Яскраві перспективи над’яскравих світлодіодів

На освітлення витрачається близько п’ятої частини всієї електроенергії, що виробляється на планеті. Навіть невелике збільшення ефективності приведе до значної економії в глобальних масштабах.

Якщо XX століття було віком ядерної енергії та космічних програм, то XXI починається як епоха інформаційних технологій та енергозбереження. Електроніка та енергетика — ось дві галузі, що розвиваються сьогодні найвищими темпами. На їхньому стику саме й перебуває найперспективніша освітлювальна технологія — світлодіодні лампи.

Звичайна лампа розжарювання доживає свої останні дні. У США діє програма повної їхньої заміни до 2014 року на енерго­збережні.  Не відстає і Європейський Союз — там «лампочки Ілліча» підуть «на пенсію» уже в 2012-му. У найближчі кілька років очікується заміна 16 млрд (!) ламп розжарювання на світлодіодні світильники. Американська консалтингова компанія iSuppli очікує, що ринок світлодіодів і надалі стабільно зростатиме, попри повільні темпи виходу світової економіки із кризи. За оцінками аналітиків цієї компанії, у 2013 році продадуть світлодіодів на $15 млрд.

Чим пояснюється прагнення провідних країн світу перейти на світлодіодне освітлення? Насамперед, енергетичною ефективністю цих напівпровідникових елементів. За однакової сили світла світлодіодна лампа споживає в 5—7 разів менше електроенергії, ніж звичайна. ККД сучасного над’яскравого світлодіода з усіх існуючих джерел світла поступається лише натрієвим газорозрядним лампам. Але натрієві лампи дають світло специфічного яскраво-жовтогарячого відтінку й тому непридатні для освітлення житлових приміщень.

На відміну від усіх інших видів ламп, світлодіодні джерела світла не мають жодних чутливих до механічних впливів або крихких складових, а тому ідеально придатні для освітлення вулиць, будинків і промислових об’єктів. Та й термін їхньої служби значно перевершує аналогічний параметр інших освітлювальних приладів, становлячи 10—11 років. При цьому інноваційні джерела світла не вимогливі до температури навколишнього середовища й можуть ефективно функціонувати в діапазоні від –60 до +60 градусів. На відміну від газорозрядних і люмінесцентних ламп, не містять токсичних, отруйних або хімічно агресивних речовин і тому абсолютно безпечні під час експлуатації та утилізації.

Україні «до лампочки»?

Необхідність модернізації систем освітлення в Україні не менша, а то й більша, ніж у інших країнах. Вітчизняна електролампова галузь перебуває не в кращому стані, а більша частина продукції імпортується. Як правило, у країну ввозяться найдешевші, а отже, зовсім не най­якісніші й найощадливіші освітлювальні прилади. За розрахунками експертів, завдяки впровадженню енергоефективних технологій загальне споживання електрики можна скоротити на 14%. А кожний відсоток економії енергетичних ресурсів — це приріст ВВП на 0,35% і зменшення залежності України від поставок вуглеводнів.

Конференція «Сучасна світлотехніка-2010», яка відбулася недавно в Києві, була саме присвячена розвитку світлодіодного освітлення в Україні й проблемам, пов’язаним із відновленням наявної інфраструктури. За загальною думкою її учасників, український ринок от-от масово перейде на напівпровідникове освітлення. Головний стимулювальний чинник — зростання цін на енергоносії. Уже зараз термін окупності світлодіодного світильника становить близько півтора року з тенденцією до скорочення — ціни на електро­енергію зростають, а вартість напівпровідникових приладів щороку падає.

У той же час українські комунальні структури та комерційні компанії з обережністю дивляться на світлодіодні лампи. Не в останню чергу — через їхню високу ціну. Ринок збуту світлодіо­дів зараз формується окремими нішевими додатками. Це об’єкти з автономним живленням або обмеженнями з максимальної сумарної потужності. Остання категорія досить велика — переважна більшість систем енерго­постачання в Україні проектувалася кілька десятиліть тому й із запасу потужності не відповідає сучасним потребам. Цікаві світлодіоди також для бізнесу, у якому витрати на освітлення становлять значну частину в собівартості продукції. Як приклад можна навести тепличні господарства, багато з яких уже використовують світлодіоди. А застосування  напівпровідникових джерел світла для декоративного освітлення або підсвічування вже стає традиційним.

Можна сказати, що світлодіоди освітлюватимуть наше майбутнє — перехід на нову технологію неминучий. Питання в тому, наскільки серйозно українські підприємства та державні органи поставляться до необхідності збільшення енергетичної ефективності.

Аспект

Серед представлених на конференції «Сучасна світлотехніка-2010» розробок особливий інтерес становила світлодіодна лампа, створена НДІ мікроприладів НАН України. Розробники пристрою вирішили відмовитися від люмінофора — для одержання білого кольору використовується накладання трьох кольорів: червоного, зеленого та синього. Завдяки такому підходу колірна температура вітчизняної лампи може бути скоректована для одержання будь-якого кольору — відтінок кольору залежить тільки від установленої в драйвері лампи програми.

Українська лампа досить довговічна — час наробітку на відмову становить 100 тис. годин (приблизно 11 років). З енергетичної ефективності розробка перевершує лампу розжарювання на 70%. Вартість виробництва однієї лампи в експериментальній серії — 130 грн, однак за масового виробництва вона може бути знижена до 20 грн.

Із перших уст

Андрій Швець
Директор КП «Київміськсвітло»

— Зараз на балансі нашого підприємства 25 тисяч ртутних світильників. Період експлуатації деяких із них сягає 45 років. Все це негативно позначається на витратах — ми постійно обслуговуємо техніку, яку вже давно треба замінити. Думаю, приблизно таку ж картину можна спостерігати й у інших містах України. Для нас важливо домогтися того, щоб щороку споживання електроенергії для міського зовнішнього освітлення знижувалося. У 2009 році в рамках програми «зелених інвестицій» ми розробили проект підсвічування 1400 київських подвір’їв на базі світлодіодів. Також торік ми зробили кілька об’єктів архітектурно-декоративного світлодіодного підсвічування. Це, безперечно, дуже перспективний напрям, і ми із задоволенням розвиватимемо його.

Але треба враховувати, що ціна світлодіодних ламп ще дуже висока. Вартість світлодіодного світильника дорівнює вартості чотирьох натрієвих ламп. Оскільки буде потрібно замінити 25 тисяч світильників, проект виливається в досить знач­ну суму. Але зробити це можливо. Якщо взяти вулицю й замінити натрієві світильники на світлодіоди, ми одержимо додаткову потужність для освітлення. Коли ціни світлодіодних світильників стануть більш адекват­ними, я думаю, ми розглядатимемо можливість їхньої закупівлі.

Довідка «УТГ»

Світлодіод — напівпровідниковий прилад, який випромінює світло під час пропущення через нього електричного струму. Випромінюване світло лежить у вузькому діапазоні спектра, його колірні характеристики залежать від хімічного складу напівпровідника. Над’яскравий «білий» світлодіод, використовуваний для освітлення, насправді синій із жовтим люмінофорним покриттям або ультрафіолетовий із комбінацією червоного, зеленого і синього люмінофорних покриттів.

Для підключення до електричної мережі кожна світлодіодна лампа забезпечується вбудованим джерелом живлення, яке іноді називають драйвером. Драйвер — найменш надійний і одночасно найбільш дорогий елемент світлодіодного світильника. Переважна кількість відмов напівпровідникових ламп відбувається саме через неякісні джерела живлення. Драйвер виконує також додаткові функції з управління роботою лампи.

Сторінки історії

В Україні електрика вперше з’явилася 1878 року — інженер Бородін обладнав токарський цех київських залізничних майстерень чотирма електричними дуговими ліхтарями.

У 1896 році  у столиці почала діяти перша електрична станція загального користування. Вона давала струм для освітлення міського театру, Хрещатика та приватних будинків. 

Американський учений Ірвінг Ленгмюр, який із 1909 року працював у фірмі General Electric, придумав наповнювати колби ламп інертним газом, що істотно збільшило час їхньої експлуатації.

У США в одному з пожежних відділень міста Лівермор (штат Каліфорнія) є чотириватна лампа, відома як «столітня лампа». Вона горить уже більше 100 років, із 1901-го.

«Лампочка Ілліча» — у СРСР розмовна назва побутової лампи розжарювання, яка звисає зі стелі на електричному шнурі без плафона. 

Вислів «мені — до лампочки!» народився у шахтарів, які на касці носили світильник на зразок масляної лампи. Він годився не тільки для освітлення. Якщо горів тьмяно, це означало, що не вистачає кисню. А от на поясі носили невелику гасову лампу. Під час роботи шахтарі кріпили її ззаду, щоб не бовталася.