Публикации »

Светодиодные перспективы в России

Светодиодные перспективы в России

 

Светодиодные светильники и лампы благодаря своей экономичности, расширенному пользовательскому ресурсу и эффективности за прошедшее десятилетие значительно потеснили позиции используемых осветительных приборов — люминесцентных ламп, ламп накаливания, галогенных и многих других, быстро захватив практически все ниши светотехнического рынка.

 

Повсеместно происходит увеличение популярности LED-систем у миллионов потребителей, в том числе и в России. Ведущие производители светодиодов во всем мире вкладывают значительные суммы денежных средств в научно-технические исследования, и благодаря этому яркость светодиодов существенно возросла, что позволило применять их в фарах автомобилей, морских маяках, архитектурном освещении и др.

Пожалуй, самое интересное — это процесс вторжения светодиодных технологий в традиционное освещение. Начался он с установок, где не требуется высокий уровень освещенности: дежурное и аварийное освещение, ночное интерьерное освещение, знаки и таблички, маркировочное освещение. С ростом световой отдачи и удешевлением приборов светодиодная экспансия распространяется не только на локальное, но и на общее освещение, в котором лидирующее положение пока занимают традиционные и галогенные лампы накаливания (жилые помещения) и люминесцентные лампы (офисные и производственные помещения).

Большую заинтересованность в приобретении более экономичных и долговечных источников света высокой эффективности показывают промышленный и коммерческий секторы, где в основном применяется люминесцентное освещение, так как деятельность этих секторов рассчитана на перспективу, и поэтому снижение расходов на обслуживание и безопасность и низкие энергетические затраты имеют первостепенное значение, закладываются в долгосрочные проекты и влияют на прибыль в целом.

 

Что такое светодиод?

Светодиод или LED (light emitting diode) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. В этом его главное отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы. Светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых областей применения. Светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения отсутствуют.

 

Преимущества светодиодов

Благодаря нетепловой природе излучения светодиодов отсутствует нить накала, что обусловливает длительный срок службы. Производители светодиодов заявляют срок службы до 100 000 часов, что равняется 11 годам непрерывной работы — срок, сравнимый с жизненным циклом многих осветительных установок. Очень высокая механическая прочность и надежность определяются отсутствием стеклянной колбы. Высокий уровень безопасности гарантируется низким питающим напряжением и малым тепловыделением, а когда требуется высокое быстродействие (например, для стоп-сигналов), то тут светодиоды становятся незаменимыми благодаря своей безынерционности.

Другими не менее важными достоинствами являются сверхминиатюрность и встроенное светораспределение. Световые приборы на основе светодиодов являются легкими, компактными, плоскими и очень удобными в установке и эксплуатации.

Но кроме высокой световой отдачи, низкого энергопотребления и возможности получения любого цвета излучения, светодиоды имеют целый ряд других замечательных свойств.

Основные выгоды от внедрения светодиодных светильников.

1. Экономия электроэнергии до 70% позволяет перераспределить высвободившуюся энергию в «узкие» места и на другие нужды.

2. Увеличение освещенности за счет увеличения количества светильников на существующих мощностях и кабельных трассах. Человек 80% информации получает через органы зрения, а зрительный комфорт напрямую зависит от степени освещенности. Качественная световая среда создает зону безопасности и визуального комфорта. Каждому знакома смена чувства тревоги и напряжения на уверенность и чувство защищенности при выходе из неосвещенного переулка на освещенную улицу. Статистика однозначно свидетельствует, что в районах с хорошим уровнем освещенности число преступлений в темное время суток значительно ниже, чем в районах с уровнем освещенности ниже нормы, а тем более там, где освещение вообще отсутствует.

3. Уменьшение сечения кабеля или мощностная разгрузка существующего. На данный момент значительная часть электрических сетей обветшала, и уменьшение нагрузки существенно увеличит их срок службы.

4. Отсутствие затрат на обслуживание, срок службы 25 лет позволяет первые 5 лет экономить, а следующие 20 — получать существенную прибыль.

5. Экологическая безопасность позволяет исключить затраты на специальную утилизацию и сохранить окружающую среду.

6. Безопасность движения и как следствие сохранение жизней обеспечиваются лучшей видимостью и восприятием глубины пространства благодаря бoльшей контрастности (в 400 раз) и отсутствию слепящего эффекта за счет специально сформированного угла светового потока.

7. Сохранение электросетей за счет низких питающих токов (0,34 А) и отсутствия пусковых.

8. Стабильное освещение в зимний период обеспечивается отсутствием проблем с включением, характерных для всех газоразрядных ламп.

 

Источники света: сравнительный анализ

Существуют два основных вида электрических источников света: лампы накаливания и газоразрядные лампы, среди которых главное место занимают люминесцентные лампы.

В быту наиболее традиционны лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током. В бытовых осветительных приборах применяются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт, рассчитанные на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания любого назначения — около 750–1000 часов при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В). Если же напряжение в сети в силу каких-то причин является повышенным или время от времени повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя.

Достоинства лампы накаливания:

- низкая начальная стоимость лампы и необходимого для нее оборудования;

- компактность, благодаря которой лампа хорошо подходит для регулирования светового потока;

- надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход.

К недостаткам же, способным при некоторых обстоятельствахперевесить достоинства, относятся:

- низкий световой КПД (только 5% энергии преобразуется в свет, остальные 95% — в тепло);

- высокая рабочая температура;

- заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания;

- недолговечность.

Люминесцентные лампы состоят из следующих основных деталей: стеклянного баллона, двух цоколей (с выводными контактами) на обоих концах баллона и двух подогревных катодов (электронных эмиттеров) из вольфрамовой нити или стальной трубки; баллон наполнен парами ртути и инертным газом (аргоном); на внутренние стенки баллона нанесено люминофорное покрытие, преобразующее ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет.

Достоинства люминесцентных ламп:

- высокая световая отдача (до 80 лм/Вт);

- относительная долговечность.

Недостатки люминесцентных ламп:

- относительная громоздкость;

- необходимость в специальном пускорегулирующем устройстве (стартере и дросселе);

- чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже +10 °С лампа может не зажечься);

- наличие стробоскопического эффекта (он вызывается частыми — 100 раз в секунду — неуловимыми для глаза миганиями люминесцентной лампы в такт колебаниям переменного тока в электрической цепи, в результате чего у человека создается нарушение правильного восприятия скорости движения предметов, вызываются неприятные ощущения);

- при неправильном включении (без защитных конденсаторов в пускорегулирующем устройстве) люминесцентные лампы становятся источниками помех для радиоприемников и телевизоров;

- обязательная утилизация ламп после их использования (как ртутьсодержащие отходы).

К преимуществам светодиодов можно отнести:

- низкое энергопотребление — не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания;

- долгий срок службы — до 100 000 часов;

- высокий ресурс прочности (ударная и вибрационная устойчивость);

- чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;

- регулируемая интенсивность;

- низкое рабочее напряжение;

- экологическая и противопожарная безопасность (не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются).

Единственный недостаток светодиодов — это их более высокая стоимость по сравнению с другими источниками освещения. Однако надо понимать, что вышеуказанные достоинства с лихвой оправдывают вложенные затраты.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами, в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые взрывобезопасные люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127 В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации (например, при тряске или понижении температуры воздуха).

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн населения приходится около 80 тыс. отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО — 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 тыс. долларов.

На практике, срок службы люминесцентных ламп и, особенно, ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам (если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха) либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям (лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать). Светодиоды как твердотельные источники света не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к любым изменениям в электросетях.

 

Отказ от ламп накаливания

В2006 г. правительство Великобритании приняло решение о запрещении в стране производства и продажи ламп накаливания с2010 г. Следом за англичанами аналогичное решение было принято в Китайской Народной Республике, ряде штатов США, в Австралии и еще ряде стран. Очевидно, что к такому решению рано или поздно придут и другие страны.

Ниже представлен перечень стран, в которых уже запретили или анонсировали запрет, или собираются запретить использование ламп накаливания:

- Ирландия — с2009 г.,

- Австралия, Аргентина, Италия, Франция (анонсировала запрет) — к2010 г.,

- Великобритания (через свободные соглашения между ритейлерами) и Голландия (не принудительно) — к2011 г.,

- Канада — к2012 г.,

- США и Россия — к2014 г.,

- Китай — в2017 г.,

- Куба и Венесуэла — обеспечивают бесплатными CFL,

- Бразилия — субсидирует CFL,

- Бельгия — анонсировала запрет, но без деталей,

- Япония и Новая Зеландия — рассматривают запрет.

В США подписан закон, согласно которому в2014 г. обычные бытовые лампочки будут практически полностью заменены энергосберегающими.

В конце2008 г. на заседании Комитета по вопросам экодизайна эксперты государств-членов ЕС одобрили предложение европейской комиссии по постепенному отказу от ламп накаливания, начиная с2009 г. до конца2012 г.

Правила устанавливают минимальные требования к энергоэффективности и функциональности для ламп накаливания, галогенных ламп и компактных люминесцентных ламп. Они также включают обязательные требования к содержанию ртути, которое должно быть указано на упаковке, и наличию ссылки на web-сайт с информацией о переработке.

Вот как выглядят некоторые из поэтапно установленных требований:

• сентябрь2009 г. — матовые и прозрачные лампы накаливания более 100 Вт не допускаются;

• сентябрь2010 г. — прозрачные лампы накаливания более 75 Вт не допускаются;

• сентябрь2011 г. — прозрачные лампы накаливания более 60 Вт не допускаются;

• сентябрь2012 г. — прозрачные лампы накаливания более 40 и 25 Вт не допускаются;

• сентябрь2013 г. — вводятся жесткие требования для компактных люминесцентных ламп и светодиодных светильников;

• сентябрь2016 г. — вводятся жесткие требования для галогенных ламп.

 

Выводы

Светодиоды, по мнению российских ученых, являются одними из самых перспективных направлений в освещении. Главная задача, решенная разработчиками при изготовлении светодиодов, — это уникальная долговечность. Выходит, что раз подсоединив светодиодный светильник, человек не будет знать проблем с ним в течение многих лет.

Наконец, светодиодный источник света выигрывает и в экологическом плане. Он сулит экономию электроэнергии на планете, не содержит ртути, а при горении сияет ровным немерцающим светом.

Светодиодные лампы за счет низкого расхода финансовых средств в течение периода эксплуатации, длительного жизненного цикла, высокой яркости, отсутствия инфракрасного и УФ излучений являются лидерами в рейтинге прочих источников освещения.

Относительно высокая цена на светодиодные источники постепенно снижается, и светодиоды становятся все более конкурентоспособными.

 

По материалам ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника»

Автор: по материалам редакции
Дата: 30.12.2012
Журнал Стройпрофиль 103
Рубрика: энергосбережение




«« назад