Фильтр поиска
Цена:
от: до:
Название:
Артикул:
Текст:
Выберите категорию:
Производитель:
Новинка:
Спецпредложение:
Результатов на странице:

Новости

16.09.2017

Свет под контролем!

LN_preview

Панели управления, контроллеры и диммеры для простого и понятного управления светом

подробнее...

11.09.2017

Беспроводное управление светом

news_enocean_preview

Технология EnOcean от компании Arlight

подробнее...

21.08.2017

Завораживающая игра света и тени

lgd_2017_preview

Новые оригинальные модели ландшафтных светильников от компании Arlight

подробнее...

24.07.2017

Управление освещением становится все проще и проще!

3steps_preview

Всего три шага: купил, включил, работает!

подробнее...

17.07.2017

Новинка! Магнитный шинопровод DONOLUX®

Donolux_news_preview

Универсальный шинопровод и светильники к нему

подробнее...

Принимаем:

visa_mastercard 

yandex

 

 

 

Главная / Информация / Статьи / Светодиодные лампы. Путь к массовому рынку.

Светодиодные лампы. Путь к массовому рынку.

« Назад

Светодиодные лампы. Путь к массовому рынку. 30.01.2012 03:49

 

Пошманн Хартмут (Poschmann Hartmut)

 

В настоящий момент, в связи с актуальностью энергосбережения, лампы накаливания - самое старое  электрическое  осветительное устройство - заменяются электронными светодиодными лампами.

Одним из существенных достоинств ламп накаливания была дешевизна их производства, поэтому их замена в глобальных масштабах происходит так сложно. Все производители мира пытаются упростить конструктивные решения и сделать так, чтобы светодиодные светильники из элемента роскоши превратились в продукт массовый и недорогой.

Изучая процесс поиска технических решений, инженеры могут найти много нового и полезного для себя.

Светодиоды как средство освещения получили значительное развитие в 2009 году. А в 2010-ом они еще раз оказались в центре внимания благодаря светящемуся шару, находящемуся в Нью-Йорке на Таймс Сквер. Именно в этом году этот шар был впервые освещен исключительно при помощи светодиодных лампочек, изготовленных компанией Philips. По ожиданиям iSuppli (североамериканской маркетинговой компании), в 2013 году, по сравнению с 2009, объемы реализации светодиодов увеличатся ориентировочно в два раза. Произойдет это, в основном, за счет набирающего обороты перехода на новые осветительные приборы, использующие для выделения света мощные светодиоды.

Специалисты из компании iSuppli предсказывают значительный рост в употреблении светодиодов в обыденной жизни, в частности в качестве замены привычных всем ламп накаливания. По представлению Джэгдиша Ребелло, директора и крупнейшего аналитика североамериканской маркетинговой компании, в течение трех лет светодиодная индустрия продемонстрирует темпы прироста на величину, исчисляющуюся двузначными числами.

Увеличение рынка в два раза

Компания iSuppli прогнозирует, что в ближайшие годы рынок светодиодов нормальной силы излучения немного сократится, но в то же время спрос на светодиоды с высокой силой излучения ожидает интенсивный рост благодаря широкой области их применения. В связи с этим, к 2013 году прогнозируется рост продаж светодиодов до 14,3 миллиардов долларов (с учетом данных по всему миру), что соответствует росту примерно в два раза в сравнении с 2009 годом, когда цифра составила 6,7 миллиардов долларов. Другая маркетинговая компания (Displaybank) приводит сходные цифры: 5,08 миллиардов долларов в 2007 году, 6,9 миллиардов долларов в 2009 и 14,2 миллиардов долларов в 2013 году.

На графике развития, представленном Displaybank, видно, что к 2013 году основную часть употребляемых LED составят светодиоды, используемые для подсветки экранов телевизоров,  и для   освещения. Рынок осветительных светодиодов вырастет с уровня 730 млн. (2007 год), до 7,28 миллиардов в 2013 году. Ежегодный средний прирост рынка светодиодов, таким образом, составит 47%.

В отношении товарооборота ожидается повышение с сегодняшних 410 миллионов до 1,97 миллиардов в 2013 году (т.е. порядка 30% в год). Японская маркетинговая компания Fuji Keizai просчитала, что в Японии доля светодиодов, используемых для освещения, в общем объеме LED рынка увеличится в четыре раза с 2008 по 2012 г. В начале данного периода она насчитывала 3% и составляла 13,3 миллиардов йен (около €100 млн). В 2012 году рынок светодиодов, используемых для целей освещения, должен вырасти до 57,8 миллиардов йен (около €400 млн), заняв 12% общего рынка LED. По сравнению с цифрами от компании iSuppli, это означает, что в ближайшие годы светодиодное освещение в Японии будет развиваться особенно активно.

В первую очередь сильный рост ожидается благодаря тому, что очень яркие светодиоды с мощным световым потоком будут все шире использоваться в различных вариантах систем освещения следующего поколения. Модели светодиодов со световой эффективностью выше 100 лм/Вт будут превалировать на рынке осветительных приборов. По мнению специалистов по исследованию рынка, светодиодные источники света, начиная с 2010 года, всерьез войдут на рынок освещения жилых домов, общественных мест и предприятий. При этом сфера применения светодиодных ламп будет неуклонно расширяться.

 

Компания Philips надеется получить премию правительства США

Компания Philips использовала светящийся шар на Таймс Сквер для своих целей -  продемонстрировать потенциальному потребителю Ambient LED PAR 30 Long neck - вариант светодиодных лампочек - и подобным образом продвинуться на рынке сбыта новейших светодиодных ламп. Также компания приняла активное участие в конкурсе, объявленном Министерством энергетики США, на получение премии за создание первой высококачественной светодиодной альтернативы 60-Вт лампочки накаливания (LED light globe). Указанная лампа заняла третье место в перечне 50 лучших изобретений 2009 года. Четвертым местом завладел продукт, который, подобно светодиодной лампе, содействует экономии электроэнергии и газа, как в сфере промышленности, так и в домашнем хозяйстве. Это беспроводный «умный» прибор для измерения и управления потреблением электроэнергии или газа (EnergyHub Dashboard, Smart Thermostat).

Компания Philips в сентябре прошлого года первой подала заявку на соискание премии Bright Tomorrow Lighting Prize (Премия «Яркое освещение завтрашнего дня»), сокращенно - L Prize, учрежденную Министерством энергетики США, представив свою светодиодную альтернативу обыкновенной 60-Вт лампе накаливания. Сумма премии составляет 10 миллионов долларов. Для получения премии альтернатива лампы накаливания должна быть основана на светодиодах и соответствовать требованиям по потреблению электроэнергии и цвету освещения. При этом министерство энергетики США осознанно установило высокую планку. И хотя светодиодные осветительные приборы уже давно появились на рынке, прошло 16 месяцев, прежде чем первая компания решилась принять участие в конкурсе.

 

Высокие требования к претендентам

Требования для получения упомянутой премии следующие: светодиодная альтернатива должна обладать световой эффективностью не менее 90 лм/Вт, ее мощность должна быть менее 10 Вт и иметь световой поток, соответствующий потоку, который излучает обыкновенная 60 Вт лампа накаливания. На первый взгляд, требования не кажутся завышенными. На рынке уже имеются устройства, имеющие подобные характеристики.

По утверждению Нильса Хаферкемпера, эксперта в сфере светотехники Технического универститета города Дармштадт, нынешние светодиоды, у которых в техническом паспорте указывают характеристики 100 лм/Вт, не выдерживают заявленных значений после монтажа в систему. Например, в случае с лампами Retrofit, у которых температура эксплуатации порядка +80 °C, их заявленная эффективность в 100 лм/Вт падает до 70 лм/Вт.

Что касается остальных требований L Prize, то они также высоки. Например, индекс цветопередачи (Colour Rendering Index, сокращенно CRI), указывающий, насколько естественными являются цвета источника излучения. Идеальным является показатель, равный 100. Некоторые лампы накаливания его достигают. По утверждению г-на Хаферкемпера, в настоящее время светодиоды со световой эффективностью 90 лм/Вт достигают только индекса 70. Ну а требования к соискателю премии L Prize существенно выше - CRI обязан составлять не менее 90. Значительным барьером также является требование к определенной цветовой температуре. Граничные значения должны составлять 2700-3000 К. По заявлениям экспертов, эти параметры уже могут быть достигнуты, но эффективность подобных ламп намного ниже эффективности существующих светодиодов с холодным белым светом. В изученных за последнее время световых источниках с нужной областью цветовой температуры, световая эффективность насчитывает только 40-50 лм/Вт. Таким образом, устроители конкурса предъявляют реально высокие требования к светодиодной альтернативе 60 ваттной лампы накаливания.

 

Колоссальный потенциал энергоэффективности

Компания Philips твердо уверена, что заявленный ей продукт полностью соответствует и даже частично превосходит критерии, требуемые по условиям премии L Prize. Об этом заявляет генеральный директор компании Philips Lighting Руди Провоост. Выявить истину помогут многочисленные тесты, проводимые в независимых лабораториях. Пока что борьба за 10 миллионов долларов не завершена. Конкурс продолжается. Менеджер программы Solid-State Lighting Джим Бродерик верит, что в дальнейшем среди кандидатов появятся как большие, так и малые производители.

Потенциал экономии электроэнергии, ожидаемый от использования соответствующих заданным организаторами критериям светодиодных ламп, невероятно огромен. По данным Министерства энергетики США, в стране каждый год продают порядка 425 миллионов 60-ваттных ламп накаливания. Если их все заменить на полупроводниковые источники света, то это позволит ежегодно сберегать около 34 ТВт электричества.

Конкурс на L Prize был провозглашен в мае 2008 г., тем не менее, на сегодняшний день компания Philips является единственным соискателем на премию. При этом разговор идет о самой легкой категории соревнования из трех предложенных. Одновременно объявлен конкурс на создание альтернативы галогенной лампе. Требования здесь еще выше. Видимо поэтому на него пока не было подано ни одной заявки. Также ожидают изобретения лампы нового поколения - «лампы XXI века». Впрочем, в данном случае конкретные требования к продукту пока еще даже не определены.

 

Конкуренцию Philips составляет Азия

Начиная с 2010 года, у компании Philips (в сфере создания ламп с мощными светодиодами) появились серьезные конкуренты из Азии. С 2009 года в печати ежемесячно появлялись статьи о создании новых светодиодных ламп. На «тропу войны» вышли такие мощные концерны как Toshiba, Sharp, NEC Lighting Ltd, Panasonic, Samsung. К ним присоединились менее крупные производители, такие как ROHM, Ecorica Inc, IRIS Ohyama Inc. И это только японские производители светодиодных ламп. Начиная с 2009 года, они выступают в роли серьезных конкурентов и стремятся поделить японский рынок. Стоит отметить, что Toshiba проявляет активность намного дольше остальных, а именно - с 2007 года. На втором месте идет компания Sharp, вступившая в игру в 2008 году.

В 2009 году в специализированной прессе появилась информация о том, что японский концерн Sharp создал первый проект светодиодной лампы для применения в стандартных патронах. В компании также создали дистанционное управление и встроили в лампу сенсор, для того чтобы пользователь имел возможность персонально регулировать яркость, применять постепенное приглушение, а также менять цветовую температуру. В дополнение, пользователь мог легко поменять цвет света с белого на один из предложенных семи вариантов. Сделано это было потому, что наилучшие установки сильно зависят от психологии, индивидуальных предпочтений, режима экономии электроэнергии, и, в том числе, даже от времени суток и времени года. Предложенная лампочка имела световой поток 560 лм. Заявленная длительность эксплуатации - 40 000 часов, что на данный момент - самый высокий показатель во всем мире.

Другая японская компания - ROHM - на выставке Green Device в городе Йокохама в 2009 году, также предложила свой образец светодиодной лампы E26-LED.

В ее состав входили 50 светодиодных мини-модулей PSML2, каждый их которых был размером 4,5×2,0×0,6 мм. Часть модулей была расположена внутри лампы в форме двойного кольца, для того чтобы дополнительно излучать и боковой свет. Так было сделано, чтобы добиться характеристик излучения, которыми обладают лампы накаливания.

Диаметр и длина лампы составляют 55 мм и 110 мм. Вес 120 г. ROHM выпустила три варианта ламп: дневного света с цветовой температурой порядка 7000 К, дневного света с цветовой температурой порядка 5400 К и, последний вариант, с теплым белым светом с температурой 2760 К. Их световая энергия составляет 521, 451 и 371 Лк соответственно.

Лампа дневного света с температурой 7000 К расходует всего 7 Вт и имеет яркость, аналогичную яркости 40 ваттной лампы накаливания. Цена изделий должна быть задана с учетом цен конкурентов. Далее мы подробно рассмотрим, что это означает.

Компания Toshiba пока еще далека от участия в L Prize. В октябре 2009 года Toshiba Lighting & Technology объявила о создании своей светодиодной лампы. По заявлению компании, лампа имеет световую мощность, идентичную мощности 60 ваттной лампы накаливания. При этом она потребляет всего 8,7 Вт. Предложено два варианта: с теплым белым и с естественным белым светом. Заявленная длительность эксплуатации - 40 000 ч (как у лампы компании Sharp). Это уже существенно превышает требование конкурса в 25 000 ч. Но, несмотря на то, что Toshiba уверена в качестве своего продукта, ее коммерческая модель пока что не может составить конкуренцию изделию Philips в конкурсе L Prize. В частности, недостаточным является индекс цветопередачи.

Модель с естественным белым светом обладает индексом цветопередачи, равным 70. По заключению Нильса Хаферкемпера, это характерное на сегодняшний день значение. Немного лучшее значение имеет лампа с теплым белым светом. Так, ее CRI равен 80. Но, при потребляемой мощности 8,7 Вт, она обладает световым поток только лишь в 600 лм. На примере этой лампы можно проследить технические проблемы, которые еще ждут своего решения.

Вместо того, чтобы применять для 40 ваттных светодиодных ламп LED-корпуса фирмы Nichia (практика, применяемая до сих пор), Toshiba разработала свой собственный вариант, позволяющий получить в 1,5 раза более высокую силу света. При этом световая эффективность более мощной лампы с естественным белым светом составляет 93 лм/Вт. Но цена при этом соответствует мощности: 9135 йен (около €70) за одну штуку. Президент компании Toshiba Шиничи Цунекава особо подчеркивает, что до сих пор нет какой-либо другой светодиодной лампы с потребляемой мощностью 8,7 Вт, имеющей световую мощность в 810 лм. Однако этот продукт не может создать серьезную конкуренцию из-за своей цены. Компания ставила своей целью в 2009 году продать порядка 70 000 подобных ламп.

 

Sharp применяет проверенные наработки

В декабре 2009 года компания Sharp обнародовала свое намерение использовать собственные наработки в изготовлении высокомощных LED (применяемых ранее для целей подсветки жидкокристаллических модулей телевизоров, таких как LED Aquos) в производстве светодиодных источников света. Подобные шаги следует ожидать и от других фирм, обладающих большими потенциалами собственных разработок, таких как Samsung и LG Electronics. Обе эти компании уже употребляют применяемые в ЖК-телевизорах светоды для целей освещения. Компания Sharp тоже представила два типа светодиодов. Один из них базируется на мощном светодиоде подсветки ЖК-мониторов. Производителям ламп они будут предлагаться в двух вариантах:

  • как отдельный светодиод в виде микрочипа (для освещения в плоском варианте);
  • как готовый к использованию модуль (Zenigata LED devices), удобный для излучения точечного света (Spot Lighting) и производства лампочек грушевидной формы.

В официальном пресс-релизе от компании Sharp можно найти более подробную информацию.

В модулях Zenigata несколько светодиодных сборок монтируются на один носитель. После этого их заливают прозрачным материалом и дополнительно добавляют герметик. Для повышения световой эффективности, к герметику добавляют флуоресцирующий материал. Так компания Sharp достигла в некоторых светодиодных сборках светового потока в 38 лм при используемой входной мощности всего лишь в 0,5 Вт. Индекс цветопередачи - около 85. Один из вариант модуля Zenigata имеет в своем составе более 10 светодиодных сборок с относительно низкой выходной мощностью. Это дало возможность немного уменьшить его размеры до 15×12×1,6 мм (предыдущая модель имела размеры 18×18×2  мм). Благодаря этому он годится для создания ламп с цоколями E17 и E26. При потребляемой мощности в 6,7 Вт и индексе цветопередачи 87 создается световой поток в 410 лм. Эти показатели уже совсем близко к требованиям Министерства энергетики США. Интервал рабочих температур светодиодов и светодиодных модулей от -30 до +100 °C.

 

Борьба за снижение цен и раздел рынка

Компания Sharp была готова начать серийный выпуск светодиодных ламп с декабря 2009 года. Для этого планировалось производить каждый месяц порядка 10 миллионов светодиодных сборок для поверхностного монтажа и порядка 800 000 готовых модулей Zenigata. Чипы планировалось продавать по 70 йен (около €0,5) за штуку. Модули Zenigata должны стоить от 800 до 1200 йен (т.е. около €6,50-8,50). Если компании Sharp удастся увеличить объемы производства мощных светодиодов и при этом одновременно снизить их стоимость, то станет возможным более энергичный выход на рынок светодиодных ламп с LED-сборками и модулями. И тогда компания сможет стать настоящим соперником уже находящимся на рынке иностранным производителям мощных светодиодных сборок для ламп, таким как Philips, Samsung, LG. 

Компания Philips Lightings уже заявляла в специализированной прессе о том, что не боится конкуренции, потому что с самого начала разработки новых осветительных устройств компания выбрала комплексный подход в осуществлении разрабатываемых проектов. Все стадии, начиная с разработки светодиодных чипов, формирования светодиодных модулей и ламп, разработки управляющих систем (в том числе управления электроэнергией) - выполняются в одном месте, с учетом специфики каждой стадии и интеграции разработок. Чего нельзя сказать о конкурентах, взявшихся за реализацию одной узкой задачи. Это дает возможность компании Philips оптимизировать расходы.

Если просмотреть все сообщения для прессы отдельно взятых японских и иностранных концернов в хронологической последовательности, то можно потерять четкое представление о тех бурных событиях, которые происходят в этом новом сегменте рынка. Тем не менее, однозначно создается представление о том, что японский рынок светодиодных ламп (довольно закрытый для чужеземных фирм), в связи с огромным количеством фирм-производителей ожидает ценовая война. Что мы с вами и видим на самом деле. Обратимся снова к первым производителям LED ламп в Японии - компаниям Sharp и Toshiba. На их примере совершенно четко видно, что цены в настоящее время определяются не истинными затратами на производство, а текущей ситуацией на рынке и политикой внутри компаний. Публикация в специализированном издании (журнал Nikkei Electronics Asia) за декабрь 2009 года совершенно однозначно показывает, как сильно упали цены на светодиодные лампы в Японии за последние полтора года. И в первую очередь, из-за конкурентной войны двух вышеназванных концернов. Они вынуждали друг друга уменьшать цены:

  • После первой попытки в 2007 году со светодиодной отражательной лампой, оказавшейся неудачной, Toshiba в марте 2009 года выпустила в продажу другую светодиодную лампу, эквивалентную 40 ваттной лампе накаливания. При этом она заявила на нее рекомендуемую цену в 10 500 йен (около €75) и розничную цену в 8 000 йен (около €57). Так как форма лампы и ее размеры точно соответствовали аналогичной по мощности лампе накаливания, то этот продукт выступал в роли революционного этапа развития.
  • Компания Sharp, появившаяся на рынке светодиодной продукции лишь только в 2008 году, уже в июне 2009 года выпустила свою первую светодиодную лампу, эквивалентную 60 ваттной лампе накаливания, по розничной цене в 4000 йен (около €28). То есть в два раза дешевле по сравнению с изделием компании Toshiba. Тем самым она вызвала взрывную волну в сфере производства электроники.
  • Под таким давлением Toshiba, менее чем через две недели после новинки от Sharp, выпустила свою светодиодную лампу, эквивалентную 60 ваттной лампе накаливания, по рекомендуемой цене 5000 йен (около €35) и розничной цене 4000 йен (около €28). То есть, стоимость светодиодной лампы упала в два раза всего за четыре месяца.
  • Компания Ecorica Inc, появившаяся на рынке светодиодных ламп в апреле 2009 года, также в два раза снизила цену на свои изделия в течение трех месяцев с 7200 йен (около €51) до 3780 йен (около €27).
  • Еще одна японская компания - IRIS Ohyama Inc - начала продавать свой продукт сразу за 3980 йен (около €28,4).

Концерн NEC Lighting Ltd также разработал и выпустил в августе 2009 года свой вариант светодиодной лампы по цене, отвечающей условиям рынка. Следом за ней, в октябре 2009 года, приняла условия рынка и фирма Panasonic. Sharp пояснила свою, заявленную в июне 2009 года, низкую цену тем, что это был стратегический шаг компании, связанный с ее поздним выходом на рынок светодиодных осветительных приборов.

Высокая стоимость светодиодной лампы в целом обусловлена тем, что их срок службы в 40 раз больше, чем срок эксплуатации обычных ламп накаливания. От этого и цена на аналоги 60 ваттных ламп накаливания были установлены выше в 40 раз. Понятно, что в случае со снижением цен, для компаний речь шла уже не об увеличении доходов, а о захвате долей рынка. Эксперты придерживаются мнения, что в ближайшие месяцы дальнейшего интенсивного снижения цен уже не предвидится. Они это связывают с тем, что остался нерешенным целый ряд существенных технических вопросов.

 

Уменьшение расходов

Установленные компаниями цены на светодиодные лампы пока что не соответствуют реальным затратам, совершенным в процессе разработки и производства. До сих пор эти затраты еще не окупились. Производителям еще предстоит решить задачу по снижению все еще чрезвычайно высоких расходов. Необходимо достичь такого уровня, чтобы светодиодные лампы стали доступным продуктом для рядового потребителя, и при этом производители должны оставаться в плюсе. Вследствие этого компании активно трудятся над оптимизацией используемых материалов, конструкций и технологических процессов производства. Также ведутся работы и над улучшением параметров светодиодных чипов. Разработчики перепроверяют все моменты, которые могут проявить влияние на качество и расходы. Например, чтобы светодиодные осветительные приборы смогли по-настоящему полностью заменить лампы накаливания, необходимо усовершенствовать яркость света. Нельзя также забывать, что светодиодные лампы обязаны превосходить и появившееся сейчас на рынке флуоресцентные лампы. А это пока не достигнуто.

Можно найти много источников, где, на примере различных изготовителей, подробно описано в каких направлениях сейчас ведутся работы, чтобы в итоге создать высокоэффективное производство с небольшими затратами.

Например, компания Toshiba в 2009 году в очередной серии светодиодных ламп улучшила следующие показатели по сравнению с предшествующим поколением:

  • перестала производить окраску алюминиевого корпуса лампы;
  • перестала употреблять декоративные кольца;
  • перестала использовать материал-наполнитель при монтаже модулей преобразования напряжения в заднюю часть лампы, произведенную из полимера;
  • уменьшила количество компонентов-носителей схемы для освобождения места для монтажа силового модуля, с тем, чтобы упростить его конструкцию;
  • произвела замену силового модуля на аналог с бумажно-фенольным наполнителем;
  • немного уменьшила толщину алюминиевого корпуса;
  • уменьшила общее количество светодиодных чипов с шести до трех, при этом увеличив их силу света, таким образом, уменьшив расход потребляемой мощности лампы и ее тепловыделение. Что, в свой черед, позволило полностью отказаться от наполнителя, служащего для отвода тепла.

 

Несмотря на то, что отдельные видоизменения могут показаться элементарными, по убеждению менеджера компании Toshiba, в конечном результате они способствуют существенной экономии материалов и сокращению времени изготовления, что позволит уменьшить затраты на производство светодиодных ламп. Тем не менее, имеются и прямо противоположные точки зрения отдельных представителей японской электронной промышленности.

Компания ROHM стараться урезать затраты за счет инноваций в оптимальном размещении светодиодов в корпусе. Делает она это иначе, чем ее конкуренты. В частности, она использует наборы из 400 маломощных светодиодных чипов, с площадью контактирования у каждого 1,6×0,8 мм2, мощностью в 0,1 Вт. Другие производители, такие как Toshiba, идут по прямо противоположному пути: применяют комплекты высокомощных светодиодов с мощностью 1 и более Вт. Это связано с тем, что они придерживаются стратегии сокращения числа светодиодных чипов в одном приборе. По аналогичному принципу происходит увеличение степени интеграции микросхем.

Эти способом ROHM может производить недорогую массовую светодиодную продукцию. Отдельные чипы при таком виде производства могут иметь довольно большие допустимые погрешности параметров. Но, благодаря совершенной технологии сборки, погрешности параметров конечного продукта остаются предельно низкими, так как из-за большого числа чипов, они статистически компенсируются. Компания принципиально не хочет применять мощные светодиодные чипы, пока их цена существенно не понизится.

 

Использование большого числа светодиодов с разной ориентацией позволяет также отказаться от необходимости применения рассеивающей свет линзы (диффузора). Так как свет и так излучается в разных направлениях. Дополнительным преимуществом становится и снижение затрат на охлаждение. Так как японские ученые считают, что при увеличении мощности светодиодов, их возможности охлаждения будут исчерпаны уже через один-два года.

Отвод тепла микрочипов в будущем станет одним из критических факторов. Потому что материалы, выдерживающие более высокую тепловую нагрузку, более дороги. Также, повышенные температуры ведут к сокращению времени эксплуатации светодиодных ламп. Проблему создает и равномерный отвод тепла при монтаже мощных светодиодов на субстраты с металлической основой. Вследствие этого продолжается поиск более эффективных субстратов.

Например, японская фирма Denki Kagaku Kogyo KK уже создала новый тип субстрата с улучшенными теплоотводящими свойствами (Advanced Grade Solid-bump Process - AGSP). Используемые сейчас керамические носители требуют значительных затрат в производстве, так как при их использовании на нитрид алюминия наносятся серебряные пасты. И, хотя предложенные носители AGSP обладают меньшей теплопроводностью, чем керамические, они служат хорошей альтернативой, благодаря своей невысокой стоимости изготовления.

Необходимо стремиться к усовершенствованию параметров светодиодных чипов, как за счет улучшения их структуры и монтажа, так и за счет применения новейших материалов.

Недавно было найдено решение для увеличения эффективности светового излучения. Оно основано на нанесении пластов нитрида галлия (GaN) на носитель. Корпорация OSRAM Opto Semiconductors создает аналогичные структуры, используя сапфировые субстраты. Имеются и другие направления, по которым ведутся исследования для создания более дешевых светодиодных осветительных приборов. К примеру, японская компания Scivax Corporation внедрила технологию нанопечати для процессов травления. А компания Mitsubishi применяет технологию m-plane GaN для увеличения эффективности излучения светодиов.

 

Развитие рынка светодиодных ламп на примере Японии

 

Перечисленные выше технические проблемы заставляют задуматься, как быстро прекратит использоваться привычная лампа накаливания? Применительно ко всему миру и к Японии, в частности. Продвижение рынка в направлении употребления более энергоэффективных светодиодных ламп вызвано, в первую очередь, крайне низкой эффективностью ламп накаливания. Аналогично решениям Евросоюза, японские государственные организации (а именно, Министерство экономики, торговли и промышленности в тандеме с Министерством окружающей среды) выдвинули требование прекратить производство и продажу ламп накаливания к 2012 году. Промышленность Японии отреагировала соответствующим образом и своевременно информирует общественность о сроках полного прекращения выпуска продукции. Пока что, место ламп накаливания занимают флуоресцентные энергосберегающие лампы. Но, по мнению японских экспертов, это временный процесс. В ближайшие 10 лет светодиодные лампы станут существенно более привлекательными,

благодаря их энергетическим преимуществам и плюсам относительно их использования по сравнению с иными видами ламп. Как упоминалось ранее, они имеют принципиально новые потребительские качества. Томио Ори, генеральный директор компании LED Devices Development Center, считает, что к 2012 году светодиоды догонят и кое в чем перегонят флуоресцентные лампы в части технологии производства и экономичности.

В Японии недавно был изменен закон, касающийся рационального употребления энергии. В нем правительство страны призывает обратиться к возможностям светодиодных приборов в качестве источников освещения общественных заведений, магазинов, ресторанов, наружной рекламы и др. Тот, кто видел ночное «море света» в Токио, прекрасно понимает эту проблему. Такие пользователи освещения, как жилищно-коммунальные службы, автозаправочные станции, заводы и т.д., где требуется монтирование осветительных приборов на значительной высоте (что автоматически приводит к большой стоимости работ по их замене), очень скоро убедятся в преимуществах светодиодных ламп по сравнению с флуоресцентными. Поскольку светодиодные  выходят из строя значительно реже и могут выдерживать низкие температуры. Производителям холодильников и морозильных камер светодиоды также дают прекрасную альтернативу.

Уже более половины японцев (58,5%), принявших участие в опросе, считают, что они готовы использовать светодиодное освещение. Однако они требуют, чтобы соотношение цены и качества было соответствующим. К преимуществам необходимо отнести и небольшой вес и малые габариты светодиодных источников освещения.

В ближайшие годы в этом будет нетрудно убедиться. Если взглянуть на практическое применение, то обнаруживается, что эффективность излучения светодиодов неизменно растет.

В соответствии с данными Японской ассоциации применения светодиодов (JLEDS) в 2008 году, эффективные светодиоды дневного света в 2009 году должны были представить светоотдачу 120 лм/Вт, а до 2015 достичь 150 лм/Вт. Согласно представлениям специалистов представляющих промышленность, например, Норихиде Ямада, вицепрезидент компании Philips Lumileds Lighting, эти цифры станут реальностью через два-три года, то есть еще быстрее. Поскольку компанией уже были достигнуты цифры в 120-130 лм/Вт, и ближайшей целью становится 150 лм/Вт. Необходимо также создать и условия для серийного производства.

Необходимо учитывать, что потери электричества, тепловые эффекты и некоторые другие факторы могут понизить общую эффективность излучения прибора до 30-50%. Тем не менее, сейчас существуют светодиодные лампы со светоотдачей выше 80 лм/Вт. Если принять во внимание, что флуоресцентные лампы имеют показатель, равный 100 лм/Вт, то светодиодные лампы их уже почти нагнали. Компании Toshiba в 2009 году удалось увеличить эффективность излучения от 68 лм/Вт до 81,9. То есть, увеличение на 20% в течение всего одного года. Если подобные темпы развития удержаться, то показатель в 100 лм/Вт мы получим уже в 2011-2012 годах.

Перспективы мирового рынка

Вице-президент компании Philips г-н Деннеман сообщил о том, что компания занимается реализацией плана по сокращению расхода электроэнергии, состоящего из трех этапов:

  • Полная замена во всем мире существующих низкоэффективных осветительных приборов высокоэффективными источниками света. Обеспечение их  «экологического» использования.
  • Поддержка применения твердотельных осветительных приборов - светодиодных ламп.
  • Изыскание новых применений.

 

По замыслу компании, первый этап программы связан с повсеместной заменой источников света совместно с другими производителями передовых осветительных приборов: вначале совершается переход с ламп накаливания и обычных люминесцентных ламп на флуоресцентные энергосберегающие лампы. Затем следует переход на более эффективные флуоресцентные источники света.

 

По данным, приведенным международным энергетическим агентством (International Energy Agency), примерно 26% расхода электроэнергии во всем мире приходится на долю ламп накаливания. Это делает первый этап невероятно сложным для всех участников проекта. Второй этап, по внедрению осветительных приборов на основе светодиодов, будет совершаться параллельно, и, даже, с некоторой задержкой. Как и в Японии, здесь можно ожидать, что с 2012 года начнется планомерный переход в глобальную эру светодиодного освещения.

Примечание. Оригинал статьи был опубликован в журнале Produktion von Leiterplatten und Systemen. Германия. В 2010 году.

 


 


Подписка на рассылку
"Новости интернет-магазина LedStore.ru":

E-mail:

Яндекс цитирования Товары@Mail.ru Платежная система IntellectMoney