Яркие перспективы сверхъярких светодиодов
На освещение расходуется около пятой части всей вырабатываемой на планете электроэнергии. Даже небольшое увеличение эффективности приведет к значительной экономии в глобальных масштабах.
Если XX столетие было веком ядерной энергии и космических программ, то XXI начинается как эпоха информационных технологий и энергосбережения. Электроника и энергетика — вот две отрасли, развивающиеся сегодня свмыми высокими темпами. На их стыке как раз и находится наиболее перспективная осветительная технология — светодиодные лампы.
Обычная лампа накаливания доживает свои последние дни. В США действует программа полной их замены до 2014 года на энергосберегающие. Не отстает и Европейский Союз — там «лампочки Ильича» отправят «на пенсию» уже в 2012-м. В ближайшие несколько лет ожидается замена 16 млрд (!) ламп накаливания на светодиодные светильники. Американская консалтинговая компания iSuppli ожидает, что рынок светодиодов будет продолжать показывать стабильный рост, несмотря на медленные темпы выхода мировой экономики из кризиса. По оценкам аналитиков этой компании, в 2013 году продадут светодиодов на сумму в $15 млрд.
Чем объясняется стремление ведущих стран мира перейти на светодиодное освещение? В первую очередь, энергетической эффективностью этих полупроводниковых элементов. При одинаковой силе света светодиодная лампа потребляет в 5—7 раз меньше электроэнергии, чем обычная. КПД современного сверхъяркого светодиода из всех существующих источников света уступает лишь натриевым газоразрядным лампам. Но натриевые лампы дают свет специфического ярко-оранжевого оттенка и потому непригодны для освещения жилых помещений.
В отличие от всех прочих видов ламп, светодиодные источники света лишены каких бы то ни было чувствительных к механическим воздействиям или хрупких составляющих, а потому идеально подходят для освещения улиц, домов и промышленных объектов. Да и срок их службы значительно превосходит аналогичный параметр прочих осветительных приборов, составляя 10—11 лет. При этом инновационные источники света нетребовательны к температуре окружающей среды и могут эффективно функционировать в диапазоне от -60 до +60о. В отличие от газоразрядных и люминесцентных ламп, не содержат токсичных, ядовитых или химически агрессивных веществ и потому абсолютно безопасны как во время эксплуатации, так и при утилизации.
Украине «до лампочки»?
Необходимость модернизации систем освещения в Украине не меньшая, а то и большая, чем в других странах. Отечественная электроламповая отрасль находится не в лучшем состоянии, а большая часть продукции импортируется. Как правило, в страну ввозятся самые дешевые, а значит, далеко не самые качественные и экономные осветительные приборы. По расчетам экспертов, за счет внедрения энергоэффективных технологий общее потребление электричества можно сократить на 14%. А ведь каждый процент экономии энергетических ресурсов – это прирост ВВП на 0,35% и снижение зависимости Украины от поставок углеводородов.
Прошедшая недавно в Киеве конференция «Современная светотехника-2010» была как раз посвящена развитию светодиодного освещения в Украине и проблемам, связанным с обновлением существующей инфраструктуры. По общему мнению ее участников, украинский рынок — в преддверии массового перехода на полупроводниковое освещение. Главный стимулирующий фактор – рост цен на энергоносители. Уже сейчас срок окупаемости светодиодного светильника составляет около полутора лет с тенденцией к сокращению — цены на электроэнергию растут, а стоимость полупроводниковых приборов год от года падает.
В то же время украинские коммунальные структуры и коммерческие компании с осторожностью смотрят на светодиодные лампы. Не в последнюю очередь — из-за их высокой цены. Рынок сбыта светодиодов сейчас формируется отдельными нишевыми приложениями. Это объекты с автономным питанием или ограничениями по максимальной суммарной мощности. Последняя категория весьма велика — подавляющее большинство систем энергоснабжения в Украине проектировалось несколько десятилетий назад и по запасу мощности не соответствует современным нуждам. Интересны светодиоды также для бизнеса, в котором затраты на освещение составляют значительную часть в себестоимости продукции. В качестве примера можно привести тепличные хозяйства, многие из которых уже используют светодиоды. А применение полупроводниковых источников света для декоративного освещения или подсветки уже становится традиционным.
Можно сказать, что светодиоды будут освещать наше будущее — переход на новую технологию неизбежен. Вопрос в том, насколько серьезно украинские предприятия и государственные органы отнесутся к необходимости увеличения энергетической эффективности.
Аспект
Среди представленных на конференции «Современная светотехника-2010» разработок особый интерес представляла светодиодная лампа, созданная НИИ микроприборов НАН Украины. Разработчики устройства приняли решение отказаться от люминофора — для получения белого цвета используется наложение трех цветов: красного, зеленого и синего. Благодаря такому подходу цветовая температура отечественной лампы может быть скорректирована для получения любого цвета — оттенок цвета зависит только от установленной в драйвере лампы программы.
Украинская лампа весьма долговечна — время наработки на отказ составляет 100 тыс. часов (примерно 11 лет). По энергетической эффективности разработка превосходит лампу накаливания на 70%. Стоимость производства одной лампы в экспериментальной серии — 130 грн, однако при массовом производстве эта цифра может быть снижена до 20 грн.
Из первых уст
Андрей Швец
Директор КП «Киевгорсвет»
— Сейчас на балансе нашего предприятия 25 тысяч ртутных светильников. Период эксплуатации отдельных из них достигает 45 лет. Все это негативно сказывается на затратах — мы постоянно занимаемся обслуживанием техники, которую давным-давно надо заменить. Думаю, примерно такую же картину можно наблюдать и в других городах Украины. Для нас важно добиться того, чтобы с каждым годом потребление электроэнергии для городского наружного освещения снижалось. В 2009 году в рамках программы «зеленых инвестиций» мы разработали проект подсветки 1400 киевских дворов на базе светодиодов. Также в прошлом году мы сделали несколько объектов архитектурно-декоративной светодиодной подсветки. Это, безусловно, очень перспективное направление, и мы с удовольствием будем его развивать.
Но нужно учитывать, что цена светодиодных ламп еще очень высока. Стоимость светодиодного светильника равняется стоимости четырех натриевых ламп. Поскольку потребуется заменить 25 тысяч светильников, проект выливается в весьма значительную сумму. Но сделать это возможно. Если взять улицу и поменять натриевые светильники на светодиоды, мы получим дополнительную мощность для освещения. Когда цены светодиодных светильников станут более адекватными, я думаю, мы будем рассматривать возможность их закупки.
Справка «УТГ»
Светодиод — полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава полупроводника. Сверхъяркий «белый» светодиод, используемый для освещения, на самом деле синий с желтым люминофорным покрытием или ультрафиолетовый с комбинацией красного, зеленого и синего люминофорных покрытий.
Для подключения к электрической сети каждая светодиодная лампа снабжается встроенным источником питания, который иногда называют драйвером. Драйвер — наименее надежный и одновременно наиболее дорогостоящий элемент светодиодного светильника. Подавляющее число отказов полупроводниковых ламп происходит именно из-за некачественных источников питания. На драйвер ложатся также дополнительные функции по управлению работой лампы.
Страницы истории
В Украине электричество впервые появилось в 1878 году — инженер Бородин оборудовал токарный цех киевских железнодорожных мастерских четырьмя электрическими дуговыми фонарями.
В 1896-м в столице Украины начала действовать первая электрическая станция общего пользования. Она давала ток для освещения городского театра, Крещатика и частных домов.
Американский ученый Ирвинг Ленгмюр, который с 1909 года работал в фирме General Electric, придумал наполнять колбы ламп инертным газом, что существенно увеличило время их эксплуатации.
В США в одном из пожарных отделений города Ливермор (штат Калифорния) есть четырехваттная лампа, известная как «столетняя лампа». Она горит уже более 100 лет, с 1901-го.
«Лампочка Ильича» — в СССР разговорное название бытовой лампы накаливания, свисающей с потолка на электрическом шнуре без плафона.
Выражение «мне — до лампочки!» родилось у шахтеров, которые на каске носили светильник наподобие масляной лампы. Он годился не только для освещения. Если горел тускло, значит — не хватает кислорода. А вот на поясе носили небольшую керосиновую лампу. Во время работы шахтеры крепили ее сзади, чтобы не болталась…
