Одно из самых перспективных направлений в освещении – применение светодиодов. Разработками этой технологии в рамках госпрограмм занимаются в США, Китае, Японии, Корее, Австралии, на Тайване. Согласно расчету аналитиков, рынок диодных источников света увеличивается в среднем на 52% в год, а развитие потребностей в использовании энергосберегающих технологий освещения увеличит его емкость до $9 млрд к 2012 г.
Сегодня своим мнением об особенностях развития светодиодных технологий в России делятся эксперты журнала:
Олег Шайхатаров - рук. конструкторской группы ОАО "АшаСветотехника"
Вячеслав Исупов - ген. директор ЗАО "Нижнетагильский завод электромонтажных изделий"
ТехСовет: Что лежит в основе применения светодиодов?
О. Шайхатаров: Светодиод – это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение, по-английски он называется light emitting diode (LED) и состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Свечение в устройстве возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода – контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. И чем больший ток проходит через светодиод, тем он ярче светит.
В. Исупов: В основе применения светодиодов лежит световая эффективность, по сравнению с другими источниками световой энергии. Световая эффективность, измеряемая в люменах на ватт (Лм/Вт, lm/W), – величина, используемая для определения эффективности преобразования энергии (в нашем случае – электрической) в свет. Несколько лет назад стандартная величина эффективности светодиодов составляла ~ 30 Лм/Bт. Но в 2006 г. компания Cree продемонстрировала на опытных образцах показатель 70 Лм/Вт, что представляет 43%-е увеличение по сравнению с максимальной светоотдачей их серийных белых светодиодов. В том же году фирма Nichia анонсировала светодиоды
белого свечения с эффективностью светоотдачи 150 Лм/Вт и световым потоком 9,4 Лм с цветовой температурой 4 600°К при силе тока 20 мА в условиях лаборатории.
Заявленная эффективность в 11,5 раза выше, чем у ламп накаливания (13 Лм/Вт), в 1,7 раза выше, чем у люминесцентных ламп (90 Лм/Вт). Превышен показатель и натриевых ламп высокого давления (132 Лм/Вт), являющихся лучшим по эффективности источником света среди традиционных ламп.
ТехСовет: Какие преимущества использования светодиодов вы бы выделили?
В. Исупов: Сверхдолгий срок службы (что обусловлено отсутствием нити накала и газоразрядной среды) – до 50 тыс. час., или 8 лет непрерывной работы! Это в 50 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5–10 раз больше, чем у люминесцентной лампы.
Еще одно преимущество – высокая светоотдача: у белых светодиодов она сегодня достигает 130 Лм/Вт в серийном выпуске и до 200 Лм/Вт в лабораторных условиях, а в теории до 270 Лм/Вт. Кроме того, благодаря полупроводниковой природе светодиодов их световой поток обратно пропорционален температуре окружающей среды, что делает возможным их применение при различных температурах – –50 ÷ +60°С. Светодиодные светильники экологически и пожаробезопасны: не содержат ртути, свинца и других тяжелых металлов, побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения и почти не нагреваются, устойчивы к механическим воздействиям.
О. Шайхатаров: Главные преимущества светодиодных ламп: небольшой размер, долговечность (до 100 000 час.) и низкое энергопотребление ( ≤ 10% от потребления
при использовании ламп накаливания). Кроме того, хотелось бы отметить высокое значение индекса цветопередачи вне зависимости от эффективности, простую фокусировку с помощью вторичной оптики – создание диаграмм излучения произвольной формы без потерь светового потока, надежность – нет бьющихся частей и перегорающей нити накала, безынерционность и моментальное (в течение наносекунд) изменение яркости в ответ на изменение сил тока, а также низкое напряжение питания – стандартное напряжение питания менее 4 В.
ТехСовет: Есть ли минусы у светодиодов?
О. Шайхатаров: Минус светодиодов – это пока высокая стоимость и отсутствие в РФ какой-либо нормативной документации, регламентирующей применение светодиодов, расчетов эффективности их использования и освещенности, т. к. светодиоды имеют более высокую цветовую температуру. Светодиоды выдают номинальный световой поток (в основном используются светодиоды со световой отдачей максимум 100 Лм/Вт) при температуре около +25°С, при повышении температуры (например, температуре окружающей среды +30°С и температуре тепловой отдачи светодиода 50–60°С, в итоге получается 80–90°С) резко снижается световой поток и срок службы светодиода. При низких температурах (≥ –35–40°С) не действуют драйверы (источники питания) светодиодов, поэтому светодиоды пока могут работать нормально только в районах с умеренным климатом.
В. Исупов: Пока светодиоды имеют более высокую цену, чем обычные лампы: отношение $/Лм для лампы накаливания – ~ 0,001. А мощные светодиоды сегодня могут достигать
лишь отношения 0,1–0,05 $/Лм. Но обеспечивающие 80% экономии электрической энергии светодиоды окупаются меньше чем за три года, и первоначальная переплата – это инвестиции в долговечность, надежность и экономию.
Еще один временный минус – малое использование светодиодов: процент перехода пока составляет менее 10%. Отчасти это обусловлено сомнениями в их качестве. Лампы накаливания имеют срок службы около 1 тыс. час., а некоторые производители светодиодов декларируют 100 тыс. час., т. е. более 11 лет непрерывной работы. Но это число вводит потребителя в заблуждение: как и у всех других источников света, параметры светодиодов все же ухудшаются с течением времени. Деградация связана с такими факторами, как величина прямого тока, рабочая температура кристалла, тип и качество используемых чипов. Сегодня нет стандарта, определяющего срок службы для светодиодов, хотя существуют предложения считать таковым сроком время, в течение которого световой поток уменьшается до некоторого значения (до 70% или 50%) от начальной величины.
Однако в связи с тем, что светодиоды начали производиться в России на промышленных предприятиях в условиях полного отлаженного производственного цикла, повышения
качества и совершенствования конструкции, можно прогнозировать рост спроса на светодиодную продукцию.
ТехСовет: Какие типы светодиодной продукции предлагает сегодня ваше предприятие?
О. Шайхатаров: Наше предприятие приступило к разработке и выпуску светильников на светодиодных источниках, т. к. потребность в светодиодных светильниках возрастает.
Сегодня нами разработан целый ряд светильников на основе светодиодов. Взрывозащищенные светильники ДСП69-40 (исполнение по взрывозащите 1ЕхdIICT6; НСП72-40 исполнение по взрывозащите1ЕхdIIВT6), предназначенные для общего освещения взрывоопасных зон всех классов согласно маркировке по взрывозащите на предприятиях нефтяной, газовой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности со световым потоком 3 000 Лм.
Сигнал световой взрывозащищенный ССВ15-3м, предназначенный для световой сигнализации в технологических процессах во взрывоопасных зонах всех классов согласно маркировке по взрывозащите на предприятиях нефтяной, газовой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности. Светильник для нужд народного хозяйства ДПП 24-15, освещенность 130 Лк. Переведены на светодиодные источники света: светильники для машиностроения НПТ 01-21; светильники для ж/д транспорта НПП45, ЛО-80.
В процессе перевода на светодиодные источники света находятся: светильники для бронетанковой техники ГСТ-64, КЛСТ-64; светильники для кабинного освещения ПТ-37, ПМВ-71. Кроме того, в разработке светильник уличного освещения ДКУ на светодиодных источниках света.