Каталог статей
ГлавнаяСветодиодные светильники на перекрестке трендов и мировоззрений

Кто-то оценивает человеческую деятельность и ее результаты с позиций экологического мировоззрения. Другие придерживаются веры в научный прогресс и неотвратимость фундаментальных изменений всего и вся. Третьи оперируют понятиями «красиво», «удобно», «полезно» – и предпочитают эпикурейский подход к формированию предметной среды.

Периодически по этим параллельным мирам проходит некая волна, деформируя их и заставляя пересечься на мгновение. И мы получаем нечто особенное – идею, предмет, явление – которые не могли бы родиться в результате поступательных изменений.

C 1909 г., когда лампы накаливания стали массово производиться в привычной нам комплектации – и до момента, когда светодиодные светильники перестали быть экзотикой – прошло более 100 лет. Вполне естественно, что разные физические принципы световой эмиссии находят отражение в значительных внешних отличиях таких ламп.

Производители стараются адаптировать LED - устройства для использования их в люстрах, бра и торшерах традиционных форм. Для этого применяются «камуфляжные» стеклянные колбы в виде груши или пламени свечи, а электрический контакт реализуется с помощью резьбового цоколя. Но полноценной визуальной имитации не получается, и высокотехнологичные симулякры ламп накаливания далеко не всегда смотрятся органично, особенно в барочных люстрах и канделябрах.

Это одна из причин, по которой многие считают, что место светодиодным светильникам – исключительно в общественных зонах или на улице. Среди других недостатков LED-освещения – высокие цены на устройства, сравнительно узкий спектр излучения и малый угол рассеивания. Но изменения в этой отрасли происходят с завидной периодичностью, и каждый  новый этап приближает технологии к реальным нуждам потребителей.


Экологический протекционизм

Всей этой истории с ежегодным удешевлением  LED-лампочек и их неуклонным продвижением в жизнь – не случилось бы без «зеленых» законодательных инициатив в высокоразвитых странах. Снижение энергопотребления, борьба с глобальным потеплением и оздоровление окружающей среды – вот, что определяет планы технического перевооружения в ЕС, Северной Америке и британской части Океании.

Поэтапный запрет ламп накаливания и, в меньшей степени, люминесцентных источников света позволил производителям LED-техники многократно увеличить выпуск продукции в течение нескольких лет. Результатом такого рывка стало улучшение качества, повышение яркости базовых диодов и снижение цен на готовые устройства.

Наиболее значительный шаг в направлении потребителя отрасль совершает в данный момент. Интересный анонс новой электротехнической продукции прошел в североамериканской торговой сети Home Depot.

Маркетологи Phillips, похоже, нашли золотую середину между ценой и ресурсом изделий. Сократив время службы устройств типа A19 с 20 до 10 лет и убрав функцию диммирования (регулировки яркости) – компания смогла предложить потребителю «60-ваттную» лампочку по цене $4,35. Это в 10 раз дороже эквивалентной лампы накаливания, но покупка оправдывает себя меньше, чем за пол-года. Можно констатировать, что психологического барьера, основанного на длительности инвестиций в домашнее LED-освещение, больше не существует.

Если говорить об Украине, учитывая особенности национального ценообразования, то срок окупаемости А19 составит здесь примерно 1,5 года - тоже вполне осязаемая выгода.

Нет сомнений, что примеру Phillips последуют и остальные участники рынка. В ближайшее время конкуренция будет способствовать , как минимум, еще одному этапу снижения цен на светодиодные светильники.

Выиграют от удешевления базовых диодов и украинские производители линейного и растрового  светового оборудования. К примеру, компании Line, использующей элементную базу Osram и Philips – станет проще конкурировать с поставщиками аналогичных устройств на основе люминесцентных ламп.

Сравнение источников света, эквивалентных 60-ваттной лампе накаливания

Характеристики

Лампа накаливания

Галогеновая лампа накаливания

Люминисцентная энергосберегаю  щая

LED (Cree)

LED (Phillips)

LED (Novation)

LED (Nanole af)

Розничная цена

$0.41

$1.50

$0.99

$9.97

$4.35

$31.50

$24.99

Потребляемая мощность,Вт

60

43

14

9.5

8.5

9.4

10

Световой поток, Лм

860

750

775

800

800

810

1200

Эффективность, Лм/Вт

14.3

17.4

55.4

84

94.1

86.2

120

Цветовая температура, К

2700

2900

2700

2700

2700

2700

3000

Индекс цветопередачи, %

100

100

82

80

80

94

80

Ресурс, ч

1000

1000

10 000

25 000

10 000

50 000

30 000

Ресурс, лет при работе 6 ч/день

0.46

0.46

4.6

11.4

4.6

22.8

13.7

Стоимость энергии за 20 лет пользования

$342

$245

$80

$54

$48

$54

$57

Полная стоимость пользования (энергия + замена ламп) за 20 лет

$360

$311

$84

$72

$67

$81

$93

Полная стоимость за световой поток 860 Лм

$360

$356

$93

$77

$67

$86

$67

Все расчеты произведены на базе средней стоимости э/энергии в США – $0,13/кВт⋅ч




Битва за КПД

Низкое энергопотребление светодиодных светильников обусловлено тем, что КПД светообразования в базовых диодах составляет 15%, что в 8 - 10 раз превосходит характеристики ламп накаливания (1,5% - 2,0 %). На практике, для того, чтобы компенсировать малый угол рассевания, в одном источнике света могут сосредотачивать до нескольких десятков разнонаправленных диодов. Но полноценной объемной адаптации не происходит, и для создания визуального комфорта тестируемый наблюдатель требует увеличивать  количество точек света.

В результате, реальное потребительское превосходство LED-технологий в энергосбережении относительно ламп накаливания – составляет не 8 - 10, а 6 - 8 раз. Игнорирование рекламой этой информации приводит к тому, что зачастую люди просто не доверяют добросовестности производителей, заявляющих об эквивалентности светодиодных лампочек лампам накаливания определенной мощности.

В любом случае, повышение светоотдачи диодов остается основной технической задачей отрасли. К этому показателю в равной степени проявляют интерес, наука, инженерия и маркетинг. С повышением мощности и температуры источника, его КПД увеличивается почти линейно. Но происходит это в диапазоне токов, не превышающих значение 350 мА. Далее расположена зона экспоненциального падения эффективности – LED droop. Наибольшее количество исследований сосредоточено на решении проблемы этой зоны. Первое, что приходит в голову в связи с преодолением  LED droop – это замена материала полупроводника.

В 2009 г. исследователи Кембриджского Университета разработали  лампы со светоотдачей 18% - 20%. Предполагалось, что стоить они будут около £ 2 и служить не менее 60 лет (!). В качестве полупроводникового материала проф. Колин Хамфрис использовал кристаллы нитрида галлия, выращиваемые на кремниевых пластинах. Технология была передана британскому производителю электротехники RFMD, и … 6 лет тишины по этому поводу говорят сами за себя. Не всегда лабораторные наработки получается запустить в серию. Да и, как показывают маркетинговые исследования, дальнейшее увеличение ресурса LED-ламп не имеет особого смысла.

Совсем недавно, в апреле этого года, новостные агентства делились с миром очередной сенсацией. Анонсируемая революция в индустрии искусственного освещения на этот раз связывалась с использованием графена, который в последнее время выступает настоящей палочкой-выручалочкой для новаторов в самых различных областях науки и техники.

Компания Graphene Lighting, ассоциированная с Манчестерским Университетом, выпустила обращение, в котором говорится, что лампы на основе модифицированных графеном светодиодов станут первым серийным коммерческим продуктом, использующим технологию углеродных нанотрубок. КПД нового продукта на 10 % выше, чем у предшественников, а на полках магазинов графено-диодные источники света должны появиться уже в конце 2015 г. Для большей убедительности на презентационных фотографиях события присутствует популярный в медиа-среде ученый, один из изобретателей графена – Константин Новоселов.

Не сыграют ли обстоятельства злую шутку с Манчестерским анонсом, как они уже сделали это с Кембриджской заявкой на революцию? Ждать осталось недолго.

Но ценность последней новости не только в декларации высокого КПД. В качестве форм-фактора для графено-светодиодного источника света была представлена нитевая LED-лампа (LED Filament light bulb). Оказывается, имитация нитей накаливания узкими диодными полосками позволяет достичь качественного рассеивания света. Вот за таким витком технологической спирали мы имеем удовольствие наблюдать в данный момент.


Мода на архаику

Самые массовые субкультурные течения последнего десятилетия имеют одну общую черту: винтажная «умеренная» архаика ассоциируется с хорошим вкусом. Но мы не будем в этой статье сравнивать хипстеров с битниками 60-х, а продолжим говорить об электротехнике и световом дизайне.

Смена столетий характеризовалась усталостью от классического минимализма. Новых амбициозных концепций на горизонте не появлялось, поэтому естественным выходом из ситуации стал разнонаправленный поиск эклектичных решений. Сначала архитекторы и дизайнеры искали остатки кабеля с тканевой оплеткой и фарфоровые изоляторы - «грибки» на складах. Оказывается, появился спрос на открытую квартирную электропроводку! Псевдовинтажные патроны из бронзы для светильников заказывали у знакомых токарей. Прошло несколько лет – и в Китае наладили производство «ламп Эдиссона», соответствующих визуально и по характеристикам – приборам накаливания начала 20 в.
Латунные цоколи, формы колб, напоминающие о лабораториях гениев-одиночек, причудливые переплетения фольфрамовых нитей, похожие на такелаж парусных судов в миниатюре... И, что не менее важно для восприятия – мягкий, приглушенный оранжевый «недонакал» нитей у включенной лампы.

Смотреть на работающие «лампы Эдиссона» можно совершенно спокойно, не прищуриваясь.  Световой поток, эмитируемый ими – незначителен и с эргономической точки зрения совершенно не подходит для устройства полноценного общего или местного освещения. Но этого от стим-панковского псевдовинтажа и не требовалось. «Лампа Эдиссона» – это украшение эклектичного интерьера, подсветка, создающая определенную атмосферу.

В последние 2 - 3 года подобные приборы накаливания стали появляться и в ассортиментах ведущих производителей электротехники. Но имитировать нити накала тонкими светодиодными полосками начали совсем недавно.

Интересным нюансом взаимодействия псевдовинтажа с хай-теком стал проект британских дизайнеров Squiggly Light Strands. Им удалось использовать архаику не для исторической стилизации, но ради создания образа футуристической лампы. Белый цвет хаотично завитой сверхтонкой люминесцентной трубки, подчеркнуто скромная, сдержанная форма колбы и «зализанный» бионический патрон – создают ощущение хай-тека, давно ставшего привычным, одомашненным. Британцы словно поставили себе целью избежать авангардных коннотаций, чтобы исполнить более сложный трюк – виртуального похищения мейнстримового предмета из будущего.

Обретение современными «лампами Эдиссона» нового диодно-графенового дыхания придает  идее универсальные возможности. Теперь это не только вариант декоративной подсветки, но и полноценное общее и местное освещение.


Заключение

Экологи, ученые и дизайнеры, преследуя совершенно разные цели, способствовали формированию нового стандарта основного источника света – на уровне принципа, технологии, экономики и восприятия. Нитевая графено-диодная лампа с умеренным ресурсом (около 10 лет) – это визуально безупречное изделие, обладающее сверхконкурентными эксплуатационными характеристиками, эргономичным светорассеиванием и приемлемой ценой. Светодиодные светильники на основе таких источников могут появиться в быту в ближайшем будущем.

Но успокаиваться разработчикам не придется. Ведь совершенству нет предела. Физикам и инженерам еще предстоит решить ребус с трансформацией узкого спектра излучения – в более развернутый, плавный градиент. И только тогда стремление побыстрей избавиться от ламп накаливания станет полностью оправданным.

Автор: Андрей Луспенков | Google
Комментарии
Петя Вайкович
23 July 2015 — 14:44
Светодиоды от ламп накаливания находятся невероятно далеко. У них разный принцип действия.
Оставить свой комментарий
Ваши имя и фамилия:
Ваш комментарий:
Введите цифры с изображения:
Загружаю...