén is lényeges különbség van élettartamban. A középső kékkel jelölt vonalnál maradva, láthatjuk, hogy jó hűtéssel, így alacsonyan tartott maghőmérséklettel akár 65 000 üzemóra is lehet a CREE® XR-E LED élettartama. Gyenge hűtés esetén, ez a jó érték akár 25 000 órára is lecsökkenhet.
Láthatjuk, a hűtésnek lényeges szerepe van az élettartam alakulásában, megfelelő méretű és minőségű hűtőbordával, jóval magasabb élettartam érhető el mint rossz hűtés esetén. Külön kiemelném, hogy a hűtőborda illesztésénél fokozott figyelmet kell fordítani a tokozás és hő elvezető elemek kapcsolatára.
11. ábra: CREE® XR-E LED élettartam alakulása eltérő meghajtó áramok esetén.
A 11. ábra bemutatja az élettartamok alakulását állandó külső levegő hőmérsékletnél, jelen esetben 65°C, viszont eltérő meghajtó áramok esetén. Megfigyelhető, hogy az élettartam lényegesen hosszabb kisebb árammal való meghajtásnál. Továbbá azonos maghőmérséklet esetén, természetesen azonos külső hőmérsékletnél, eltérés észlelhető különböző áramoknál. Pl. 100°C-os maghőmérsékletnél a 350mA-el meghajtott LED-ek és az 1000mA-el meghajtott LED-ek esetén akár 20 000 üzemóra különbség is megfigyelhető. Tehát célszerű minél kisebb árammal meghajtani a LED-eket, így tovább növelve az élettartamot.
A fenti mérésekből láthatjuk, LED fényforrások tervezésénél fokozott figyelmet kell szentelni a meghajtó áram nagyságának meghatározásánál, továbbá a meghajtó áram nagyságához, és a LED hővezetési paramétereihez harmonizáló hűtés megalkotása a cél. Célszerű a lehető legalacsonyabb meghajtó áram megválasztása, akár a névleges meghajtó áramok alatt. Az alacsony meghajtó áramot egy minél erőteljesebb hűtéssel célszerű megtámogatni. Konklúzióként levonható minél kisebb árammal hajtjuk meg a LED-eket és minél jobban hűtjük annál hosszabb lesz az élettartamuk.
12. ábra: Fehér fény előállításának módjai.
Jelenleg részletesen az úgynevezett pLED-ekkel (phosphor+LED) foglalkozunk, melyek egy pumpáló kék vagy UV közeli LED és YAG alapú (Ittrium Alumínium Gránát) foszfor segítségével (13. ábra), fotolumineszcens szekunder sugárzó elven állítják elő a fehér fényt (12. ábra második és harmadik kép). Az RGB elven működő fehér fényt additív módon kikeverő LED-ekre is igazak az itt elhangzottak, viszont ott még számos más tényező is közrejátszik a fényáram csökkenésében, továbbá az RGB típusú fehér fény előállításánál probléma a színhőmérséklet instabilitása az eltérő vegyület félvezetők különböző öregedési ideje miatt is.
13. ábra: YAG:Ce foszfor, elektronmikroszkópos felvételen.
14. ábra: CREE® XR-E LED chipje, elektronmikroszkópos felvételen, a szekunder sugárzó foszfort eltávolítva látható a pumpáló LED eredeti kék fénye.
A YAG:Ce kristály szerkezete publikációk szerint elég stabil, így a fényáram csökkenésének okai a pumpáló kék LED intenzitás csökkenésére vezethetőek vissza. A 14. ábra a harmadik fejezetben vizsgált CREE® XR-E LED chipjét ábrázolja elektronmikroszkópos felvételen. A fényáram csökkenésének kiváltó okainak megértéséhez még beljebb kell mennünk az anyagban, egészen nanométeres skáláig.
Különböző hordozó felületre növeszthető már GaN réteg, mely vegyület félvezető alapja a kék LED-eknek. A jelenleg forgalomban kapható LED-ek többsége zafír hordozóra növesztett, de már léteznek Si hordozóra növesztett GaN LED-ek is. A Si hordozóra való növesztés megoldása lehetővé tette a LED-ek közvetlen integrált áramkörökbe való növesztését is, így várhatóan készülnek teljesen integrált LED-es termékek is pl. egyetlen hordozón létrehozott LED TV és egyéb technológiai újítások.
A rétegnövesztés problémája fontos szerepet játszik a LED-ek élettartamának alakulásában is. A különböző rétegnövesztési eljárásoktól függően eltérő sűrűségben diszlokációk alakulnak ki az anyag szerkezetében. Diszlokációk mindig létrejönnek függetlenül a rétegnövesztési eljárástól, viszont számuk jelentősen csökkenthető a megfelelő eljárás használatával.
A diszlokációk kialakulásának fő oka az eltérő rácsállandók a hordozó és a növesztett réteg között. Bizonyos nagyságú rácsállandóbeli eltérés esetén nem is növeszthetőek közvetlen egymásra a rétegek,ilyenkor úgynevezett köztes, buffer rétegeket kell először növeszteni melyek rácsállandója a két egymásra növeszteni kívánt anyag rácsállandója között helyezkedik el. Az eltérő rácsállandókból adódik, hogy az anyag kristályszerkezete nem lesz tökéletes, elcsúszások, deformációk keletkeznek, ezek a kristályszerkezeti hibák az úgynevezett diszlokációk.
A 15. ábrán láthatjuk GaN réteg növesztését lépéseit zafír hordozóra és a létrejövő GaN szigeteket. A 16. ábra egy Si hordozóra növesztett GaN réteg metszetét mutatja, melyen jól láthatóak az anyagban létrejövő diszlokációk.
A diszlokációk nem csak a réteg kialakulásakor keletkezhetnek, később mechanikai behatásokra is. Pl. melegedés hatására a hő tágulás miatt a diszlokációk átrendeződhetnek, vándorolhatnak az anyagban. A diszlokációk lehetnek él és csavar diszlokációk. Tulajdonságuk, hogy kifutnak az anyag felületéig vagy egymásban végzőnek, mely utóbbival nagy diszlokáció sűrűségek esetén a vastagsággal előrehaladva a diszlokációk sűrűsége akár nagyságrendeket is csökkenhet – mellyel meglepően eredményes gyártás technológia alakítható ki.
15. ábra: GaN réteg növesztés lépései zafír hordozra, a létrejött GaN szigetek elektronmikroszkópos felvétele felülről.
Ezen okokból atomi szinteken, kristályhibákkal találkozunk a GaN alapú LED-eknél is. Jelenlegi tudásunk szerint nem tudunk tökéletes anyagot gyártani, viszont eltérő gyártási technológiákkal csökkenthető a létrejövő diszlokációk száma. Ez az egyik oka, hogy a LED-ek minősége erősen gyártófüggő, nem csak a felhasznált anyagok minősége számít, hanem a gyártás technológiája is.
16. ábra: Si hordozóra növesztett GaN réteg metszete elektronmikroszkópos felvételen.
A diszlokációk ahogy már említettük, magas hőmérséklet esetén képesek a vándorlása és akár az anyag szerkezetének további rombolására is. Hatásaik révén, eddig három fő fényáram csökkenést előidéző okot találtunk:
Első ok a diszlokációk vándorlásuk következtében feltorlódhatnak és akár mikro repedéseket is létrehozhatnak az anyagban. Nem jellemző, csak nagyon rossz tokozás esetén fordulhat elő.
Második ok lehet, hogy a diszlokációk révén létrehozott járulékos elektron állapotok között ún. "hopping" elven vándorolhatnak az elektronok, így a szivárgási áram megnövekszik tömbön belül, mely áram a PN átmenet "ellen dolgozik".
Harmadik fő ok, hogy a nagy diszlokáció sűrűség az adalék atomok (pl.: Mg és Si) diffúzióját segítik elő, ezáltal a PN átmenet jelentősen romlik.
Továbbá a diszlokációk nagyrészt kifutnak a felületekig, ezáltal a felületen létrehozott kontaktálási fémréteg a diszlokációkon keresztül könnyen a félvezetőbe diffundálhat.
Ezeket a változásokat a magas hőmérsékletek és nagy áramok jelentősen fokozhatják, így csökkentve a PN átmenet hatásfokát, így az emittált fény mennyiségét, tehát a fényáramot, és ezáltal az élettartamot is. Ezen eredményeinket igazolják az előző fejezet mérési eredményei, ahol azt tapasztaltuk, hogy az élettartamot nagyban befolyásolja a réteghőmérséklet és a meghajtó áramok nagysága. Most már láthatjuk miért fontos fejlett hőelvezetésű LED-ek alkalmazása, melyek jó hűtés esetén alacsonyan tartják a réteghőmérsékletet és alacsony árammal meghajtva extrém élettartamot érhetünk el velük.
17. ábra: Multi-chip technológiával készült CREE® MC-E LED.
A fenti elvárásokat ötvözi a Multi-chip technológia ahol egy tokozáson belül több azonos chipet integrálnak így fokozva a fényáramot, továbbá így lehetőség van kisebb árammal való meghajtásra is. A 17. ábrán látható CREE® MC-E LED fejlett hőelvezetéssel rendelkezik így megfelelő meghajtás és megfelelő hő elvezető elemek alkalmazásával kiváló világítási célú használatra. A több chipnek köszönhetően kis árammal meghajtva a magokat, elegendő fényáramot biztosít általános világítási feladatok megoldására is.
A csökkentett árammal való meghajtás, és a jó hőelvezetési paraméterek előnyei, hogy csökken a maghőmérséklet, ezáltal nő az élettartam, továbbá az alacsonyabb maghőmérséklet esetén nő a fényhasznosítás is, lásd 18. ábra. Magas fényhasznosítás esetén még nagyobb energia megtakarítás érhető el.
18. ábra: CREE® MC-E LED fényhasznosításának alakulása eltérő maghőmérséklet és meghajtó áram esetén.
Most már tudjuk az alapvetően fontos paraméterek, amikre célszerű figyelni LED fényforrás tervezésénél, már lassan több mint egy éve foglalkozom LED-ek világítástechnikai alkalmazásának vizsgálatával. A fenti vizsgálatokból, szakmai publikációkból egyéni tapasztalatokból merítve célunk a piacon jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből összeállított LED fényforrás megtervezése és legyártatása volt.
19. ábra: A végtermék: MC-E LED-el, flyback meghajtó áramkörrel réz hővezető felülettel és alumíniumötvözet hűtőbordával kialakított saját márkás LED fényforrás.
Az 19. ábrán látható a végtermék, mely a jelenleg kapható legfejlettebb CREE® MC-E LED-el készült, e típusból is a legtisztább, legjobb paraméterekkel rendelkező M és J binelésű chipeket alkalmazva. A LED hűtőfelülete egy réz hővezető felületre csatlakozik, mely egy jó hővezetéssel rendelkező alumínium-ötvözet hűtőbordában teljesedik ki. Meghajtó áramkör egy áramgenerátoros kimenetű flyback konverter, mely az öntött kerámia foglalatban helyezkedik el, 20. ábra.
20. ábra: A végtermék belülről: fent a hűtőfelületek, jobb oldalt a flyback meghajtó áramkör alulnézete.
A második, harmadik, negyedik és ötödik fejezetben tárgyaltak alapján készült e fényforrás, a meghajtó áram a névleges áramnak csak 85%-a (300mA), így tovább növelve az élettartamot (harmadik és negyedik fejezet). Ezt a fényforrást a piacon jelenleg kapható legjobb paraméterekkel rendelkező alkatrészekből állítottuk össze. Optikai üveg lencsét választottunk mely elérhető 50°, 70° és 100°-os sugárzási szöggel, a lencse 97% feletti fényáteresztéssel rendelkezik, így meghaladja a PMMA (polymetil-metakrilát) és egyéb lencsék hatásfokát is.
Mivel a jelenleg kapható legfejlettebb CREE® MC-E LED még relatív drága, így készült egy kistestvér is, a harmadik fejezetben részletesen bemutatott CREE® XR-E LED-jével, mely típus, ár-érték arányban (P4 és Q5 bin) jelenleg az egyik legjobb választás. Maximálisan 1A árammal is meghajtható, fényforrásunkban csak 700mA meghajtó áramot alkalmaztunk, így a 10. ábra szerinti LED élettartamokat várhatunk. A közepes meghajtó áram miatt fényhasznosításunk itt valamivel rosszabb, mint a nagytestvér MC-E LED-del készült változat esetén. A hűtőborda felülete itt is az eldisszipált hő mennyiséghez lett igazítva, a maghőmérsékletet kellően alacsonyan tartva.
21. ábra: CREE® XR-E LED fényhasznosításának alakulása eltérő meghajtó áram és maghőmérséklet esetén.
A fényforrás megtervezésének első lépése a pontos LED típus, binelés és meghajtó áram nagyságának meghatározása. Alapkoncepció a 20W - 50W halogén fényforrások kiváltására alkalmas szuper energiatakarékos LED spot megalkotása. Az Óbudai egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki karának fotometriai laboratóriumában Integráló fotométerrel (Ulbricht gömb) megmértük egy hagyományos, átlagos minőségű, 1000 - 1500 üzemórát már használt, GU10 foglalatú 35W és 50W halogén fényforrás fényáramát. A mérés eredménye 35W halogén esetén 140 Lumen, míg 50W esetén 309 Lumen volt, új (0 üzemórás) és esetleg drágább minőség esetén ezen érték halogéneknél magasabb is lehet.
Tapasztalataim alapján csak CREE® gyártmányú LED-ekkel érdemes jelenleg foglalkozni, a többi gyártó is folyamatosan fejleszti LED-jeit, de jelenleg a CREE® szériái rendelkeznek a legjobb paraméterekkel hosszútávon. A feladat tehát adott volt, olyan CREE® LED keresése, mely fényárama megközelíti, esetleg meg is haladja a fent mért értékeket, kb. 1W - 6W teljesítmény között. Mivel a halogén spotok mérete szabványos, és így 50mm átmérőbe és ésszerű mélységbe el kell férnie a hűtőbordának, mely képes a keletkezett hő eldisszipálására.
A kiválasztás a 18. és 21. ábrán már látott, CREE® Product Characterization Tool (PCT) segítségével történt. 35W - 50W Halogén kiváltására a jelenleg legjobb M binelésű CREE® MC-E LED már alkalmas, 300mA esetén névlegesen 370 Lumen leadására képes. A 20W – 35W halogén kiváltására már az olcsóbb CREE® XR-E széria is elegendő, a legmagasabb binelés, Q5 esetén 700mA-es meghajtó áram mellett 180 Lumen névleges fényárammal rendelkezik 25°C-os réteghőmérséklet esetén. A kiválasztott értékek szándékosan magasabbak, mint a kiváltani kívánt fényforrás fényárama, ez tudatos túlméretezés, mivel a LED-ek fényárama valós körülmények mellett, tehát magasabb ~65°C maghőmérséklet esetén csökken, továbbá az optika és egyéb lámpán belüli reflexiók is csökkenthetik a tényleges fényáramot, 22. ábra.
22. ábra: Reflektorházon belüli reflexiók hatása a kimeneti fényáramra.
23. ábra: CREE® Product Characterization Tool (PCT) beállítása.
A 23. ábrán látható karakterisztikákból is jól látható, hogy célszerűbb minél alacsonyabb árammal meghajtani a LED-eket így magasabb a fényhasznosítás ez által az energia megtakarítás is. A kistestvér tervezésénél, egy kompromisszumot kötöttünk, a kellő fényáram eléréséhez magasabb áramot használva a fényhasznosítás csökken, viszont még így is a maximális 1A áram helyett csak 70%-on üzemel a LED. Az CREE® XR-E széria árban jóval kedvezőbb, mint a CREE® MC-E, így jelenleg még piacképesebb, ezért fogadtuk el ezt a kompromisszumot.
A kiválasztott meghajtó áramokkal és várható maghőmérséklettel a CREE® MC-E LED esetén a névleges teljesítmény várhatóan 4W körül, míg a CREE® XR-E LED esetén 3W körül alakul. A hűtőborda méretezést e teljesítményekhez és a CREE® adatlapokon elérhető hő ellenállási adatokhoz igazítottuk. Kínai partnerünk segítségével megvizsgáltuk a piacon elérhető hűtőborda kialakításokat, így kellő mennyiségű mintából kiválasztva megtaláltuk a számunkra legideálisabb méretű és anyagú hűtőbordát (felület kialakítása lásd 24. ábra), mely hővezetési paraméterei megfelelőek voltak. Küllemben azonos a két típus bordája, viszont méretben eltérő, a CREE® XR-E széria esetén a felület kisebb, a kisebb teljesítményhez igazítva, így csökkentve a kistestvér gyártási költségeit.
24. ábra: A kiválasztott hűtőborda kialakítása.
Következő lépés a meghajtó áramkör kiválasztása volt, mindenképpen stabil, áramgenerátoros kimenetű, rövidzár és túlmelegedés védelemmel ellátott flyback meghajtó jöhetett csak szóba, mely galvanikusan leválasztja a LED-et a hálózatról. Erre érintésvédelmi szempontból van szükség, mert a LED közvetlenül (pontosabban hővezető pasztán keresztül) érintkezik a hűtőbordával, mely szabadkézzel is érinthető.
Egy LED driver megvalósításába bele is kezdtünk, viszont erősen növelte volna a végtermék árát az itthoni nyákgyártás és beültetés, továbbá a bevizsgálási és egyéb költségek. Kínai partnerünkkel számos forgalomban lévő LED drivert megvizsgáltunk, egy neves Kínában található kapcsolóüzemű tápegység gyártó cég driverét megfelelőnek találtuk, mely árban is kedvező volt. A végleges fényforrásban e típus került beépítésre.
25. ábra: Az ECOLED® eSpot™ 4W MC-E összeállítva, renderelt kép.
A fényforrás már papíron és tervezőprogramokban (25. ábra) is összeállt, így megkezdődött a mínusz első széria legyártatása instrukcióink alapján. A gyártás pontosabban összeszerelést követően a fényforrásokat a Kínában található, ShenZheni BST intézet bevizsgálta, tesztelést követően az európai forgalmazáshoz szükséges CE (EMC, LVD) és RoHS tanúsítványokat kiállította.
26. ábra: CE és RoHS tanúsítványok a ShenZheni BST intézet által kiállítva.
Ez idő alatt kialakítottuk a forgalmazni kívánt fényforrás arculatát, márkanevet, filozófiát. A védjegyet bejelentettük a Magyar Szabadalmi Hivatalban, így már a fényforrások foglalatán és dobozán is saját márkajelzésünket feltüntetve megérkezett a nulladik széria Magyarországra. Az arculattervezés is teljesen önerőből történt, mind a weboldal mind a termék csomagolásának designja és a marketing anyagok is.
27. ábra: Márkanév, arculat, csomagolás és doboz tervek.
A legyártott fényforrásokat fotometriailag is bemértük az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki karának fotometriai laboratóriumában. Elkészültek a világítás tervezőknek szükséges EULUMDAT fájlok (28. ábra), iránykarakterisztikák. A fényáram mérés mind integráló fotométer esetén, mind goniofotométerrel történt mérés esetén a várt értékeket hozta, ahogy 22. ábrán is látható a névleges fényáramhoz képest 77-78%-os fényáram volt mérhető a katalógus adatokhoz viszonyítva. A ShenZheni BST intézet által már bevizsgált EMC (Elektromágneses kompatibilitás) paraméterek bemérése is tervben van a Széchenyi István Egyetem rádiófrekvenciás laboratóriumában.
28. ábra: Fényeloszlási görbék, 3W XR-E PW 100°, 4W MC-E PW 50° és 4W MC-E PW 100°.
Világítási feladatok megoldására kifejezetten e célra gyártott teljesítmény más néven HB, UHB LED-ek alkalmazása célszerű. De, hogy a helyzet ne legyen ilyen egyszerű még itt is figyelni kell a különböző gyártók különböző típusainak eltérő paramétereire, nagy különbségek vannak az azonos célra, de más gyártó által készített tokozások hővezetési paramétereiben. Sőt a fényhasznosítási paraméterek is lényegesen eltérőek lehetnek azonos feladatra szánt különböző típusok esetén. A technológia folyamatosan fejlődik egyre újabb és jobb megoldások születnek. Egyre nagyobb fényáramok érhetőek el azonos teljesítmény mellett a fényhasznosítási paraméterek fokozódásával, továbbá a hővezetési paraméterek rohamos javulásával egyre alacsonyabban tartható a maghőmérséklet így még tovább nő a fényhasznosítás és az élettartam is. Ami általánosan elmondható és bármely LED típusra igaz, gyártótól és tokozástól függetlenül: Minél kisebb árammal hajtjuk meg a LED-eket, és minél alacsonyabban tartjuk a mag hőmérsékletét annál hosszabb lesz a LED élettartama.
A megalkotott LED fényforrások a jelenleg forgalomban kapható legjobb paraméterekkel rendelkező alkatrészekből lettek összeállítva így a LED fényforrások között kiemelkedő paraméterekkel rendelkeznek, mind optikai paraméterekben, mind színvisszaadásban, fényhasznosításban és élettartamban is.
2. http://cree.com
3. Inside Solid-State Lighting, 5mm LEDs Generally Unsuitable for General Illumination, 2008
4. Baoshun Zhang, Hu Liang, Yong Wang, Zhihong Feng, Kar Wei Ng, Kei May Lau, High-
Performance III-nitride blue LEDs grown and fabricated on patterned Si substrates, Journak of
Crystal Growht 298 (2007) 725-730
5. S.K. Mathis, A. E. Romanov, L.F. Chen, G.E. Beltz, W. Pompe, J.S. Speck, Modelling of Threding
Dislocation reduction in Growing GaN Layers, phys. stat. sol. 179, 125 (2000)
6. M.S. Ferdous, X. Wang, M. N. Fairchild, S.D. Hersee, Effect of threading defect on InGan/GaN
multiple quantum well light emitting diodes, Center for High Technology Materials, University of New
Mexico published online 2007
7. HB LED and LED packaging online 2009
8. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, Breakthrougs in Improving Crystal Quality of GaN and Invention of
the p-n Junction Blue-Light-Emitting Diode, AAPPS Bulletin 18 3, 2008
9. Lilental-Weber Z., Tomaszewicz T., Zakharov D., Jasinski J., O’Keefe M., Defects in p-GaN and
their atomic structure,Lawrence Berkley National Laboratory, 2008
10. Tajvani és kínai gyártók belső publikációi, mérési eredményei, kiértékelései 2009
Készítette: Szórádi Bence | TMDK Győr, Széchenyi István Egyetem 2010
A dolgozat elkészítésével egyidejűleg kifejlesztésre került az ECOLED® márkanéven kapható ledes izzó család, amely során törekedtek a jó minőségű, megbízhatóan működő alkatrészek beépítésére. A különböző tanúsítványok (CE, RoHS) beszerzését követően megkezdődött az ECOLED® fényforrás Magyarországon történő forgalmazása is, amely az egyik legjobb színvisszaadási, fényhasznosítási, élettartambeli paraméterekkel rendelkezik a hazai piacon.
Kedves Bence! Köszönöm olvasóink és cégünk nevében is!
Tályai Gábor
Világításcélú LED fényforrások megtervezése és legyártatása 2010
A LED technológia élettartam problémáinak vizsgálata. A fényáram csökkenést kiváltó okok meghatározása, a létrejöhető hatások mérséklésének, elhanyagolhatóvá tételének ismertetése. Piacképes, saját márkás LED fényforrás megalkotása a tapasztalt hatások minimalizálásával, a termék legyártatása a jelenleg piacon elérhető legjobb alkatrészek felhasználásával.LED fényforrások fejlődésének bemutatása, fényáram csökkenés okainak vizsgálata
Tartalomjegyzék
Bevezető1. Retrofit LED fényforrások áttekintése
1.1 Főbb fogalmak
2. Teljesítmény LED-ek és a hagyományos epoxy házas DIP LED-ek fényáram csökkenésének vizsgálata
2.1 A két tokozási forma bemutatása
2.2 A LED tokozások hővezetésének fejlődése (hő ellenállás csökkenése)
3. CREE® XR-E LED élettartamának vizsgálata
4. LED intenzitás csökkenés lehetséges okainak kutatása
5. Új technológiák, mire érdemes figyelni
6. LED fényforrás tervezése, megvalósítása
7. Összegzés, figyelemfelhívás
Köszönetnyilvánítás
Irodalom
Bevezető
Jelenlegi világítási megoldásaink, fényforrásaink jelentős változás előtt állnak. A hagyományos és halogén izzók szinte biztosan eltűnnek pár éven belül a boltok polcairól. Európai Uniós szabályozás értelmében 2009 szeptemberében a 100W és annál nagyobb teljesítményű izzók forgalmazását szüntették be és e határ 2012-ig 7W-ra csökken. Az elavult fényforrások helyét új, energiatakarékos megoldások veszik át. Az energiatakarékos fényforrások fogalma alatt az átlagemberek csak a kompakt fénycsövekre gondolnak, melyek hatása a környezetre, emberi szervezetre és szemre még vitatott és kérdéses.Szerencsére vannak újabb megoldások is, pl. a manapság már egyre népszerűbbé váló LED-es fényforrások, továbbá a gyerekcipőben járó, de rohamosan fejlődő OLED és LEC fejlesztések.
Dolgozat témája LED-del megvalósított energiatakarékos fényforrás tervezésének bemutatása. LED és LED között számottevő különbségek vannak. Gyakori jelenség, hogy a LED fényforrások forgalmazói nincsenek tisztában termékük valós élettartamával. Az új fényforrások marketingje jelentős, így a tényleges adatok és az üzleti érdekek furcsa párharcát láthatjuk. Szinte az összes kapható LED fényforrás élettartamát 50 000 és 100 000 üzemóra közötti értéknek adják meg. Alapvető különbség van az eltérő LED
tokozások, eltérő gyártók, ezáltal más-más tisztaságú vegyület félvezetők között is. Ez a különbség élettartamban és fényáram megtartásban fokozottan nyilvánul meg.
A dolgozat első része a jelenleg kapható LED-es fényforrások bemutatása, áttekintése, fontosabb fogalmak ismertetése.
A dolgozat következő része a LED-ek fényáram csökkenésének vizsgálatával foglalkozik az élettartam függvényében. A két leggyakrabban használt tokozási forma különbségeit figyelembe véve a várható élettartamokat vizsgálva.
A harmadik fejezet a CREE® XR-E szériájának mérési eredményeinek kiértékelése, valós élettartamának vizsgálata.
A negyedik fejezet a tapasztalt intenzitás csökkenésének, lehetséges okainak vizsgálata, a lehetséges megoldások tárgyalása.
Az ötödik fejezet új technológiák ismertetése, mely paraméterekre érdemes fokozottan odafigyelni LED fényforrás kiválasztásánál.
A hatodik fejezet bemutatja egy saját tervezésű LED fényforrás megalkotásának lépéseit a jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből, és egy ár-érték arányban kedvezőbb kompromisszumos kistestvér megalkotását is. A megtervezett fényforrás legyártatásának és piacképessé tételének alapvető lépéseinek ismertetésével.
Az utolsó fejezet tartalmazza az összegzést, figyelemfelhívást és a köszönetnyilvánítást.
Kulcsszavak: ECOLED®, LED fényforrás megalkotása, LED élettartam, LED-ek fénymegtartása, LED-ek
fényáram csökkenése, hosszú távú LED élettartammérések, CREE® LED, LED világítás, Energiatakarékos
fényforrás, Korszerű világítás
Retrofit LED fényforrások áttekintése
A dolgozat első témája az 1. ábrán látható hagyományos halogén spotok kiváltására tervezett retrofit LED fényforrások bemutatása. Ezen kívül természetesen léteznek a hagyományos izzót, fénycsöveket és egyéb fényforrások kiváltására alkalmas és alkalmatlan LED-es megoldások is. Mivel a LED alapvetően egy pontba sugárzó fényforrás, így legtöbb keresnivalója a hasonló tulajdonságokkal rendelkező spotok, reflektorok kiváltásában várható.1. ábra: Halogén spot, GU10-es bajonettzáras foglalattal (230V AC).
Két irányba mozdult el a gyártás, a meglévő epoxy tokozású 3mm - 5mm LED-ek beépítése a halogén
lámpatestekbe. Ezen típusok láthatóak a 2. ábrán.
2. ábra: Hagyományos LED-es spot, GU10-es bajonettzáras foglalattal (230V AC).
Alapvető probléma e típussal, hogy a kellő fényáram eléréséhez nagyon sok LED-et kell beépíteni. Két probléma már ebből adódik, mivel a LED-eknek stabil áram szükséges, így a LED-eket célszerű sorba kötni, tehát egyetlen LED meghibásodása vagy csak a forrasztás elpattanása esetén is az egész fényforrás kialszik, akár a régi karácsonyfa izzók esetén. Másik fő probléma, hogy a LED-ek a reflektorház síkjánál kijjebb állnak ezáltal nehezítve vagy akár ellehetetlenítve a hagyományos rugós lámpatestbe való installációt. További problémák vannak a meghajtó áramkörökkel. Általában e típusoknál csak egy filléres áramkorlát található a fényforráson belül, a legolcsóbb alkatrészekből összeállítva, lásd 3. ábra.
3. ábra:54 LED spot belülről, filléres meghajtó áramkörrel.
Ezen típusnak rengeteg variációja létezik, különböző LED számokkal, eltérő áramkörökkel. Ami általánosan tudható az ilyen típusokról, hogy olcsó tucat termékek. Élettartamuk meg sem közelíti az 50 000 üzemórát (ezt később bővebben tárgyaljuk), továbbá az itt használt 3 – 5mm-es LED-ek fókuszpontjában magas a fénysűrűség, így ha belenézünk egy ilyen fényforrásba akár percekig apró foltokat láthatunk.
Van egy másik vonulat is. A nagyteljesítményű LED-ekkel készült LED spotok, melyekből szintén nagyon sok eltérő és más-más minőségű létezik, 4. ábra.
4. ábra: Teljesítmény LED spotok, teljesítmény LED-ek.
Ezen típusoknál 1-5 db LED-et használnak, melyek tokozása már sokkal fejlettebb, úgynevezett teljesítmény LED vagy más néven HB (High Brightness LED) e tokozások már kifejezetten világítási célokra tervezettek. A fejlett teljesítmény LED-ek magasabb áramokkal is meghajthatóak jó hűtés esetén. Nagyon fontos, hogy a mag hője kijusson a tokozásból ezért megfelelően jó hővezetési paraméterekkel rendelkező típus ajánlott, továbbá megfelelő méretű és minőségű hűtőborda alkalmazása célszerű. Számos gyártmány
csak hasonlít egy hűtőbordára, de nincs valós kapcsolat a meghajtott LED és a hűtőborda funkcióját betöltő fém ház között. Néhány terméken műanyagból öntött hűtőborda imitációk is megfigyelhetőek (léteznek az alumínium hővezetését megközelítő speciális műanyagok is, ebben az esetben sajnos nem erről van szó). A teljesítmény LED-eket már célszerű áramgenerátoros meghajtással üzemeltetni, általában a névleges áramértékek 350mA, 700mA és 1A. A multi-chip technológia megjelenésével ezen a határok már kezdenek összemosódni.
A LED fényforrások gyártása Kínában zajlik, néhány típus kis üzemekben készül, ahol kézzel forrasztják a LED-eket, ESD körülményeket nem is ismerve, a legolcsóbb alkatrészeket felhasználva, de mégis küllemben professzionálisnak tűnő fényforrás a végtermék, e típusok vásárlása kerülendő a rövid élettartam és rossz garanciális feltételek miatt.
Óvatosnak kell lenni LED fényforrás kiválasztásánál, mivel még azonos gyártójú, de különböző típusú LEDek között is hatalmas eltérések lehetnek élettartamban. Továbbá a különböző gyártók különböző LED chipjeit, majd ezek eltérő tokozásait, eltérő körülmények közötti beültetését és különböző minőségű hűtőbordára szerelését nem is említve.
Az utolsó fejezet témája, egy piacképes jó minőségű LED fényforrás megtervezése, legyártatása a piacon jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből és egy olcsóbb ár-érték arányban kedvezőbb típus tervezésének kompromisszumainak bemutatása.
A következő három fejezet témája a különböző tokozások közötti eltérések vizsgálata, mely típusokkal érdemes foglalkozni hosszútávon és miért. Az élettartam, a tokozás, és egyéb paraméterek kapcsolata a fényáram csökkenésével.
1.1 Főbb fogalmak
Fényáram: A látható sugárzás fényérzetként felfogható része. Jele Φ, mértékegysége lumen [lm]Fényhasznosítás: A fényforrás által leadott fényáram és a felvett teljesítmény hányadosa. Jele ?, mértékegysége lumen/watt [lm/W]
Színhőmérséklet: A látható fény egy jellegzetessége. Egy fényforrás színhőmérsékletét az általa okozott színérzet és egy hipotetikus feketetest-sugárzó által létrehozott színérzet alapján határozzák meg. Izzólámpák esetében, lévén, hogy a fény izzásból származik, a színhőmérséklet jól egybe esik az izzószál hőmérsékletével. A nem hőmérsékleti sugárzás elvén működő fényforrások, mint például a fénycsövek, LED-ek esetében közvetlen fizikai jelentése nincsen. Ezért ilyenkor inkább „korrelált színhőmérsékletről” beszélünk. Elterjedt jelölése: CCT (Correlated Color Temperature)
Színvisszadási index: Röviden 'CRI' (Color Rendering Index) vagy 'Ra', a fényforrás azon képességét méri, hogy különféle tárgyakat megvilágítva vele, mennyire képes azok színét visszaadni. Ennek a nehezen számszerűsíthető értéknek mérési módszerét a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) szabványosította. Habár ez egy elfogadott, objektív index, nem minden fényforrás és beállítás esetén korrelál az színvisszaadásérzettel. Ezért ezt az adatot inkább csak tájékoztató jellegűnek tekintik. A legjobb elérhető visszaadási értéket 100-nak definiálták, míg a leggyengébbet 0-nak.
Rácsállandó: Kristályos szerkezetű anyagokra jellemző mennyiség. A rácsszerkezet elemi téregységének élhosszúsága. Értéke az atomok átmérőjével összemérhető, nagyságrendi értéke néhány Angström.
Diszlokáció: Másnéven vonalhiba, két fajtája van csavar és éldiszlokáció. Egy terület határát jelöli, mely felett az anyag elcsúszott b (Burgers) vektorral az alatta lévő anyaghoz képest. Természetesen vegyes diszlokációkról is beszélhetünk, ahol a Burgers-vektor és a diszlokáció vonala között 0° és 90° közötti szög alakult ki.
2. Teljesítmény LED-ek és a hagyományos epoxy házas DIP LED-ek fényáram csökkenésének vizsgálata
A legjobb paraméterekkel rendelkező LED fényforrás megalkotásához, először meg kell vizsgálni a különböző kivitelű, tokozású LED-eket, élettartamukat és egyéb paramétereiket. Az első fejezetben tárgyalt két típusirányzat élettartamait vizsgálja ez a fejezet.Az 5. ábra szemlélteti a különböző tokozások esetén várható fényáram csökkenés meredekségét. Az ábra bal oldalán a sűrű és ritka szaggatott piros vonalak között helyezkednek el az epoxy házas DIP tokozású LED-ek, míg az ábra jobb oldalán a kék színnel jelölt területen a teljesítmény LED-ek fényáram megtartását
láthatjuk. Az ábra vízszintes tengelyén az eltelt idő (üzemóra), míg függőleges tengelyen a kezdeti fényáramhoz viszonyított fényáram százalékos skálán látható.
5. ábra: Fényáram csökkenés alakulása DIP és teljesítmény LED tokozás esetén.
Az ábráról jól leolvasható, hogy lényeges eltérés van a két alapvetően eltérő tokozási forma között. Sőt az azonos tokozási formákon belüli különböző minőségű chipek és gyártástechnológiák között is.
Az ábra bal oldalán található DIP LED-ek fénymegtartásánál, ritka szaggatott vonallal a gyengébb minőségű, míg sűrű szaggatott vonallal a jó minőségű DIP LED-ek fénymegtartásának alakulását láthatjuk. Az ábra jobb oldalán a kék mezőben ugyanígy láthatjuk az adatokat, teljesítmény LED tokozásra vonatkozóan.
Az ábrán lila szaggatott vonallal a hagyományos izzók élettartamát láthatjuk. Izzóknál egyszerű a helyzet, mivel élettartam végének azt a pillanatot tekintjük, mikor a volfrám szál elszakad, tehát az izzó kiég. LED-ek esetén a helyzet sokkal árnyaltabb, mivel LED-eknél a fényáram fokozatosan csökken. Általánosan elfogadott szabályként a 30%-os fényáram csökkenést tekintsük az élettartam végének a továbbiakban. Tehát azt a pillanatot, mikor a LED fényárama a kezdeti érték 70%-ára csökken.
Ebben az esetben láthatjuk, hogy DIP LED-ek esetén, az élettartamok meg sem közelítik a gyakran emlegetett 50 000 és 100 000 üzemórát. Legjobb esetben is, maximum 8 000 üzemóra, míg általános esetben 3 000 és 5 000 üzemóra közötti értéket tekinthetünk az élettartam végének.
Teljesítmény LED-ek esetén, már derűsebb a helyzet. Láthatjuk, hogy még a gyengébb minőségű teljesítmény LED-ek is bőven meghaladják a DIP tokozás fényáram megtartását. Gyengébb minőségű teljesítmény LED esetén is az élettartam kb. 30 000 üzemórára tehető. Fejlett hőelvezetésű, jó minőségű teljesítmény LED-ek élettartama (pl. számos CREE® tokozás), pedig már a bűvös 50 000 üzemórát is bőven meghaladhatja.
Láthatjuk az eltérés számottevő a két tokozási forma között, már most leszűrhető, hogy hosszútávon gondolkodva valós megtérülést szem előtt tartva csak a jó minőségű teljesítmény LED-eket érdemes alkalmazni világítási célokra. A következő részben vizsgáljuk a két alapvetően eltérő tokozás általános felépítését.
2.1 A két tokozási forma bemutatása
A 6. ábra szemlélteti az epoxy házas DIP LED-ek felépítését, a 3. ábrán pedig a teljesítmény LED-ek általános felépítését láthatjuk.6. ábra: A DIP LED felépítése.
DIP LED-ek felépítése egyszerű, az anód kivezetés arany elektródával csatlakozik a katód lábba ültetett chiphez. A LED chipje egy fényvisszaverő tölcsérben helyezkedik el, mely a katód lábba van integrálva. Vegyük észre, hogy nincs hőelvezetést szolgáló elem, az egész LED egy epoxy házba van beöntve, mely epoxy lencsét formáz. A lencse gyújtópontjában a LED chipje található.
7. ábra: Teljesítmény LED általános felépítése, metszeti kép.
A teljesítmény LED-ek felépítése már jóval kifinomultabb. Külön figyelmet szentelnek a hőelvezetésre, speciálisan kialakított hő elvezető hűtőfelületet alkalmazva. A tokozás hűtőfelülete alkalmassá teszi a teljesítmény LED-eket hűtőbordára való szerelésre is. Jó minőségű és megfelelő méretű hűtőbordával alacsonyan tartható a mag hőmérséklete, ezáltal növelhető az élettartam. Az előbb említett hűtőfelületen foglal helyet a LED chipje, mely szintén arany elektródával kapcsolódik a kivezetésekhez. A chip felett találjuk a lencsét, mely itt már nem epoxyból, hanem különböző Si vegyületekből készül.
Az 5.-ik ábrán látható fényáram csökkenés eltérő meredekségének egyik oka, hogy az epoxy anyagi tulajdonságai közé tartozik az oxidáció. Oxidáció során egyre kevesebb fényt enged át, így csökkentve az epoxy házas DIP LED-ek fényáramát. Teljesítmény LED-eknél ezt a problémát Si alapú lencsével oldották meg. A Si alapú lencsék termikus oxidációja, szerencsére lényegesen magasabb hőmérsékleten kezdődik, mint az epoxy lencséké.
További okok is szerepet játszanak az élettartam alakulásában, melyeket később részletesen tárgyalunk. Tekintsük meg a tokozások fejlődését, majd a különböző körülmények között történt méréséből határozzuk meg a legideálisabb üzemeltetési körülményeket.
2.2 A LED tokozások hővezetésének fejlődése (hő ellenállás csökkenése)
A 8. ábra bemutatja, a tokozások fejlődését. Az egyre fejlettebb tokozások egyre jobb technikai paraméterekkel rendelkeznek, mind fényhasznosításban és mind élettartamban. Az új tokozások kifejlesztésénél a cél, egyre jobb hőelvezetési tulajdonságokkal rendelkező tokozások kialakítása, tehát a termikus ellenállás csökkentése.8. ábra: LED tokozások hő ellenállásának fejlődése.
A DIP tokozást az ábra bal oldalán találjuk, a 80-as évek elején alakult ki ez a tokozási eljárás, elég magas hő ellenállás értékkel rendelkezik. A 8. ábrán láthatjuk sorra az újabb és újabb tokozások termikus paramétereit, a DIP tokozás után következett a szintén epoxy házas SuperFlux tokozás, ezt követően a különböző felületszerelt, azaz SMD kivitelek, melyek már egyre jobb hőelvezetéssel rendelkeznek, továbbá már nem használnak epoxy lencsét és tokozásuk rugalmasabb. Az ábrán lassan elérkezünk ez első kezdetleges teljesítmény LED tokozásokig, végül napjaink fejlett hővezetéssel rendelkező teljesítmény LED tokozásaiig egyre jobban megközelítve a Si hordozók alacsony hő ellenállását.
Az 5. ábrát kiértékelve tudjuk, hogy általános világítási célokra, leginkább az egyre fejlettebb teljesítmény LED-ek alkalmasak. A teljesítmény tokozású (HB, UHB vagy HighPower) LED-ek megalkotásánál a cél már kifejezetten világítási feladatok megoldása volt. Bizonyos esetekben fejlett hőelvezetésű SMD tokozások is kielégítően teljesíthetnek, viszont itt is fokozott figyelmet kell szentelni a hűtés kialakítására megfelelő termikus kapcsolatot biztosítva a LED, a hővezető nyák, és a hűtőborda között.
A DIP LED-ek nem világítási célokra lettek kifejlesztve, leginkább jelzőfénynek, dekorációs célokra esetleg reklám világítás megoldására alkalmasak, a drasztikusan csökkenő fényáramuk miatt. Ezen epoxy házas tokozások pl. 4.8mm, 5mm és SuperFlux LED-ek csábítóak kedvező áruk miatt, viszont teljes mértékben alkalmatlanok világítási feladatok megoldására. Az epoxy házas („lábas”) LED-ek fényáram csökkenése drasztikus, ahogy az 5. ábra is jól szemlélteti, így élettartamuk akár rövidebb, mint egy kompaktfénycsőé.
A legújabb teljesítmény LED-eket a gyártók már kifejezetten világítási célokra gyártják, cél a hosszú élettartam, jó fényhasznosítás és magas színvisszaadási index elérése. Ez utóbbi két paraméter általában üti egymást, a jó színvisszaadás árát villanyszámlában fizetjük meg. Általános eseten 75 és 80 feletti CRI már kielégítő lehet, speciális esetekben pl. varroda stb. úgynevezett High CRI LED-eket érdemes használni. A jó színvisszaadással rendelkező LED-ek fényhasznosítása valamivel rosszabb, mint az alacsonyabb CRIvel
rendelkező LED-ek fényhasznosítása, de még így is meghaladhatja a kompaktfénycsövek fényhasznosítását is.
A célunk kompromisszummentes világítási célú LED fényforrás megalkotása, mely magas fokú energia megtakarítás mellett jó színvisszaadással rendelkezik, és élettartama valós körülmények között is meghaladhatja az 50 000 üzemórát (minőségi LED alkalmazása és jól megtervezett hűtés esetén, az élettartamot korlátozó összetevő már nem a LED-ekben hanem a meghajtó áramkörben keresendő, az új, minőségi LED-ekkel megvalósított LED fényforrások esetén a szűk keresztmetszet a meghajtó áramkörben található elektrolit kondenzátorok élettartama). Továbbiakban világítási célokra alkalmas relatív jó színvisszaadási indexszel és jó fényhasznosítással rendelkező LED-ek publikált mérési eredményeit vizsgáljuk.
3. CREE® XR-E LED élettartamának vizsgálata
Fényforrásunk megalkotásánál a cél a legjobb LED-ek kiválasztása, így a jelenleg piacvezető CREE® cég chipjeit és tokozásait vizsgáljuk.A mérési eredmények a CREE® hivatalos publikációiból származnak. Az egyszerűség kedvéért, egy jól bevált típust vizsgáljunk az XR-E szériát (9. ábra), melyről már bőséges információ gyűlt össze az elmúlt pár év során. A chip paraméterei azóta is folyamatosan fejlődtek az újabb és újabb típus számokkal (binelés). E típus már 3200K körüli színhőmérséklet esetén 80 feletti CRI-vel rendelkezik, továbbá a tokozás hő ellenállása is kellően alacsony, így már valóságosan extrém élettartamot várhatunk el e típustól.
A mérés során használt fogalmak: T air – külső levegő hőmérséklet, T j – maghőmérséklet, L70 – élettartam vége, tehát az az időpont mikor a fényáram a kezdeti érték 70%-ára csökken.
9. ábra: CREE® XR-E LED tokozás.
Az alábbi ábrák vizsgálják (10. és 11. ábra) a fenti képen található (9. ábra) CREE® XR-E LED élettartamát. Függőleges tengelyen az élettartam végét jelölik üzemórában, tehát azt az időpontot ahol a LED fényárama a kezdeti érték 70%-ára csökken. Vízszintes tengelyen a maghőmérséklet látható.
10. ábra: CREE® XR-E LED élettartam alakulása eltérő külső hőmérsékletek esetén.
Az 10. ábrán látható mérési eredmények bemutatják, hogy azonos meghajtó áram mellett, jelen esetben 700mA, viszont eltérő külső levegő hőmérsékleteknél, hogyan alakulnak a CREE® XR-E LED-ek élettartamai. Érdekes jelenség, hogy azonos maghőmérséklet esetén, de eltérő külső levegő hőmérsékletnél is különbség van az élettartamokban. Vizsgáljuk tovább a középső kék grafikont, tehát a 65°C külső hőmérsékletnél mért CREE® XR-E LED-eket. Észrevehető, hogy állandó külső hőmérséklet esetén is, viszont eltérő hűtéssel rendelkező, tehát különböző maghőmérsékletű chipek esetén is lényeges különbség van élettartamban. A középső kékkel jelölt vonalnál maradva, láthatjuk, hogy jó hűtéssel, így alacsonyan tartott maghőmérséklettel akár 65 000 üzemóra is lehet a CREE® XR-E LED élettartama. Gyenge hűtés esetén, ez a jó érték akár 25 000 órára is lecsökkenhet.
Láthatjuk, a hűtésnek lényeges szerepe van az élettartam alakulásában, megfelelő méretű és minőségű hűtőbordával, jóval magasabb élettartam érhető el mint rossz hűtés esetén. Külön kiemelném, hogy a hűtőborda illesztésénél fokozott figyelmet kell fordítani a tokozás és hő elvezető elemek kapcsolatára.
11. ábra: CREE® XR-E LED élettartam alakulása eltérő meghajtó áramok esetén.
A 11. ábra bemutatja az élettartamok alakulását állandó külső levegő hőmérsékletnél, jelen esetben 65°C, viszont eltérő meghajtó áramok esetén. Megfigyelhető, hogy az élettartam lényegesen hosszabb kisebb árammal való meghajtásnál. Továbbá azonos maghőmérséklet esetén, természetesen azonos külső hőmérsékletnél, eltérés észlelhető különböző áramoknál. Pl. 100°C-os maghőmérsékletnél a 350mA-el meghajtott LED-ek és az 1000mA-el meghajtott LED-ek esetén akár 20 000 üzemóra különbség is megfigyelhető. Tehát célszerű minél kisebb árammal meghajtani a LED-eket, így tovább növelve az élettartamot.
A fenti mérésekből láthatjuk, LED fényforrások tervezésénél fokozott figyelmet kell szentelni a meghajtó áram nagyságának meghatározásánál, továbbá a meghajtó áram nagyságához, és a LED hővezetési paramétereihez harmonizáló hűtés megalkotása a cél. Célszerű a lehető legalacsonyabb meghajtó áram megválasztása, akár a névleges meghajtó áramok alatt. Az alacsony meghajtó áramot egy minél erőteljesebb hűtéssel célszerű megtámogatni. Konklúzióként levonható minél kisebb árammal hajtjuk meg a LED-eket és minél jobban hűtjük annál hosszabb lesz az élettartamuk.
4. LED intenzitás csökkenés lehetséges okainak kutatása
A második fejezetben már kitértünk egy az élettartamot befolyásoló tényezőre, most vizsgáljuk tovább ezt a jelenséget. A harmadik fejezetben tapasztaltuk, hogy az élettartamok alacsony meghajtó áramnál és alacsony maghőmérséklet esetén laboratóriumi körülmények között akár 100 000 üzemórára is kitolhatóak. Most ezt az állapotot vizsgáljuk meg, miért véges a LED-ek élettartama.12. ábra: Fehér fény előállításának módjai.
Jelenleg részletesen az úgynevezett pLED-ekkel (phosphor+LED) foglalkozunk, melyek egy pumpáló kék vagy UV közeli LED és YAG alapú (Ittrium Alumínium Gránát) foszfor segítségével (13. ábra), fotolumineszcens szekunder sugárzó elven állítják elő a fehér fényt (12. ábra második és harmadik kép). Az RGB elven működő fehér fényt additív módon kikeverő LED-ekre is igazak az itt elhangzottak, viszont ott még számos más tényező is közrejátszik a fényáram csökkenésében, továbbá az RGB típusú fehér fény előállításánál probléma a színhőmérséklet instabilitása az eltérő vegyület félvezetők különböző öregedési ideje miatt is.
13. ábra: YAG:Ce foszfor, elektronmikroszkópos felvételen.
14. ábra: CREE® XR-E LED chipje, elektronmikroszkópos felvételen, a szekunder sugárzó foszfort eltávolítva látható a pumpáló LED eredeti kék fénye.
A YAG:Ce kristály szerkezete publikációk szerint elég stabil, így a fényáram csökkenésének okai a pumpáló kék LED intenzitás csökkenésére vezethetőek vissza. A 14. ábra a harmadik fejezetben vizsgált CREE® XR-E LED chipjét ábrázolja elektronmikroszkópos felvételen. A fényáram csökkenésének kiváltó okainak megértéséhez még beljebb kell mennünk az anyagban, egészen nanométeres skáláig.
Különböző hordozó felületre növeszthető már GaN réteg, mely vegyület félvezető alapja a kék LED-eknek. A jelenleg forgalomban kapható LED-ek többsége zafír hordozóra növesztett, de már léteznek Si hordozóra növesztett GaN LED-ek is. A Si hordozóra való növesztés megoldása lehetővé tette a LED-ek közvetlen integrált áramkörökbe való növesztését is, így várhatóan készülnek teljesen integrált LED-es termékek is pl. egyetlen hordozón létrehozott LED TV és egyéb technológiai újítások.
A rétegnövesztés problémája fontos szerepet játszik a LED-ek élettartamának alakulásában is. A különböző rétegnövesztési eljárásoktól függően eltérő sűrűségben diszlokációk alakulnak ki az anyag szerkezetében. Diszlokációk mindig létrejönnek függetlenül a rétegnövesztési eljárástól, viszont számuk jelentősen csökkenthető a megfelelő eljárás használatával.
A diszlokációk kialakulásának fő oka az eltérő rácsállandók a hordozó és a növesztett réteg között. Bizonyos nagyságú rácsállandóbeli eltérés esetén nem is növeszthetőek közvetlen egymásra a rétegek,ilyenkor úgynevezett köztes, buffer rétegeket kell először növeszteni melyek rácsállandója a két egymásra növeszteni kívánt anyag rácsállandója között helyezkedik el. Az eltérő rácsállandókból adódik, hogy az anyag kristályszerkezete nem lesz tökéletes, elcsúszások, deformációk keletkeznek, ezek a kristályszerkezeti hibák az úgynevezett diszlokációk.
A 15. ábrán láthatjuk GaN réteg növesztését lépéseit zafír hordozóra és a létrejövő GaN szigeteket. A 16. ábra egy Si hordozóra növesztett GaN réteg metszetét mutatja, melyen jól láthatóak az anyagban létrejövő diszlokációk.
A diszlokációk nem csak a réteg kialakulásakor keletkezhetnek, később mechanikai behatásokra is. Pl. melegedés hatására a hő tágulás miatt a diszlokációk átrendeződhetnek, vándorolhatnak az anyagban. A diszlokációk lehetnek él és csavar diszlokációk. Tulajdonságuk, hogy kifutnak az anyag felületéig vagy egymásban végzőnek, mely utóbbival nagy diszlokáció sűrűségek esetén a vastagsággal előrehaladva a diszlokációk sűrűsége akár nagyságrendeket is csökkenhet – mellyel meglepően eredményes gyártás technológia alakítható ki.
15. ábra: GaN réteg növesztés lépései zafír hordozra, a létrejött GaN szigetek elektronmikroszkópos felvétele felülről.
Ezen okokból atomi szinteken, kristályhibákkal találkozunk a GaN alapú LED-eknél is. Jelenlegi tudásunk szerint nem tudunk tökéletes anyagot gyártani, viszont eltérő gyártási technológiákkal csökkenthető a létrejövő diszlokációk száma. Ez az egyik oka, hogy a LED-ek minősége erősen gyártófüggő, nem csak a felhasznált anyagok minősége számít, hanem a gyártás technológiája is.
16. ábra: Si hordozóra növesztett GaN réteg metszete elektronmikroszkópos felvételen.
A diszlokációk ahogy már említettük, magas hőmérséklet esetén képesek a vándorlása és akár az anyag szerkezetének további rombolására is. Hatásaik révén, eddig három fő fényáram csökkenést előidéző okot találtunk:
Első ok a diszlokációk vándorlásuk következtében feltorlódhatnak és akár mikro repedéseket is létrehozhatnak az anyagban. Nem jellemző, csak nagyon rossz tokozás esetén fordulhat elő.
Második ok lehet, hogy a diszlokációk révén létrehozott járulékos elektron állapotok között ún. "hopping" elven vándorolhatnak az elektronok, így a szivárgási áram megnövekszik tömbön belül, mely áram a PN átmenet "ellen dolgozik".
Harmadik fő ok, hogy a nagy diszlokáció sűrűség az adalék atomok (pl.: Mg és Si) diffúzióját segítik elő, ezáltal a PN átmenet jelentősen romlik.
Továbbá a diszlokációk nagyrészt kifutnak a felületekig, ezáltal a felületen létrehozott kontaktálási fémréteg a diszlokációkon keresztül könnyen a félvezetőbe diffundálhat.
Ezeket a változásokat a magas hőmérsékletek és nagy áramok jelentősen fokozhatják, így csökkentve a PN átmenet hatásfokát, így az emittált fény mennyiségét, tehát a fényáramot, és ezáltal az élettartamot is. Ezen eredményeinket igazolják az előző fejezet mérési eredményei, ahol azt tapasztaltuk, hogy az élettartamot nagyban befolyásolja a réteghőmérséklet és a meghajtó áramok nagysága. Most már láthatjuk miért fontos fejlett hőelvezetésű LED-ek alkalmazása, melyek jó hűtés esetén alacsonyan tartják a réteghőmérsékletet és alacsony árammal meghajtva extrém élettartamot érhetünk el velük.
5. Új technológiák, mire érdemes figyelni
Az eredményekből látható, hogy általános világításra leginkább a teljesítmény LED-ekkel szerelt LED fényforrások alkalmasak. Viszont teljesítmény LED-ek esetén is, jelentős eltérések lehetnek élettartamban. Fokozottan ügyelni kell, hogy kizárólag jó hővezetéssel rendelkező minőségi LED chipekkel szerelt LED fényforrásokat válasszunk. Továbbá a LED minőségén túl, figyelembe kell venni a meghajtó áram nagyságát, a hűtőborda méretét, minőségét, és a LED hő elvezető elemeinek kapcsolatát a hűtőbordával.17. ábra: Multi-chip technológiával készült CREE® MC-E LED.
A fenti elvárásokat ötvözi a Multi-chip technológia ahol egy tokozáson belül több azonos chipet integrálnak így fokozva a fényáramot, továbbá így lehetőség van kisebb árammal való meghajtásra is. A 17. ábrán látható CREE® MC-E LED fejlett hőelvezetéssel rendelkezik így megfelelő meghajtás és megfelelő hő elvezető elemek alkalmazásával kiváló világítási célú használatra. A több chipnek köszönhetően kis árammal meghajtva a magokat, elegendő fényáramot biztosít általános világítási feladatok megoldására is.
A csökkentett árammal való meghajtás, és a jó hőelvezetési paraméterek előnyei, hogy csökken a maghőmérséklet, ezáltal nő az élettartam, továbbá az alacsonyabb maghőmérséklet esetén nő a fényhasznosítás is, lásd 18. ábra. Magas fényhasznosítás esetén még nagyobb energia megtakarítás érhető el.
18. ábra: CREE® MC-E LED fényhasznosításának alakulása eltérő maghőmérséklet és meghajtó áram esetén.
6. LED fényforrás tervezése, megvalósítása
Most már tudjuk az alapvetően fontos paraméterek, amikre célszerű figyelni LED fényforrás tervezésénél, már lassan több mint egy éve foglalkozom LED-ek világítástechnikai alkalmazásának vizsgálatával. A fenti vizsgálatokból, szakmai publikációkból egyéni tapasztalatokból merítve célunk a piacon jelenleg elérhető legjobb alkatrészekből összeállított LED fényforrás megtervezése és legyártatása volt.
19. ábra: A végtermék: MC-E LED-el, flyback meghajtó áramkörrel réz hővezető felülettel és alumíniumötvözet hűtőbordával kialakított saját márkás LED fényforrás.
Az 19. ábrán látható a végtermék, mely a jelenleg kapható legfejlettebb CREE® MC-E LED-el készült, e típusból is a legtisztább, legjobb paraméterekkel rendelkező M és J binelésű chipeket alkalmazva. A LED hűtőfelülete egy réz hővezető felületre csatlakozik, mely egy jó hővezetéssel rendelkező alumínium-ötvözet hűtőbordában teljesedik ki. Meghajtó áramkör egy áramgenerátoros kimenetű flyback konverter, mely az öntött kerámia foglalatban helyezkedik el, 20. ábra.
20. ábra: A végtermék belülről: fent a hűtőfelületek, jobb oldalt a flyback meghajtó áramkör alulnézete.
A második, harmadik, negyedik és ötödik fejezetben tárgyaltak alapján készült e fényforrás, a meghajtó áram a névleges áramnak csak 85%-a (300mA), így tovább növelve az élettartamot (harmadik és negyedik fejezet). Ezt a fényforrást a piacon jelenleg kapható legjobb paraméterekkel rendelkező alkatrészekből állítottuk össze. Optikai üveg lencsét választottunk mely elérhető 50°, 70° és 100°-os sugárzási szöggel, a lencse 97% feletti fényáteresztéssel rendelkezik, így meghaladja a PMMA (polymetil-metakrilát) és egyéb lencsék hatásfokát is.
Mivel a jelenleg kapható legfejlettebb CREE® MC-E LED még relatív drága, így készült egy kistestvér is, a harmadik fejezetben részletesen bemutatott CREE® XR-E LED-jével, mely típus, ár-érték arányban (P4 és Q5 bin) jelenleg az egyik legjobb választás. Maximálisan 1A árammal is meghajtható, fényforrásunkban csak 700mA meghajtó áramot alkalmaztunk, így a 10. ábra szerinti LED élettartamokat várhatunk. A közepes meghajtó áram miatt fényhasznosításunk itt valamivel rosszabb, mint a nagytestvér MC-E LED-del készült változat esetén. A hűtőborda felülete itt is az eldisszipált hő mennyiséghez lett igazítva, a maghőmérsékletet kellően alacsonyan tartva.
21. ábra: CREE® XR-E LED fényhasznosításának alakulása eltérő meghajtó áram és maghőmérséklet esetén.
A fényforrás megtervezésének első lépése a pontos LED típus, binelés és meghajtó áram nagyságának meghatározása. Alapkoncepció a 20W - 50W halogén fényforrások kiváltására alkalmas szuper energiatakarékos LED spot megalkotása. Az Óbudai egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki karának fotometriai laboratóriumában Integráló fotométerrel (Ulbricht gömb) megmértük egy hagyományos, átlagos minőségű, 1000 - 1500 üzemórát már használt, GU10 foglalatú 35W és 50W halogén fényforrás fényáramát. A mérés eredménye 35W halogén esetén 140 Lumen, míg 50W esetén 309 Lumen volt, új (0 üzemórás) és esetleg drágább minőség esetén ezen érték halogéneknél magasabb is lehet.
Tapasztalataim alapján csak CREE® gyártmányú LED-ekkel érdemes jelenleg foglalkozni, a többi gyártó is folyamatosan fejleszti LED-jeit, de jelenleg a CREE® szériái rendelkeznek a legjobb paraméterekkel hosszútávon. A feladat tehát adott volt, olyan CREE® LED keresése, mely fényárama megközelíti, esetleg meg is haladja a fent mért értékeket, kb. 1W - 6W teljesítmény között. Mivel a halogén spotok mérete szabványos, és így 50mm átmérőbe és ésszerű mélységbe el kell férnie a hűtőbordának, mely képes a keletkezett hő eldisszipálására.
A kiválasztás a 18. és 21. ábrán már látott, CREE® Product Characterization Tool (PCT) segítségével történt. 35W - 50W Halogén kiváltására a jelenleg legjobb M binelésű CREE® MC-E LED már alkalmas, 300mA esetén névlegesen 370 Lumen leadására képes. A 20W – 35W halogén kiváltására már az olcsóbb CREE® XR-E széria is elegendő, a legmagasabb binelés, Q5 esetén 700mA-es meghajtó áram mellett 180 Lumen névleges fényárammal rendelkezik 25°C-os réteghőmérséklet esetén. A kiválasztott értékek szándékosan magasabbak, mint a kiváltani kívánt fényforrás fényárama, ez tudatos túlméretezés, mivel a LED-ek fényárama valós körülmények mellett, tehát magasabb ~65°C maghőmérséklet esetén csökken, továbbá az optika és egyéb lámpán belüli reflexiók is csökkenthetik a tényleges fényáramot, 22. ábra.
22. ábra: Reflektorházon belüli reflexiók hatása a kimeneti fényáramra.
23. ábra: CREE® Product Characterization Tool (PCT) beállítása.
A 23. ábrán látható karakterisztikákból is jól látható, hogy célszerűbb minél alacsonyabb árammal meghajtani a LED-eket így magasabb a fényhasznosítás ez által az energia megtakarítás is. A kistestvér tervezésénél, egy kompromisszumot kötöttünk, a kellő fényáram eléréséhez magasabb áramot használva a fényhasznosítás csökken, viszont még így is a maximális 1A áram helyett csak 70%-on üzemel a LED. Az CREE® XR-E széria árban jóval kedvezőbb, mint a CREE® MC-E, így jelenleg még piacképesebb, ezért fogadtuk el ezt a kompromisszumot.
A kiválasztott meghajtó áramokkal és várható maghőmérséklettel a CREE® MC-E LED esetén a névleges teljesítmény várhatóan 4W körül, míg a CREE® XR-E LED esetén 3W körül alakul. A hűtőborda méretezést e teljesítményekhez és a CREE® adatlapokon elérhető hő ellenállási adatokhoz igazítottuk. Kínai partnerünk segítségével megvizsgáltuk a piacon elérhető hűtőborda kialakításokat, így kellő mennyiségű mintából kiválasztva megtaláltuk a számunkra legideálisabb méretű és anyagú hűtőbordát (felület kialakítása lásd 24. ábra), mely hővezetési paraméterei megfelelőek voltak. Küllemben azonos a két típus bordája, viszont méretben eltérő, a CREE® XR-E széria esetén a felület kisebb, a kisebb teljesítményhez igazítva, így csökkentve a kistestvér gyártási költségeit.
24. ábra: A kiválasztott hűtőborda kialakítása.
Következő lépés a meghajtó áramkör kiválasztása volt, mindenképpen stabil, áramgenerátoros kimenetű, rövidzár és túlmelegedés védelemmel ellátott flyback meghajtó jöhetett csak szóba, mely galvanikusan leválasztja a LED-et a hálózatról. Erre érintésvédelmi szempontból van szükség, mert a LED közvetlenül (pontosabban hővezető pasztán keresztül) érintkezik a hűtőbordával, mely szabadkézzel is érinthető.
Egy LED driver megvalósításába bele is kezdtünk, viszont erősen növelte volna a végtermék árát az itthoni nyákgyártás és beültetés, továbbá a bevizsgálási és egyéb költségek. Kínai partnerünkkel számos forgalomban lévő LED drivert megvizsgáltunk, egy neves Kínában található kapcsolóüzemű tápegység gyártó cég driverét megfelelőnek találtuk, mely árban is kedvező volt. A végleges fényforrásban e típus került beépítésre.
25. ábra: Az ECOLED® eSpot™ 4W MC-E összeállítva, renderelt kép.
A fényforrás már papíron és tervezőprogramokban (25. ábra) is összeállt, így megkezdődött a mínusz első széria legyártatása instrukcióink alapján. A gyártás pontosabban összeszerelést követően a fényforrásokat a Kínában található, ShenZheni BST intézet bevizsgálta, tesztelést követően az európai forgalmazáshoz szükséges CE (EMC, LVD) és RoHS tanúsítványokat kiállította.
26. ábra: CE és RoHS tanúsítványok a ShenZheni BST intézet által kiállítva.
Ez idő alatt kialakítottuk a forgalmazni kívánt fényforrás arculatát, márkanevet, filozófiát. A védjegyet bejelentettük a Magyar Szabadalmi Hivatalban, így már a fényforrások foglalatán és dobozán is saját márkajelzésünket feltüntetve megérkezett a nulladik széria Magyarországra. Az arculattervezés is teljesen önerőből történt, mind a weboldal mind a termék csomagolásának designja és a marketing anyagok is.
27. ábra: Márkanév, arculat, csomagolás és doboz tervek.
A legyártott fényforrásokat fotometriailag is bemértük az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki karának fotometriai laboratóriumában. Elkészültek a világítás tervezőknek szükséges EULUMDAT fájlok (28. ábra), iránykarakterisztikák. A fényáram mérés mind integráló fotométer esetén, mind goniofotométerrel történt mérés esetén a várt értékeket hozta, ahogy 22. ábrán is látható a névleges fényáramhoz képest 77-78%-os fényáram volt mérhető a katalógus adatokhoz viszonyítva. A ShenZheni BST intézet által már bevizsgált EMC (Elektromágneses kompatibilitás) paraméterek bemérése is tervben van a Széchenyi István Egyetem rádiófrekvenciás laboratóriumában.
28. ábra: Fényeloszlási görbék, 3W XR-E PW 100°, 4W MC-E PW 50° és 4W MC-E PW 100°.
7. Összegzés, figyelemfelhívás
A dolgozatban végigvezettük atomi struktúráktól kezdve a LED fényforrások felépítését, fontos paramétereket kiemelve melyekre célszerű odafigyelni LED fényforrás kiválasztásánál, és tervezésénél is.Világítási feladatok megoldására kifejezetten e célra gyártott teljesítmény más néven HB, UHB LED-ek alkalmazása célszerű. De, hogy a helyzet ne legyen ilyen egyszerű még itt is figyelni kell a különböző gyártók különböző típusainak eltérő paramétereire, nagy különbségek vannak az azonos célra, de más gyártó által készített tokozások hővezetési paramétereiben. Sőt a fényhasznosítási paraméterek is lényegesen eltérőek lehetnek azonos feladatra szánt különböző típusok esetén. A technológia folyamatosan fejlődik egyre újabb és jobb megoldások születnek. Egyre nagyobb fényáramok érhetőek el azonos teljesítmény mellett a fényhasznosítási paraméterek fokozódásával, továbbá a hővezetési paraméterek rohamos javulásával egyre alacsonyabban tartható a maghőmérséklet így még tovább nő a fényhasznosítás és az élettartam is. Ami általánosan elmondható és bármely LED típusra igaz, gyártótól és tokozástól függetlenül: Minél kisebb árammal hajtjuk meg a LED-eket, és minél alacsonyabban tartjuk a mag hőmérsékletét annál hosszabb lesz a LED élettartama.
A megalkotott LED fényforrások a jelenleg forgalomban kapható legjobb paraméterekkel rendelkező alkatrészekből lettek összeállítva így a LED fényforrások között kiemelkedő paraméterekkel rendelkeznek, mind optikai paraméterekben, mind színvisszaadásban, fényhasznosításban és élettartamban is.
Köszönetnyilvánítás
Köszönöm Dr. Zsebők Ottó tanár úrnak, aki nagyon sok témába vágó publikációval látott el, továbbá tapasztalatával és szakmai kompetenciájával mélyítette tudásom. Köszönöm kínai partner cégünknek, segítségüket, gyors reagálásukat és szakmai kompetenciájukat.Irodalom
1. http://en.wikipedia.org2. http://cree.com
3. Inside Solid-State Lighting, 5mm LEDs Generally Unsuitable for General Illumination, 2008
4. Baoshun Zhang, Hu Liang, Yong Wang, Zhihong Feng, Kar Wei Ng, Kei May Lau, High-
Performance III-nitride blue LEDs grown and fabricated on patterned Si substrates, Journak of
Crystal Growht 298 (2007) 725-730
5. S.K. Mathis, A. E. Romanov, L.F. Chen, G.E. Beltz, W. Pompe, J.S. Speck, Modelling of Threding
Dislocation reduction in Growing GaN Layers, phys. stat. sol. 179, 125 (2000)
6. M.S. Ferdous, X. Wang, M. N. Fairchild, S.D. Hersee, Effect of threading defect on InGan/GaN
multiple quantum well light emitting diodes, Center for High Technology Materials, University of New
Mexico published online 2007
7. HB LED and LED packaging online 2009
8. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, Breakthrougs in Improving Crystal Quality of GaN and Invention of
the p-n Junction Blue-Light-Emitting Diode, AAPPS Bulletin 18 3, 2008
9. Lilental-Weber Z., Tomaszewicz T., Zakharov D., Jasinski J., O’Keefe M., Defects in p-GaN and
their atomic structure,Lawrence Berkley National Laboratory, 2008
10. Tajvani és kínai gyártók belső publikációi, mérési eredményei, kiértékelései 2009
Készítette: Szórádi Bence | TMDK Győr, Széchenyi István Egyetem 2010
Miért válasszuk az ECOLED® LED fényforrásokat?
Akár 90%-kal csökkentheti világítási költségeit az új ECOLED® fényforrásokkal!A legkorszerőbb ledeket alkalmazva magasfokú energiamegtakarítás érhető el, ezáltal csökkentve villanyszámlája világításra fordított összegét. Akár 90% feletti energiamegtakarítással, gyorsan megtérül befektetése. Havi költségei jelentősen csökkennek és tartósan alacsonyak maradnak.
Hosszú évekig nem lesz gondja a kiégett izzókkal, kompakt fénycsövekkel!
Garantáljuk az elégedettségét, az ECOLED® LED fényforrások extrém élettartammal, továbbá kiemelkedően magas fénymegtartási tényezővel rendelkeznek. Az ECOLED® termékek fényáram megtartása egyedülálló, mérések alapján 5000 üzemóra után is több mint 98% felett teljesítenek.
Azonnal bekapcsol, nem kell perceket várnia a teljes fényerő eléréséig!
Az ECOLED® LED fényforrások azonnal a teljes fényáramon üzemelnek, így mikor felkapcsolaja a lámpáit nem kell hosszú perceket várnia mint a kompakt fénycsöveknél amíg elegendő fény áll rendelkezésére. Gyakori kapcsolgatása nem rövidíti az élettartamot, ideális választást nyújtva olyan helyiségekbe is, ahol rövid ideig tartózkodik, vagy mozgásérzékelővel ellátott lámpákba.
A kellemes nyugalmat sugárzó megvilágítást kedveli?
Ön sem szereti a kompakt fénycsövek fakó, hideg fényét? Vásároljon ECOLED® LED fényforrásokat, meleg és tisztafehér színben, amennyiben az otthonosabb meleg színeket kedveli, úgy meleg, míg irodai fények esetén a tisztafehér fényforrásainkat válassza.
Úgy szeretne energiát megtakarítani, hogy közben óvja környezetét is?
ECOLED® LED fényforrások vásárlásával mindezt megteheti, teljes mértékben környezetbarát alternatívát nyújtanak az energiatakarékos, ám környezetre és egészségre ártalmas kompakt fénycsövekkel szemben.
Megbízható prémium minőség, 2 év garancia!
Garantáljuk a minőséget, 2 év gyártói garanciát biztosítunk minden ECOLED® LED fényforrásra. Ha még ma vásárol energiatakarékos ECOLED® LED fényforrásokat, úgy már holnaptól csökken a villanyszámlája, mihamarabbi vásárlással még több energiát és pénzt takarít meg.
5 vélemény, értékelés
#1
- Újházi Sándor
2010/07/23, 12:41
Tisztelt ANRO!
Hiánypótlónak tartom a fenti LED bemutatót, az egész magyar internetre tekintve. Ajánlom figyelmébe a kedves szerkesztőknek, hogy LED maghőmérséklet, illetve epoxi oxidációra hány LED lámpa gyártótól van találat. Elárulom, hogy az Ecoled és az Anro-n kívül egy gyártónak sem jut eszébe, hogy korrektül tájékoztassa vevőit.
Rendelkezem igazi Cree ledekkel szerelt lámpával is (meg 1500 Ft-os "Cree" leddel is) valamint DIP diódás, illetve SMD diódá LED lámpával és tapasztalatom szerint én a következő módon ajánlanám a ledeket:
- DIP LED (otthoni világításra kb. 1000 óra/év) 4-8 évig.
- SMD LED (otthoni vagy rövidebb ipari felhasználás kb. 4000 óra/év) 3-6 évig.
- Cree ledek (ipari felhasználás kb 8000 óra/év) 5-6 évig.
Azt viszont büntetni kellene, hogy a gyártók és kereskedők 90%-a 50-80.000 órát ír élettartamra. Meglepődve vettem észre, hogy legalább ezen az oldalon találkozok 15-30.000 órás ledekkel (a termék adatlapján) miközben a termék csomagolásán 80.000 óra van. Mivel szinte minden termékre igaz ez, gondolom a webáruház üzemeltetői már rendelkeznek némi tapasztalattal az élettartam szempontjából :)
Ettől függetlenül otthonra én is DIP ledes LED lámpát vásároltam (LifeLight-ost, sajnos nem ebből a webáruházból hanem sima városunkban lévő boltból, jóval drágábban) az eszterga műhelyem megvilágítására viszont Cree ledes világítást terveztem, most már valószínűleg Ecoled lesz belőle nagyobb mennyiségben.
Tisztelt Szórádi Bence!
Csak gratulálni tudok a munkájához!
Újházi Sándor
(hobby led szakértő)
Hiánypótlónak tartom a fenti LED bemutatót, az egész magyar internetre tekintve. Ajánlom figyelmébe a kedves szerkesztőknek, hogy LED maghőmérséklet, illetve epoxi oxidációra hány LED lámpa gyártótól van találat. Elárulom, hogy az Ecoled és az Anro-n kívül egy gyártónak sem jut eszébe, hogy korrektül tájékoztassa vevőit.
Rendelkezem igazi Cree ledekkel szerelt lámpával is (meg 1500 Ft-os "Cree" leddel is) valamint DIP diódás, illetve SMD diódá LED lámpával és tapasztalatom szerint én a következő módon ajánlanám a ledeket:
- DIP LED (otthoni világításra kb. 1000 óra/év) 4-8 évig.
- SMD LED (otthoni vagy rövidebb ipari felhasználás kb. 4000 óra/év) 3-6 évig.
- Cree ledek (ipari felhasználás kb 8000 óra/év) 5-6 évig.
Azt viszont büntetni kellene, hogy a gyártók és kereskedők 90%-a 50-80.000 órát ír élettartamra. Meglepődve vettem észre, hogy legalább ezen az oldalon találkozok 15-30.000 órás ledekkel (a termék adatlapján) miközben a termék csomagolásán 80.000 óra van. Mivel szinte minden termékre igaz ez, gondolom a webáruház üzemeltetői már rendelkeznek némi tapasztalattal az élettartam szempontjából :)
Ettől függetlenül otthonra én is DIP ledes LED lámpát vásároltam (LifeLight-ost, sajnos nem ebből a webáruházból hanem sima városunkban lévő boltból, jóval drágábban) az eszterga műhelyem megvilágítására viszont Cree ledes világítást terveztem, most már valószínűleg Ecoled lesz belőle nagyobb mennyiségben.
Tisztelt Szórádi Bence!
Csak gratulálni tudok a munkájához!
Újházi Sándor
(hobby led szakértő)
#2
- Tályai Gábor
2010/07/23, 14:50
Tisztelt Újházi Sándor!
Azon kevés a webáruház közé tartozunk, akik komolyan veszik az internetes értékesítést, annak minden szabályával (8 napos elállási jog) együtt. Nem célunk szemetet árulni, hiszen indoklás nélkül bárki visszaküldhet bármit, a visszaküldött termékek pedig nagyon rontják az üzletmenetet, valamint feleslegesen raktározni is kellemetlen.
Mindezek mellett igyekszünk minden terméket kipróbálni, részletesen bemutatni, hogy segítsük a döntést. Nem tudom, hogy azok a webáruházak, akik egy nyomorult fényképet sem tesznek ki (sem telefonszámot, sem semmilyen címet), azok hogyan értékesítenek :) Reméljük a Fogyasztóvédelem nem csak cégünket ellenőrzi évi rendszerességgel, hanem eljutnak minden interneten értékesítő céghez.
Az élettartalomról a LED teszt 2010. című cikkben írtam, melyre kaptam is néhány gyalázkodó levelet, hogy én még nem láttam LED lámpát. Tényleg nem ezt tanultam az iskolában, de az utóbbi 1 évben 10.000-nél több LED lámpát értékesítettünk, 5-6 gyártótól, a garanciális problémákból tudom milyen típusok azok, amelyektől óvakodni kell, és tudom milyen típusokat dícsérik vásárlóink.
Köszönjük, hogy végre egy szakértőtől is el lettünk ismerve, még ha hobby szakértő is.
Szórádi Bencének pedig továbbítani fogom gratulációját, szerintem is hiánypótló mű a maga körében.
Azon kevés a webáruház közé tartozunk, akik komolyan veszik az internetes értékesítést, annak minden szabályával (8 napos elállási jog) együtt. Nem célunk szemetet árulni, hiszen indoklás nélkül bárki visszaküldhet bármit, a visszaküldött termékek pedig nagyon rontják az üzletmenetet, valamint feleslegesen raktározni is kellemetlen.
Mindezek mellett igyekszünk minden terméket kipróbálni, részletesen bemutatni, hogy segítsük a döntést. Nem tudom, hogy azok a webáruházak, akik egy nyomorult fényképet sem tesznek ki (sem telefonszámot, sem semmilyen címet), azok hogyan értékesítenek :) Reméljük a Fogyasztóvédelem nem csak cégünket ellenőrzi évi rendszerességgel, hanem eljutnak minden interneten értékesítő céghez.
Az élettartalomról a LED teszt 2010. című cikkben írtam, melyre kaptam is néhány gyalázkodó levelet, hogy én még nem láttam LED lámpát. Tényleg nem ezt tanultam az iskolában, de az utóbbi 1 évben 10.000-nél több LED lámpát értékesítettünk, 5-6 gyártótól, a garanciális problémákból tudom milyen típusok azok, amelyektől óvakodni kell, és tudom milyen típusokat dícsérik vásárlóink.
Köszönjük, hogy végre egy szakértőtől is el lettünk ismerve, még ha hobby szakértő is.
Szórádi Bencének pedig továbbítani fogom gratulációját, szerintem is hiánypótló mű a maga körében.
#3
- Szu Ignác
2012/01/29, 11:11
Tisztelt Hölgyek/Urak!
A dolgozat alapvetően tetszik. Kár, hogy a fényáram jelét nem találta meg a szerző. Ide most nem tudom beírni, inkább körülírom: a fényáram jele egy görög betű, nevezetesen a nagy fí.
Üdvözlettel:
Szu Ignác
A dolgozat alapvetően tetszik. Kár, hogy a fényáram jelét nem találta meg a szerző. Ide most nem tudom beírni, inkább körülírom: a fényáram jele egy görög betű, nevezetesen a nagy fí.
Üdvözlettel:
Szu Ignác
#4
- Papp Sándor
2012/05/28, 08:41
Kedves Szu Ignác!
Olvassa csak el figyelmesebben a cikket!
Üdv!
Papp Sándor
Ui.: Nagyon jó a cikk.
Olvassa csak el figyelmesebben a cikket!
Üdv!
Papp Sándor
Ui.: Nagyon jó a cikk.
#5
- Kovács Gábor
2012/12/31, 21:54
Újházi Sándornak szeretnék üzenni olvastam az írását csak azt szeretném hozzá fűzni hogy az előszobámban a régi villanykapcsolóba ((((25éve)))) építettem egy 2ledes 3mm-es nem víztiszta piros ledet amik felváltva villognak azóta.De vannak még eredeti Japán víztiszta ledjeim is amit még az első elekronikai boltban vettem a bolt már megszünt.Ezeket két évvel később vettem és folyamatosan világítanak zölden nem túl erősek 1000mcd de még semmit sem veszítettek erejükből.Amióta megismertem az Anrodíszlécet természetesen innen is vásárolok ledeket több féle formában,mert én egy LedMegszállott vagyok 10éves korom óta amikor apukám nekem adta a Rádióteknikai ujságokat,így újságokbol képeztem magamat persze a ledeken kívűl más is érdekelt de a Ledek jobban azóta már több tucat ledes dekor világítást csináltam ismerősöknek de még ma is világítanak már ezeknek is több mint 8éve.Elfelejtettem hogy a Japán ledekre 100.000órát írtak.
