FotonMag

Před časem jsme uveřejnili příspěvek elaborující krátce na téma účinnosti bílých LED diod. Díky bakalářské práci jednoho z našich čtenářů, Luckyho, přinášíme aktualizaci informací v níže uvedené přehledné tabulce:

* Tato životnost je měřena při zapojení s indukčním předřadníkem. Při zapojení s elektronickým předředníkem je doba životnosti kolem 13 000 – 15 000.

** Záleží na vlnové délce diody nejnižší u infračervené a největší u ultrafialové viz tabulka úbytku napětí

*** Teoretické vypočítané maximum je 220 lm/W

Zdroj: OSRAM, Philips, E-ON, školní skripta a různé stránky

Osram Opto Semiconductors oznámil dosažení světelné účinnosti 22 lm/W v laboratorním podmínkách u transparentní bílé OLED, což odpovídá jasnosti 1000 cd/m². Transparentní OLED jsou nazývány takové OLED, které jsou jak ve vypnutém tak zapnutém stavu průhledné. Jsou ideální pro použití v případech, kdy je přes den takové osvětlení v zásadě nepostřehnutelné a v noci je vyžadováno vyzařování příjemného rovnoměrně rozptýleného světla.

Barevné souřadnice OLED displeje jsou 0.396/0.404 (x, y dle CIE prostoru) a v rámci testu byla osvětlena plocha 90 cm². Relativní výkon OLED, který směřuje na přední a zadní stranu, je možné poměrně dobře regulovat, takže je možné vyrobit takové světlo, které bude vyzařovat pouze na jednu stranu. Současná průhlednost OLED je zhruba 55%, přičemž se plánuje dosažení úrovně 75%.

Pokrok u bílé transparentní OLED byl dosažen v rámci OPAL2008, což je projekt aplikací OLED ve světelném průmyslu podporovaný německým ministerstvem školství.

Zdroj: Osram-os.com

Americká firma TerraLux představila svou vysoce výkonnou náhradu klasické žárovky TLE-300 do svítilen Maglite řady D postavenou na třech LED Luxeon K2 s TFFC technologií (LXK2-PWC4-0200, 6500K, testovány na 200lm při 1A). Náhrada je určena pro svítilny na 4 až 6 baterií typu D (primární články zvané u nás lidově buřty), které jsou schopny dodat dostatečné napětí (min. 6V) a proud, jež K2 potřebují k tomu, aby vyprodukovaly světelný tok 600 lumenů. Pro srovnání je světelný výkon TLE-300 větší než má 50W MR-16 halogenová žárovka.

Startovní výkon TLE-300 je sice 600 lumenů, nicméně obvyklý světelný tok je mezi 500 a 600 lumeny. Náhrada spotřebováva zhruba 12W a na 4 D baterie vydrží přibližně 1,5 hodiny. TLE-300 je možno napájet jakýmkoliv napětím mezi 6 až 24V. Díky tomu, že tři LED jsou umístěny v individuálních optických ložích, tak TLE-300 nejde ostřit. Světelný kužel svírá úhel 6 stupňů.

TerraLux slibuje, že od náhrady budou existovat varianty i pro jiné výrobce svítilen než je Maglite. Koncová cena tohoto výkonného modulu je 110 USD (cca 2.100 Kč bez DPH). V ČR ji můžete zakoupit například na Kronium.cz.

Zdroj: Terraluxcorp.com

Firma FoxFury dodává profesionální svítilnu HammerHead Tac-Fire v netradičním designu připomínajícím kladivo. Baterka je osazena dvěmi Cree XR-E 7090 LED a je schopna dodat světelný tok až 320 lumenů. Světelný kužel svítilny má úhel 9 stupňů a výrobce uvádí dosvit 150 metrů. Svítilna disponuje dvěma režimy osvětelní – maximálním s výdrží 2 hodiny a méně intenzivním módem 60 lumenů s dobou provozu 8 hodin. O napájení se starají 3 primární lithiové články CR123A, které jsou součástí dodávky.

Zajímavostí je, že krom klasických bílých LED existují od této svítilny varianty s modrými, zelenými, azurovými a ultrafialovými LED. Tyto specifické verze se zaměřují například na potřeby kriminalistů při ohledávání místa činu.

Svítilna je vyrobena z hliníku (6061-T6 Hard Anodized), je 17,8 cm dlouhá, má průměr těla 2,8 cm a obdélníkový tvar hlavy s rozměrem 5,5 x 3,8 cm. Váha svítilny je 245 gramů. Vypínač je umístěn na konci baterky. Svítilna je nárazuvzdorná, ohnivzdorná a vodotěsná do hloubky 6m.

Koncová cena bílé verze svítilny HammerHead je 285 USD (cca 5.500 Kč bez DPH), verze s nebílými LED stojí 480 USD (cca 9.000 Kč bez DPH). Všechny jsou vyráběny pouze na zakázku a doba dodání je mezi 4 až 6 týdny.

Zdroj: Foxfury.com

Firma LED Lighting Fixtures Inc. připravila prototyp LED světla PAR 38, které vyprodukuje 659 lumenů při příkonu 5,8W s teplotou bílé barvy 2760 Kelvinů a indexem barvy (CRI) 91,2. Tento výsledek byl ověřen Národním Institutem pro Standardy a Technologii (National Institute of Standards and Technology – NIST) ve Washingtonu a překonává dosavadní rekordy. Světelný tok 659 lumenů při příkonu 5,8W odpovídá účinnosti 113,6 lm/W. Bílá barva o teplotě 2760 K je velmi podobná klasické žárovce. PAR 38 spotřebovává jen 9% energie klasické 65W žárovky, respektive 30% energie kterou by pro stejný světelný výkon potřebovala zářivka. Toto světlo je osazeno kombinací žluté do modra posunuté Cree Xlamp LED a červené Golden Dragon LED od OSRAMu.

Zdroj: Llfinc.com

Klonem lithium iontových nabíjecí baterií jsou i akumulátory postavené na lithium železo fosfátu (LiFePO₄). Toto označení získaly díky katodě vyrobené z tohoto materiálu. Anoda je jako u ostatních li-ion baterií vyrobena z uhlíku. Mezi jejich hlavní přednosti oproti klasickým lithium iontovým akumulátorům patří především schopnost dodat vyšší proud a to, že při extrémních podmínkách nevybuchují. Na druhou stranu mají o něco nižší napětí a také nižší hustotu energie (při stejném objemu mají nižší kapacitu). LiFePO₄ technologie vznikla v roce 1997 na texaské univerzitě a zaujala hlavně díky svým benefitům jako jsou nízké výrobní náklady, je zcela netoxická (narozdíl od klasických li-ion), má vyjímečnou teplotní stabilitu, velmi dobrý elektrochemický výkon a vysokou kapacitu až 170 mAh/g.

Nominální napětí LiFePO₄ článků je zhruba 3,2 V (mezi 3,0 až 3,3 V), maximální nabíjecí napětí je 3,6V. Minimální napětí na které je možné článek vybít je obvykle 2,8V. Některé akumulátory jsou schopny dodat pracovní proud i 40C a životnost je udávána více jak 500 cyklů. Lze je použít v rozmezí teplot -20°C až 70°C. Samovybíjecí efekt u těchto akumulátorů prakticky neexistuje a je možné je nabíjet v jakémkoliv stavu vybití (nemají paměťový efekt).

Bezpečnost LiFePO₄ akumulátorů vyplývá z vlastností tohoto materiálu. Katoda je u klasických li-ion článků tvořena z LiCoO_{2 .} Vazba Fe-P-O je daleko silnější než Co-O, takže při špatném použití (zkratování článku, vystavení vysoké teplotě) je daleko těžší uvolnit atomy kyslíku. Pouze za vyjímečných teplotních podmínek, obecně přes 800°C, se tato vazba poruší a nastane extrémní tepelný únik (exploze), ke kterému jsou právě klasické li-ion akumulátory tolik náchylné za daleko nižších teplot.

Nabíjecí baterie na bázi LiFePO₄ se vyrábí v různých velikostech a provedeních. Například pro použití ve svítilnách se dají zakoupit jak RCR123A, tak i 18650 či 14500. Obvyklá kapacita pro RCR123A se pohybuje mezi 400 až 500mAh, pro typ 18650 je to pak 1200 až 1500mAh a pro 14500 mezi 400 až 600mAh. Ceny se obvykle pohybují od 6 do 10 USD za článek (cca od 120 do 200 Kč bez DPH).

Zdroj: Wikipedia.org & Candlepowerforums.com

V prosincovém čísle časopisu LEDs MAGAZINE vyšel rozhovor s Georgem Crafordem, technologickým ředitelem Philips Lumileds Lighting. Přinesl několik zajímavých čísel, o které bychom se zde chtěli podělit a citovat je.

LIMITY
Pan Craford v rozhovoru zmínil, že zcela určitě je Philips Lumileds schopen se se svými čipy o velikosti 1×1 mm² dostat ke světelné účinnosti 150 lumenů na watt během následujících pěti let. Pak odhaduje, že účinnost poroste výše spíše pozvolna, s finálním limitem okolo 200 lm/W. Co se týče celkového světelného toku z jednoho čipu, ten překročí 500 lumenů s tím, že pravděpodobně bude spíše blíže hranici 1000 lumenů. Pro příští rok zmiňuje jako standardní hodnotu 100 lm/W, což považuje za odrazový můstek pro další cestu zlepšení.

PŘÍLEŽITOSTI PRO LED
Když vezmeme v úvahu světelný výkon na dolar ceny osvětlení, je aktuální rozdíl mezi LED světly a klasickými žárovkami či zářivkami zhruba 20 násobný. Pokud se podaří LED pohánět proudy až 2A a zároveň posunout účinnost na 150 lm/W pro 1×1 mm² čipy, tak to znamená 5 až 10 násobné zvýšení světelného výstupu LED. Takže když se ve stejném období podaří snížit náklady na výrobu LED na polovinu, tak se podaří dostat na cenově stejnou úroveň jakou mají žárovky či zářivky.

ZLEPŠENÍ VE VÝKONU LED
Účinnost optické extrakce by se měla zvýšit ze současných 80% na 90%. Největší zisky lze získat díky vnitřní kvantové účinnosti, která je nyní okolo 80% pro čipy poháněné malým proudem a mezi 45 až 50% pro 1×1 mm² čipy při 2A. To by se mělo posunout k 90% hranici. Vstupní napětí pro LED při 2A proudu by mělo poklesnout z 3,9V na 3,5V, což by celkově mělo vést ke zvýšení účinnosti konverze elektrické energie ze současných 35% do okolí 75%. Další zlepšení lze očekávat u fosforové konverze, kde se Philips chce dostat nad hranici 200 lumenů na optický watt. Jestliže budeme mít 220 lm/W pro fosfor zároveň s 75% účinností konverze elektrické energie tak se dostáváme na celkovou účinnost 150 lm/W. To vše při provozu na proudu 2A.

Zdroj: Ledsmagazine.com

Firma EDGE Tactical Light Co. Ltd představila svou další novinku. Po modelu NiteCore Defender ukázala první svítilnu z druhé řady RaidFire, konkrétně Spear (Oštěp). Základním charakteristickým rysem této LED svítilny má být daleký dosvit, jenž si klade ambice předehnat takové konkurenty ve své třídě jako je Tiablo A8.

Svítilna RaidFire Spear je osazena vysoce svítivou Cree XR-E 7090 LED v provedení Q5 WC. Její maximální světelný výkon je 250 lumenů, ve vzdálenosti 1 metru je schopna dodat osvětlení 22.000 luxů. Ve svítilně je použit regulovaný obvod Light Engine E3, který byl speciálně vytvořen pro použití s jednou lithium iontovou baterii a jenž je schopen dodávat LED stálý proud 1,16A, který v Q5 LED vyprodukuje již zmíněných 250 lm. V tomto čase je odběr z akumulátoru 1,29A, což znamená, že elektronika má velmi vysokou 90% účinnost. LED svítilna disponuje dvěmi světelnými intenzitami, které se mění otočením hlavy. Na maximální světelný tok vydrží 110 minut, na druhý nižší režim 5 lumenů má až 200 hodin provozu. O napájení se stará dobíjecí li-ion akumulátor 18650 (jeho kapacita použitá pro výše uvedené údaje byla 2400mAh). Vzhledem k tomu, že na maximální výkon dioda produkuje poměrně velké množství tepla, je hlava svítilny v zásadě speciálním patentovaným chladičem. Daleký dosvit je dosažen díky speciálnímu designu kovového reflektoru.

Svítilna je osazena taktickým vypínačem (tactical forward clicky) a jako volitelné příslušenství je ke svítilně dodáván adaptér na zbraň a taktický dálkový vypínač. Baterka je vyrobena z odolné hliníkové slitiny s povrchem typu III (Hard Anodized) a působí kompaktním dojmem. Je 15,8 cm dlouhá, reflektor má 4,5 cm v průměru, tělo 2,5 cm a koncová část 3,6 cm. Váha svítilny bez baterií je 203 gramů. Je odolná vůči nárazům dle vojenského standardu US MIL-STD-810F a je vodotěsná dle IPX-8.

Design svítilny ji primárně předurčuje pro použití v ozbrojených složkách a pro osobní obranu. Koncová cena byla stanovena na 130 USD (cca 2.400 Kč bez DPH).

Zdroj: Raidfire.com

Firma OSRAM Opto Semiconductors oznámila, že začátkem roku 2008 uvede na trh svou novou vysoce výkonnou LED Diamond Dragon. V této diodě je kombinován vysoký světelný tok 250 lumenů (při proudu 1.4 A) i velice nízký tepelný odpor R_th = 2.5 K/W a to vše v provedení pro povrchovou montáž (SMT).

LED bude k dispozici nejenom v různých teplotách bílé, ale i v celé škále ostatních barev. Kromě nízkého tepelného odporu, který v zásadě říká, že LED je schopna velmi účinně odvádět teplo, je vhodné zmínit, že maximální provozní teplota diody je 175°C. Čip je založen na tenké vrstvené GaN technologii a jeho velikost jsou 2 mm². Typický proudový odběr činí 1,4 A, maximální pak 2A. Tyto odběry Diamond Dragon LED řadí do kategorie 5 až 8W světelných zdrojů a díky shodné patici s ostatními Dragon LED od Osramu může být jednoduše integrována do již existujících řešení. Životnost LED je obvyklých 50.000 hodin provozu.

OSRAM vidí použíti Diamon Dragon jak pro vnitřní či vnější osvětlení, tak v automobilovém průmyslu pro přední potkávací či zadní mlhová světla.

Zdroj: Osram-os.com

Mnozí z vás se už asi setkali s různými čísly a kódy, které se uvádějí u válcových lithium iontových baterií. Tyto li-ion akumulátory se často používají do svítilen jako efektivnější dobíjecí alternativa k primárním článkům. Následující řádky přinášejí krátký přehled, jaké označení patří jaké velikosti. Základním principem je v tomto směru kombinace dvouciferného průměru a délky v milimetrech spolu s nulou na konci, což označuje, že jde o cylindrické (válcové) články. Takže například kód 21370 znamená baterii s průměrem 21 mm, délkou 37 mm v cylindrickém provedení.

Označení baterií odvozených od primárního článku CR123A:

16340/CR123A/R123/RCR123A – různá označení, která se používají pro článek obvykle nazývaný 123
Primarní lithiový článek CR123A má napětí 3.0V a kapacitu 1300mAh až 1500mAh.
Nabíjecí lithium-iontová baterie RCR123A má napětí 3.7V a kapacitu mezi 600 až 800mAh.

17500 = 1,5 násobek velikosti CR123, trošičku tlustší silnější, obvyklá kapacita mezi 1000 až 1100mAh
18500 = 1,5 násobek velikosti CR123, trochu více tlustší, obvyklá kapacita mezi 1400 až 1500mAh
17670 = 2 násobek velikosti CR123, trošičku tlustší, obvyklá kapacita 1500 až 1600mAh
18650 = 2 násobek velikosti CR123, trochu více tlustší, obvyklá kapacita 1800 až 2600mAh

Označení li-ion akumulátorů odvozených od velikosti tužkové (AA) baterie:

14670 = jsou 4/3 velikosti tužkové baterie (AA), obvykla kapacita 1000 až 1200mAh
14500 = přesně odpovídá velikosti tužkové (AA) baterie, obvyklá kapacita 700 až 900mAh
14250 = stejný průměr jako tužková (AA) baterie, ale poloviční velikost, obvyklá kapacita 250 až 350mAh.
10440 = odpovídá mikrotužkové (AAA) baterii, obvyklá kapacita 300mAh až 400mAh

Pro foťákový primární článek CR2 (používáno pro nejmenší svítilny) existuje li-ion varianta akumulátoru pod označením 15270 či 15266 (cca 300 až 400 mAh).

Zdroj: Candlepowerforums.com