Сравнение светодиодов – Как отличить хороший светодиод от плохого

Сравнение и характеристики светодиодов Cree XM-L T6, XM-L2, XP-L

По сравнению с галогеновыми, ксеноновыми и лампами накаливания светодиоды Сree обладают целым спектром преимуществ:

• Имеют более высокий уровень светоотдачи из расчета на каждый ватт энергии.
• Устойчивы к вибрационному и механическому воздействию.
• Длительный срок работоспособности.
• Низкий расход энергии.
• Миниатюрные габариты и экономичный дизайн.
• Дают излучение как в теплых, так и в холодных границах спектра, а также свечение разных цветовых оттенков.
• Дает максимальную отдачу светового потока непосредственно с момента включения, без периода разогрева.
• Ширина светового луча может варьироваться от 15 до 180 градусов.
• Использование низкого уровня напряжения во время эксплуатации.
• Не нагревается в процессе работы.
• Работают при больших температурных перепадах внешней среды.
• Количество активаций светодиода не влияет на срок службы диода.

 

Характеристики Cree XM-L T6, XM-L2, XP-L

• Светодиод Cree XM—L T6

Однокристальный диод с высоким КПД. Имеет стандартные для диодов этой серии размеры 5ммх5мм, высота 2,1мм и стандартное посадочное основание. Показатели мощности рабочего тока находятся в пределах от 700 до 3000 Ватт. Имеет высокий уровень светоотдачи порядка 120 люменов на каждый Ватт. Цветовая палитра излучения дает нейтральный и холодный белый свет от 5000 К до 8300 К. Угол рассеивания луча составляет 125°. Уровень рабочего напряжения колеблется в пределах 3 — 10 Вт. При максимальной температуре внешней среды + 15О снижение яркости светового потока составляет не более 15 — 20%.Xml T6 — весьма удачный по характеристикам экземпляр. Однако, довольно дорогой. Он подойдет тем, кто выбирает фирменное качество и ценит товар в том числе за бренд.

• Светодиод Cree XM-L2

Твердотельный мощный диод нового поколения. Используется при производстве мощных аккумуляторных и ручных фонарей, велосипедных фар. Отличается от базовой модели XM-L серебристым цветом подложки. Имеет аналогичные исходнику размеры 5х5 мм и форму посадочного основания. Технологический отбор производится при температурном показателе переходности 85°C, это облегчает проверку характеристик прибора в процессе эксплуатации. Цветовая палитра излучения дает нейтральный и холодный белый свет от 2700 К до 8300 К. Коэффициент полезного действия по сравнению с исходной моделью увеличен на 15 — 20 %. Светодиод дает более выраженную интенсивность светового луча при меньшем теплоотведении. Светоотдача при базовых показателях тока 700 мА составляет 150 лм/Вт. Предельный показатель рабочего тока 3 А. По сравнению с базовой моделью xm-l яркость исходящего потока света этой модели была увеличена на 20%. Но при этом уменьшен теплоотвод. Что позволяет фирмам, производящим осветительное оборудование создавать меньшие по объему, но более яркие фонари.

• Светодиод Cree XP-L

Модель XP-L отличается, по сравнению с диодами этой серии, минимальными размерами 3,45х3,45 мм при высоте 1 мм. При этом несомненным достоинством является высокая мощность — до 10 Вт. Линза светодиода XP-L практически аналогична XM-L, единственное отличие — усеченные боковые грани оптического элемента. Оптическая ось совместима с геометрическим центром корпуса, что значительно упрощает конструкцию вторичной оптической системы и обеспечивает их максимальную совместимость. Угол светового потока равен 125°. Посадочная площадка аналогична моделям XT-E и XP-G, что обеспечивает их взаимозаменяемость. Светодиод XP-L активно используется при производстве мощных фонарей такими брендами, как UltraFire, Police, Bailong, Nitercore, Olight, Imalent. Этот диод — весьма интересная новинка. Миниатюрные размеры при высокой производительности – его главная особенность. Может быть собран в довольно обширные матрицы.

Подведём итоги:

Из сравнения характеристик этих светодиодов мы можем отметить, что светодиод XM-L T6 является сейчас наиболее массовым диодом, с хорошими показателями светоотдачи к ватту и отличным соотношению цены и качества.
Светодиод XM-L2 уже более новое поколение, имеет такие же физические размеры на подложке, как и XM-L, при этом яркость исходящего потока света удалось увеличить на 20% еще и уменьшив его нагрев.
Серия светодиодов XPL — это самая лучшая разработка компании Cree на данное время.
Диод серии XPL даже визуально можно отличить от прошлых серий, это самый миниатюрный диод в своем классе, высокая плотность кристала позволяет повысить светоотдачу.
Во всех температурных режимах он демонстрирует лучшую эффективность в сравнении с поколением диодов XM-L2 до 7.5% и лучше справляется с высокими температурами.
Безусловно можно сказать, что за этим диодом, сочетающим минималистичный размер, большую мощность и высочайщую светоотдачу, будущее компании Cree.

 

Характеристики:	XM-L	XM-LT6	XM-L2	XP-L
Номинальный световой поток (Люмен)	164-300	290	200-320	200-420
Мощность (Вт)	2	2	2	2.2
Рабочая температура (градусов)	От — 40 до + 85	От — 40 до + 150	От — 40 до + 90	От — 40 до + 120
Сила номинального тока (мА)	700	700	700	1050
Светоотдача на примере отдельных бинов диода	XM-L U2  (300 лм на токе 700 мА)	XM-L T6  (290 лм на токе 700 мА)	XM-L2 U2 (320 лм на токе 700 мА)	XP-L V2     (420 лм на токе 1050 мА)
Размеры  (мм)	5 x 5	5 x 5	5 x 5	3,45 х 3,45
Угол светового потока (градусов)	до 125	до 125	до 125	до 125
Индекс цветопередачи (Ra)	70 — 90	70 — 90	70 — 90	70 — 90

 

Топовые фонари представленные на нашем сайте, выберите модель и нажмите на фото

  

 

underbuy.ru

Эффективность светодиодов по сравнению с другими источниками света

«Световой клондайк» — иначе не назовешь это странное яв­ление, которым стал рынок светодиодного освещения в первое десятилетие ХХI века. Светоизлучающий полупро­водниковый диод, работающий на совер­шенно иных по сравнению с классиче­скими лампами принципах, смешал все карты огромного мирового рынка общего освещения. Новичок, рожденный в дале­кой от освещения отрасли, совершенствовался столь стремительно, что всего за десять лет стал полностью конкуренто­способным по отношению к «классике».

Сегодня КПД светодиодов достиг уже 60%, почти в десять раз превзойдя ана­логичный показатель ламп накаливания, и продолжает увеличиваться. При этом срок его службы в десятки раз больше. Именно благодаря своей экономичности, долговечности и неприхотливости в экс­плуатации новый источник света начал жестко вытеснять классические лампы.

В результате рынок, где более полувека царствовал десяток крупных игроков, за несколько лет был буквально заполонен компаниями, желающими заработать на «энергосберегающем тренде». Эффект обещает быть впечатляющим. Сегодня на освещение тратится 20% всей потре­бляемой в мире энергии. Результатом све­тодиодной революции станет двукратное сокращение мировых расходов на освещение — что эквивалентно двум годам освещения всей территории США.

Основная интрига разворачивающей­ся революции — освоение светодиодами одного из самых крупных сегментов рын­ка общего освещения, потребительского. Когда и, главное, в каком обличье новый источник света придет в дома рядовых обывателей?

Первые белые

Развитие промышленных технологий изготовления полупроводниковых источников излучения, к классу которых принадлежат и светодиоды, началось в 1960-е годы. Тогда при участии на­шего нобелевского лауреата Николая Басова был открыт принцип работы полупроводникового лазера и создана новая отрасль — оптоэлектроника, ко­торая со временем освоила серийный выпуск полупроводниковых диодов, излучавших в том числе видимый свет. На рубеже 1970-х появились первые результаты прорывных исследований Жореса Алферова и других ученых из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, которые спустя четверть века сыграют не последнюю роль в соз­дании светодиодного источника бело­го света. На примере арсенида галлия, полупроводникового материала, Алфе­ров показал, что из тонких пленок по­лупроводниковых материалов можно сформировать сложные многослойные конструкции (гетероструктуры), позво­ляющие многократно увеличить выход света.

Именно на основе гетероструктур в дальнейшем стали создавать так назы­ваемые сверхяркие светодиоды, которые можно было использовать в светотехни­ке. Промышленный выпуск сверхярких светодиодов, излучавших красный свет, первой наладила компания Hewlett­ Packard. Позже появились яркие оран­жевые и желтые диоды на основе фос­фидов и арсенофосфидов галлия. Эти светодиоды оказались востребованы в автомобильной индустрии. Однако в источники света для общего освещения они не годились. Чтобы получить белый свет требовалась синяя составляющая спек­тра — нужно было создать сверхяркий синий светодиод.

Первый светодиод, излучавший си­ний свет, сделала еще в 1970 году груп­па Дж. Панкова в лаборатории компа­нии IBM. Исследователи использовали нитрид галлия — материал, ставший впоследствии основным для промыш­ленного изготовления ярких синих све­тодиодов. КПД этого диода составлял ничтожные доли процента, и руковод­ство IВM не придало значения открытию своих сотрудников. Зато «подсказку» Панкова подхватили десятки научных лабораторий и компаний по всему миру — они бросились «извлекать» синий свет из нитрида галлия. «На то, чтобы создать эффективный источник синего света — сверхяркий синий светодиод, были направлены большие средства, — комментирует Александр Юнович, про­фессор физфака МГУ. — Но сделать это долго никому не удавалось». Прорыв в итоге совершили японцы.

Во второй половине 1980-х Исаму Акасаки, профессор Университета На­гоя, сумел ввести в нитрид галлия атомы магния. За счет этого он получил сравни­тельно высокий выход светового излуче­ния — КПД лабораторных образцов его синих светодиодов составлял 1-2%.

Научный прорыв в 1995 году использо­ вал молодой сотрудник японской корпо­рации Nichia Судзи Накамура. Накамура подошел к делу по-инженерному: он объ­единил результаты, полученные группой Акасаки, и идеи команды Алферова — из нитрида галлия с примесями магния он сформировал гетероструктуры по тому же принципу, как их делали в Институ­те им. А. Ф. Иоффе из арсенида галлия. Результат ошеломил всех — синий свето­диод на основе гетероструктур нитрида галлия преобразовывал электрическую энергию в свет с фантастическим для того времени КПД 9%. Препятствий на пути к светодиодному источнику белого света больше не было.

Оставалось подобрать такой состав лю­минофора (люминофор — сложная хими­ческая субстанция, которая возбуждается излучением, исходящим от кристалла, и испускает собственное излучение), чтобы часть испускаемого синего излучения проходила сквозь люминофор, не взаи­модействуя с ним, а часть преобразовы­валась в излучение желтого цвета. Это смешение должно было дать белый свет. Поскольку Nichia занимала на тот момент 25% мирового рынка люминофоров, луч­шиe в мире люминофоры оказались под рукой у того же Накамуры. Он в итоге и сделал первый яркий белый светодиод. Это было в 1996 году.

Путь в высший свет
Следующие десять лет около десятка мировых компаний — как новых, так и маститых, — боролись за рост световой отдачи белых светодиодов (световая от­дача — основной параметр эффектив­ности источника света, показывающий, какой световой поток можно получить, подведя к данному источнику 1 ватт электрической мощности). В 2002 году она составляла около 20 лм/Вт (люмен на ватт) — примерно столько же, сколько у обычной лампы накаливания. Стоили светодиоды при этом 170-200 долларов за 1000 люмен (килолюмен) отдаваемого светового потока. Это было в сотни раз дороже, чем у лампы накаливания (0,3 доллара за килолюмен) и у люминесцент­ ной лампы (0,6 доллара).

Светодиоды с такими параметрами не могли прийти в отрасль общего осве­щения, но они нашли применение в тех областях, где оказались важнее такие их преимущества, как надежность и долговечность. «Благодаря высокой на­дежности, длительному сроку службы, миниатюрности и легкой адаптации к различным конструктивным исполнениям первые белые светодиоды, несмотря на относительную дороговизну, стали использоваться в автомобилях, включая фары для дорогих марок; в медицинской аппаратуре, в частности в эндоскопах и для освещения операционных; а также в системах автономного и аварийного освещения — в шахтерских фонарях, сигнальных маячках, навигационных огнях», — рассказывает Александр Зак­гейм, заместитель директора по научной работе НТЦ микроэлектроники и субми­кронных гетероструктур РАН.

Ведущие производители светодиод­ных чипов между тем искали способы увеличить светоотдачу нового источни­ка света, а также удешевить сам процесс выращивания гетероструктур нитрида галлия. Серьезных подвижек удалось достичь, в част­ности, за счет подбора таких режимов выращивания слоев нитрида галлия, которые позволяли получить структу­ры высокой степени чистоты. Хороший эффект дали и попытки профилировать поверхность полупроводникового кри­сталла — ее стали делать не гладкой, а с неоднородностями. Параллельно ком­пании химического профиля улучшали свои люминофоры — старались свести потери в них к минимуму.

За счет этих усилий уже к 2006-2007 году светодиоды повзрослели достаточно, чтобы составить серьезную конкуренцию традиционным лампам. Их световая от­ дача сравнялась со световой отдачей люминесцентных ламп — 65-80 лм/Вт.

Цена все еще оставалась срав­нительно высокой — 30-50 долларов за килолюмен, но при прочих равных светодиоды стали все чаще «пере­вешивать» классические источники света (см. «Преимущества светодиода»).
Вытеснят всех
Чтобы облегчить светодиодной техноло­гии вход на рынок общего освещения, в Японии, США, Южной Корее и некото­рых других странах были разработаны государственные программы поддержки. Бюджет американской светодиодной программы 2010 года составлял 140 млн долларов. Помимо программ были вве­дены технологические коридоры, пред­усматривающие вывод из эксплуатации низкоэффективных традиционных ис­точников света. В США выпуск ламп нака­ливания мощностью 100 Вт прекратился с этого года, а лампы на 40 и 60 Вт подпадут под запрет с 2014-го.

Производители светодиодов между тем продолжают активно совершенствовать технологию. Световая отдача лучших современных серийных свето­диодов достигла 160 лм/Вт. Другими словами, светодиоды по эффективности превзошли натриевые лампы высокого давления — самые эффективные из тра­диционных источников света (их свето­вая отдача составляет 140-150 лм/Вт). И 160 лм/Вт — это не предел. В апреле этого года в лаборатории американской компании Сгее, ведущего производите­ля светодиодных чипов и светодиодов, было достигнуто рекордное значение световой отдачи — 254 лм/Вт (это уже совсем близко к теоретическому преде­лу светоотдачи для белых светодиодов — около 300 лм/Вт). «В нашей компа­нии лабораторный результат световой отдачи становится доступным на рынке в серийной продукции через два с поло­виной — три года, — утверждает Юрий Дорожкин, директор по продажам Cree в Западной Европе. — Причем по мере того, как Cree выходила на все более вы­сокие уровни световой отдачи, ученым уже несколько раз, в частности в 2005-м и 2010 годах, приходилось пересматривать практический максимум световой отдачи белых светодиодов в сторону уве­личения». Cree инвестирует в R&D около 10% своего оборота. В прошлом году это составило 100 млн долларов.

Быстрый прогресс в эффективности светодиодов сопровождается падением их цены — к настоящему моменту она снизилась до 5 долларов за килолюмен — это еще дороговато, но цена уже не запредельная (для сравнения: так назы­ваемая энергосберегающая компактная люминесцентная лампа обходится в 3,5 доллара за килолюмен). Участники рынка ожидают, что к 2015 году новые источники света подешевеют до 2 долларов за килолюмен.

Интересно, что с точки зрения логи­ки развития НТП революция в отрасли освещения, вылившаяся в вытеснение классических ламп светодиодами, — яв­ление вполне закономерное. Более того, вытеснение продолжится и будет носить характер тотального. «Приход светодио­дов в сферу освещения отражает общеми­ровую тенденцию замещения вакуумных приборов более экономичными, надежными и миниатюрными твердотельными, — говорит Александр Закгейм. — В середине двадцатого века то же самое происходило в радиоэлектронной отрасли — там радиолампы были практически повсеместно заменены транзисторами. А недавно мы стали свидетелями практически полного вытеснения электронно­ лучевых трубок жидкокристаллическими дисплеями».

Прогнозы аналитиков рынка подтверждают инженерную точку зрения. Согласно McKinsey, в ближайшие пять лет рынок светодиодного освещения будет расти на 35% в год и к 2016 году достигнет 40 млрд евро. Светодиоды при этом займут 40% рынка источников света (сегодня 7-10%). К 2020 году аналитики обещают объем рынка в 65 млрд евро и долю около 60%.

Просчитавшиеся
Стремительность развития светодиодных технологий на фоне «зеленых» настроений привлекла на рынок очень большое число производителей светодиодных чипов и самих светодиодов. В результате инновационный источник света вдруг стал почти ширпотребом. Однако не все, кто пришел на «световой Клондайк», сделали правильные ставки.

Условно разделим компании — носи­тели светодиодных технологий на две категории. К первой отнесем производителей, которые изначально «затачивали» свои светодиоды под общее освещение. Прежде всего это американская Сгее, выросшая из крошечного стартапа, созданного в конце 1980-х при Университете штата Северная Каролина. Стартап оказался более чем успешным: сегодня Cree — мировой лидер в области светодиодов для общего освещения. К слову, и здесь, на этапе промышленного становления светодиодной технологии, тоже не обошлось без участия нашей ведущей научной школы. Выходец из Института им А. Ф. Иоффе Владимир Дмитриев, в начале 1990-х перебравшийся в Университет Северной Каролины, и целая группа привлеченных им коллег из Института им. А. Ф. Иоффе по заказу Cree занимались отработкой технологии выращивания структур нитрида галлия на подложке из карбида кремния. Судя по тому, что Cree быстро стала одним из лидеров новой отрасли, наши ученые справились с задачей неплохо. На сверх­ ярких светодиодах для общего освещения сосредоточилась и компания Philips Lumileds, созданная в свое время как СП Philips и Неwlеtt-Расkаrd.

До середины 2000-х производители этого пула зарабатывали в основном в нише архитектурной подсветки зданий — первой нише рынка общего освещения, где светодиоды быстро завоевали популярность в силу своей надежности и долговечности.

Здесь же назовем еще две фирмы. Это немецкая Osram OptoSemiconductor и уже знакомая нам японская Nichia, осваивавшая со своими белыми светодиодами главным образом нишу световых информационных табло.

Philips и Osram — крупнейшие производители традиционных ламп, до недавнего времени — законодатели мод на рынке общего освещения. Они не просто так перекачивали деньги из лампового бизнеса в развитие инновационной технологии, обещавшей рано или поздно подорвать их основной бизнес. Они рассчитывали до поры до времени попридержать полу­ проводникового чужака, а впоследствии сами «оседлать» новое светодиодное на­правление, дабы избежать смены лидеров рынка при смене ключевой технологии в отрасли. Вполне возможно, им бы это удалось, если бы не непредсказуемые со­ бытия 2010 года.

Вторую большую категорию носите­лей светодиодных технологий составляют компании, специализировавшиеся на выпуске светодиодов для подсветки 1 млн долларов). Для сравнения: Osram OptoSemiconductor, крупнейшая компания из первого пула производителей, имела всего порядка 50 единиц подобного оборудования.

Ответ на вопрос «Зачем им столько?» — в стремительных темпах, которыми их рынок рос в 2009 году. Тогда сегмент подсветки мобильных гаджетов прибавил 45%, достигнув 3,4 млрд долларов, а сегмент подсветки стационарных экранов и мониторов вообще показал пяти­ кратный рост, дотянув до 2,75 миллиарда. Расширяя производственные мощности, компании второго пула рассчитывали, что ралли продолжится. Однако их ожидания не оправдались: за 2010 год рынок подсветки стационарных экранов под­рос всего на 5,3%, а «мобильной» и вовсе остался на прежнем уровне.

Производителям чипов и светодиодов из «подсветочного» пула пришлось срочно искать, чем загрузить свои избыточные мощности.

Смена лидеров
Светодиоды к тому времени сделали более чем серьезную заявку на роль источника света для общего освещения: к 2010 году световая отдача серийных изделий достигла 110-115 лм/Вт. Таким образом, по эффективности новые источники света превзошли лампы накаливания в 10 раз, а люминесцентные (в том числе так называемые энергосберегающие) — в 2-2,5 раза. Их цена при этом опустил ась до уровня 13 долларов за килолюмен. По данным Strategies Unlimited, именно за 2010 год, когда рынок подсветки практически встал, рынок светодиодного освещения увеличился на 44% — до 1,8 млрд долларов.

Этот рост привлек в нишу общего освещения игроков с рынка подсветки. Samsung LED, LG Iппоtеk и некоторые другие игроки из второго пула в новой для них сфере общего освещения оказались во многом успешнее «хозяев». Их козырями стало отлаженное крупносерийное производство. «Компаниям, которые работали на рынке подсветки, пришлось переориентировать лишние мощности на выращивание чипов для светотехники. А чтобы куда-то их сбывать, они стали в по­жарном порядке развивать собственные светотехнические программы, — расска­зывает Евгений Долин. — Так на рынке источников света для общего освещения появились, в частности, светодиоды Samsung LED. По параметру доллар за килолюмен они оказались вполне конкурентоспособны. Теперь эти светодиоды — хит продаж в Европе».

По некоторым данным, доля Samsung LED в сегменте светодиодов для общего освещения сейчас больше, чем у Philips Lumileds и Osram OptoSemiconductor вместе взятых. А самым крупным производителем светодиодов для общего освещения является молодая инновационная Сгее, из первого пула, как и Samsung LED, не имеющая «светотехнических корней». Ей же принадлежит технологическое лидерство в отрасли. Другими словами, случилось то, чего больше всего опасались ламповые гранды Philips и Osram: на рынке источников света произошла смена лидеров.

Помимо «подсветочников» на перспективный рынок общего освещения решили зайти и совсем случайные игроки: капиталы из многих стагнирующих после финансового кризиса отраслей потекли как в дорогую базовую стадию, так и в менее капиталоемкие этапы изготовления конечной продукции. Появление большой толпы производителей обрушило цены на рынке светодиодных чипов. А самих чипов и светодиодов стало чересчур много. «До 2010 года светодиоды никогда не были рыночным товаром. Их производи­ли только профессионалы и потребляли только профессионалы. Подсветка для экранов, сигнальные огни, общее освещение на начальной стадии развития этого рынка — это было даже не В2В, а М2М — Manufacture to Manufacture, — подчерки­ вает Евгений Долин. — Теперь же светодиоды стали чем-то вроде ширпотреба».

Это было бы полбеды, если бы не еще одно обстоятельство — на рынок источников света оказалась выброшена смесь из светодиодов разного назначения — «подсветочных» и предназначенных для общего освещения. Непрофессионал практически не в состоянии отличить одно от другого, а помочь ему некому: ни отраслевых стандартов качества, ни тестовых лабораторий, ни сертификационных центров, заключению которых можно было бы доверять, в молодой светодиодной отрасли еще нет. А ведь по большей части именно непрофессионалы стали делать конечный продукт — светильники со светодиодами, без труда выйдя на третий, самый «дешевый» уровень технологической цепочки создания светотехники со светодиодами.

Основной объем материальных активов (главным образом производственное оборудование) сосредоточен на стадии выращивания полупроводниковых структур и формирования на их основе чипов. Это наиболее капиталоемкий этап технологической цепочки, и окупается он намного медленнее остальных. Быстрее всего окупаются инвестиции в сборочные производства конечного продукта — светодиодной светотехники. Источники: данные некоммерческого партнерства производителей светодиодов и систем на их основе и компании «Оптоган».

В итоге светодиод как надежный и долговечный источник света в глазах потребителей оказался дискредитирован. «Массовый поток маломощных подсветочных светодиодов, изначально не предназначенных для применения в осветительных приборах, приводит к дискредитации идеи светодиодного света», — поясняет Юрий Дорожкин. Естественно, такая ситуация создает риски для много­ миллионных инвестиций, которые производители высококачественных «осветительных» светодиодов направляли и направляют на то, чтобы снижать цену своих изделий без ущерба для срока их службы и качества света.

Бум в сонном царстве
До России последствия обрушения цен на светодиодные чипы докатились в самый неудачный момент — именно тогда, когда в стране предпринимались попытки вырастить собственных производителей чипов.

Светодиоды пришли на российский рынок общего освещения гораздо раньше, чем надулся чиповый пузырь, — В 2006-2007 годах. Одними из первых их подхватили инженеры-электронщики из подмосковного Фрязино, до этого выпускавшие электронику и зарядные устройства для спецфонарей. Они создали компанию «Фокус» и стали делать светильники со светодиодами фирмы Nichia. «Мы выходили на рынок светодиодного освещения, когда его емкость была нулевой, — рассказывает Александр Романовский, директор по маркетингу компании «Фокус». — В светотехнике познаний ни у кого из нас не было. Специалистов по маркетингу и продажам тоже не было. Решения принимали интуитивно».

Среди первопроходцев были также казанская компания LEDEL и питерская «Светлана Оптоэлектроника». «В Европе в то время светодиодное освещение внедрялось уже повсеместно, в особенности в архитектурной подсветке. А у нас в России были только эпизодические проекты»,­ вспоминает Григорий Иткинсон, в то время генеральный директор «Светланы Оптоэлектроника».

В России инновационную технологию первым оценил сегмент промышленного освещения — крупные предприятия, располагавшие обширными площадями, которые нужно было освещать круглосуточно. Для этой категории потребителей решающим фактором стала возможность радикально снизить затраты на замену ламп. «Крупные предприятия вынуждены содержать специальные службы, единственная обязанность сотрудников которых­ каждый день ходить по территории предприятия и менять перегоревшие лампочки, — рассказывает Антон Булдыгин, руководитель отдела разработки светодиодных светильников компании «Световые технологии». — И это норма жизни для больших предприятий». При средней окупаемости светодиодных светильников того времени 7-10 лет крупные компании за счет обнуления эксплуатационных расходов могли отбить их всего за год-три.

В 2010 году ситуация на отечественном рынке светодиодов и светодиодных светильников изменилась кардинально — в сонном царстве начался настоящий бум. Во многом его спровоцировала активность государства — одним из основных пунктов повестки дня высшей политической власти стало энергосбережение. Был принят Закон об энергосбережении и энергоэффективности, в котором впервые были прописаны механизмы энергосервисных контрактов и принципы энергоаудита. На этой волне светодиод, главное преимущество которого — низкое потребление электроэнергии, стал героем дня. Государство также по­ пыталось организовать в сфере источников света нечто вроде технологического коридора — было объявлено, что с 2011 года будет введен запрет на производство ламп накаливания мощностью 100 Вт. В будущем власти пообещали наложить табу и на их 60-ваттные аналоги. В качестве замены «лампочкам Ильича» рассматривались именно светодиоды, а не компактные люминесцентные лампы, как в других странах, переходивших с ламп накаливания сначала на люминесцентные лампы и только потом на светодиоды .

Эти и другие события стали причиной взрывного роста внутреннего рынка светодиодов: по оценкам «Фокуса», его объем за 2010 год увеличился в три раза — с 40 до 120 млн евро. А в 2011 году, как подсчитали в «Оптогане», рынок вырос уже до 180 млн долларов.

Вход на падающей марже
Заработать на рынке, который растет на глазах, захотели многие, а низкий порог входа на третий уровень отраслевой пирамиды передела мало кого смог остановить. В итоге на национальный рынок вышли сразу несколько сотен (по некоторым оценкам — до 600) небольших и совсем мелких производителей светильников на светодиодах (для сравнения: осветительную технику на традиционных источниках света в нашей стране делают всего несколько десятков компаний). В большинстве своем это были случайные игроки. Они пытались брать низкой ценой и для этого использовали дешевые компоненты сомнительного происхождения, чаще всего китайские.

Это обстоятельство до сих пор портит реноме светодиода на национальном рынке и серьезно осложняет жизнь ответственным производителям — не­ большим компаниям, которые в период бума создавали выходцы из радиоэлектронной отрасли (к слову, первопроходцы национального рынка — «Фокус», «Светлана Оптоэлектроника» и LEDEL тоже имели радиоэлектронный бэкграунд). А им и без того оказалось сложно работать на незнакомом для них рынке светотехники: радиоэлектроники, будучи профессионалами в области полупроводниковых приборов, коим является светодиод, ничего не понимали в светильниках как рыночном продукте. Совершали маркетинговые ошибки, учились на ходу, но тем дороже следует ценить их заслуги — именно компании с радиоэлектронными корнями задали устойчивый рыночный тренд на светодиодную революцию.

Именно в конце того же 2010 года на рынок светильников вышел и «Оптоган». На старте проекта «Оптоган», основанный выходцами из Института им. А. Ф. Иоффе, позиционировал себя как носитель уникальных компетенций в сфере создания гетероструктур нитрида галлия и намеревался работать на рынке как производитель светодиодных чипов. Однако «они вышли на рынок как раз тогда, когда из Юго-Восточной Азии хлынули огромные объемы «избыточных» чипов и светодиодов, и ценовое давление оказалось слишком велико, — поясняет Евгений Долин. — Запусти «Роснано» этот проект на год раньше, «Оптоган», возможно, успел бы снять сливки со своих чипов».

В итоге оптогановцам пришлось делать сами светодиоды и на их базе налаживать выпуск светильников, то есть браться за то, в чем компетенций у компании не было. Однако в той ситуации это была единственно возможная схема, позволявшая заработать хотя бы на конечном продукте. «Мы были вынуждены развиваться по цепочке производства вверх. Потому что, имея всего три эпитаксиальных реактора, мы бы не смогли конкурировать с мировыми гигантами- производителями чипов, — объясняет Алексей Ковш, исполнительный вице-президент «Оптогана». — Теперь мы — самая маленькая в мире вертикально интегрированная компания (оборот «Оптогана» в 2011 году составил 20 млн долларов. — «Эксперт»), которая контролирует всю цепочку — вплоть до конечного потребителя».

Что касается производителей светотехники с традиционными источниками света, то эти достаточно крупные ком­пании поначалу предпочитали не замечать неказистые «светящиеся точки». Они при знали светодиоды только в 2011-2012 году, когда новые игроки, подхватившие инновацию, стали отъедать у них рынок. Первыми из этой категории созрели «Световые технологии», ведущий российский производитель «классического» света. В прошлом году компания разработала несколько десятков моделей светильников на основе светодиодов Nichia, Сгее, Samsung LED и LG Innotek. Второй по весу игрок рынка «классического» света, Boos Lighting Group, начинает развивать светодиодное направление только сейчас.

Между тем структура использующихся в нашей стране источников света такова, что в России светодиодам по идее должно быть проще прокладывать себе дорогу, чем в других странах. У нас им не приходится конкурировать с компактными люминесцентными лампами и противостоять люминесцентно-ламповому лобби (см. «Смерть российских ламп»). Им нужно вытеснять главным образом лампы накаливания. «Если в Европе на лампочки накаливания приходится всего 12 процентов всех источников света, то в России — больше 50 процентов, — утверждает Алексей Ковш. — А с лампочками накаливания конкурировать легко». Правда, большая часть лампочек, с которыми «легко конкурировать», сосредоточена в домохозяйствах — сегменте, где светодиодная революция еще не свершилась.

Что светит обывателям
Потребительский сегмент — самый крупный на рынке общего освещения (по обороту он составляет примерно 40% всего рынка). Тот факт, что граждане в подавляющем большинстве продолжают покупать привычные стеклянные колбы, ведущие игроки рынка светодиодного освещения расценивают как вызов. В ка­ком же обличье их светодиоды будут завоевывать жилища рядовых обывателей? На этот счет просматривается два альтернативных подхода.

Первый предполагает, что существующая концепция люстр и торшеров сохранится и с наступлением эры светодиодов. Под эту «установку» производители разрабатывают так называемые ретрофиты — светодиодные источники света, имеющие форму лампочек со стандартным цоколем, которые можно вкрутить в любимую люстру взамен традиционных.

Первыми ретрофиты начали создавать и осваивать в Японии и Соединенных Штатах. «В Америке еще в 1999-2000 годах было выдано огромное количество патентов на «ежики» — «лампочки» со стандартным цоколем, состоявшие из торчавших во все стороны пятимиллиметровых светодиодов», — рассказывает Евгений Долин.

Сегодня больше всех ретрофиты по­ купают японцы. В 2011 году в этой стране было продано более 24 млн штук из без малого 40 млн, реализованных по всему миру. Прогноз на 2012 год — 40 млн штук, что составит две трети мирового объема продаж. Цена нового источника света в Японии — более 27 долларов, но японцев это не пугает.

В Европе ретрофиты большой популярностью не пользуются. Хотя и здесь есть свои светодиодные «лампочки» высокого уровня. «Ретрофит компании Philips имеет форму грибочка, шляпка которого разделена на четыре дольки. В каждой дольке — желтые «глаза», как у стрекозы, — описывает Евгений Долин последнее поколение светодиодных «лампочек». — Это действительно хорошие источники света, они светят равномерно во все стороны. Торшер, к примеру, будет освещен весь — так же как с обычной лампой». Барьером для массового проникновения таких «лам­почек» является их цена — около 50 евро за аналог 60-ваттной лампы накаливания. Ожидается, что спрос на ретрофиты оживится, когда в странах ЕС они будут стоить 10 евро, а в США — 15 долларов.

Российский потребительский рынок пока ведет себя достаточно вяло. Сказывается, в частности, то, что многие продвинутые потребители, решившие попробовать первые появившиеся на рынке ретрофиты, испытали разочарование — светодиодные «лампочки» освещают помещение так, что светло только внизу, а потолок и верхние ярусы мебели остаются в темноте. Это ошибка производителей. Многие из них, особенно на первых порах, не учли, что светодиод, в отличие от традиционных ламп, является направленным источником света — он излучает свет только в одной плоскости.
Ретрофитный подход подкупает относительной легкостью своего внедрения. Однако ретрофиты никогда не позволят реализовать те широкие возможности управления освещением, которые дает светодиод. «Освещение можно будет сделать распределенным, рассредоточив маленькие светодиодные источники по всему помещению — откроется поле для огромного разнообразия дизайнерских решений, — уверен Антон Булдыгин. — Кроме того, появится свобода выбора — вы сможете осветить свои комнаты теплым или холодным светом, привнести в освещение желаемые цветовые оттенки, а также плавно приглушать или усиливать свет».

Подобные «опции», немыслимые в эпоху ламп, позволят ощутимо улучшить качество жизни. Но чтобы светодиодная революция могла развиваться по этому пути, потребителю должна стать доступна новая категория высокотехнологичной бытовой техники — готовые решения комплексных светотехнических систем, предназначенных для освещения жилищ.

Основной барьер для развития этой концепции — потребительские привычки, главным образом наша любовь к люстрам. «Чтобы эффективно использовать новый источник света, вы как потребитель должны сломать у себя в голове целый ряд стереотипов, — говорит Ан­тон Булдыгин. — К примеру, вы должны осознать, что сможете обойтись без люстры — светодиоды в таком количестве в одном месте просто не нужны».

Массовый приход светодиодов в потребительский сегмент ожидается в 2016 году. По оценкам Strategies Unlimited, объем мирового потребительского рынка светодиодной светотехники достигнет к 2016 году 14 млрд евро (для сравнения: объем светодиодного освещения в офисном сегменте к тому моменту составит 3 млрд евро). Российский потребительский сегмент, по оптимистическим оценкам Techart Reseach и компании «Оптоган», К тому времени дорастет до 120-200 млн евро.

Источник: Эксперт № 23 11-17 июня 2012

www.axiomasveta.com

Сравнение белых светодиодов с обычными источниками света

Поскольку изделия с белыми светодиодами становятся все более широко доступны, возникает вопрос выбора и сравнения новых продуктов. Как современные светодиодные изделия сравнить с обычным освещением на основании энергоэффективности, времени жизни, динамики изменения яркости, создаваемого светового потока и его распределения и качества цвета?

Энергоэффективность

Оценка энергоэффективности систем освещения начинается с эффективности источника света, но на этом не заканчивается. Дополнительные факторы, такие, как эффективность балласта или драйвера, оптические потери светильника и тепловые факторы также будут определять окончательную энергоэффективность любой системы освещения.

Эффективность источника

Для традиционных типов ламп эффективность источника (в пересчете на люмен на ватт, лм/Вт) измеряется в стационарных условиях при температуре 25°C окружающей среды. Эффективность источника не может быть измерена как для светодиодов, как и для традиционных ламп. Светодиоды выделяют тепло, когда работают непрерывно, что может значительно уменьшить их светоотдачу и эффективность. По этой причине, светодиоды прикреплены к радиаторам для отведения тепла от устройства, однако не существует «стандартного» или «референсного» устройства теплоотвода для светодиодов, усложняя измерения производительности и сравнение с другими источниками света.

Данные по световому потоку и эффективности, предоставляемые в паспортах на светодиоды, как правило основаны на измерениях при подаче очень короткого импульса тока (25 миллисекунд или меньше), который практически не изменяет температуру перехода (TJ) от базового значения 25°C. Условия измерения с коротким импульсом тока предотвращают значительный нагрев светодиода и, следовательно, приводят к более высоким показателям светового потока и эффективности, чем для условий непрерывной работы.

Чтобы лучше оценить реальную производительность, некоторые производители светодиодов предоставляют дополнительные данные для оценки значений светового выхода при ожидаемых рабочих температурах, отличных от Tj=25°С. Эти данные показывают, что световой выход светодиодов при Tj=75°C составляет примерно 85% -90% от номинального светового потока при Tj=25°C.¹ Эта оценка должна использоваться только в качестве общих указаний и не заменяет детальную оценку отдельных образцов светодиодной продукции.

Эффективность светильника

Нет более точного способа сравнить световой выход светодиодов с традиционными источниками света, чем сравнение эффективности одинаковых светильников с установленными в них источниками разного типа. Показатель, используемый для сравнения, называется эффективность светильника, выраженная в люмен на ватт (лм / Вт). На рисунке 1 представлены показатели эффективности для встраиваемого светильника, измеренные по методике тестирования изделий DOE CALiPER².

Эффективность светильника, как правило, ниже, чем эффективность источника, в связи с оптическими потерями, а в некоторых случаях, тепловыми факторами, влияющими на производительность источника (например, для светодиодов и люминесцентных ламп). Как показано на рисунке 1, эффективность светильника может варьироваться, даже при использовании одного типа источника света, из-за различий в оптических компонентах, эффективности балласта или драйверов управления, эффективности теплоотвода.

Рисунок 1. Сравнение эффективности для встраиваемого светильника со светодиодами, компактными люминесцентными лампами (CFL), флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL), галогенными и лампами накаливания (включая балласт, драйверы и тепловые потери, где это применимо). Лампы были протестированы в одном корпусе встраиваемого светильника. Источник: CALiPER.

Процедура тестирования фотометрических параметров, разработанная для светодиодных светильников (IESNA LM-79-08) также может быть использована для тестирования сменных светодиодных ламп, которые в своем составе имеют драйверы и теплоотвод. Помните, однако, что эффективность сменных светодиодных ламп, как и других чувствительных к температуре источников, например компактных люминесцентных ламп, будет зависеть от температурных условий в светильнике, в котором они установлены.

Деградация яркости

Все источники света снижают свою светимость по мере срока службы. Следовательно, большинство осветительных установок проектируется с учетом среднего (точнее, среднего или среднего для конкретного исполнения) светового потока лампы, а в критически важных приложениях — светового потока лампы в конце её жизни. В более широком смысле, при сравнении энергетической эффективности различных типов источников света и светильников, важно учитывать среднюю эффективность, или эффективность в конце срока службы, а не начальный световой выход.

Срок службы традиционных источников света определяется по моменту выхода их из строя, который происходит чаще всего при снижении светового выхода до, как правило, 40% для люминесцентных и металл галогенных ламп. Светодиоды могут продолжать работать еще долго после того, как их светоотдача падает ниже полезного уровня, поэтому, для определения срока службы принимается процент снижения светового выхода по отношению к начальному значению. В светодиодной индустрии, эти спецификации срока службы известны как L50 и L70, которые представляют оценку срока службы при достижении уровней 50% и 70% от исходного светового потока, соответственно.

В настоящее время среднее значение светового выхода для линейных высокоэффективных люминесцентных ламп может достигать от 95% до 97% от своего первоначального значения. Процессы деградация яркости светодиодов еще не так хорошо изучены, и для значений срока полезного использования на уровне L70, принимая зависимость изменения яркости линейной, можно считать уровень средней яркости около 85% от первоначального значения. Для достижения сопоставимых значений средней эффективности светильника в этом случае, светодиодные светильники должны иметь более высокую начальную эффективность, чем их люминесцентные или другие конкуренты. Таблица 1 показывает, как гипотетический светодиодный светильник с начальной эффективностью, равной эффективности светильника с высокопроизводительной люминесцентной лампой T8, даст более низкую среднюю эффективность и снижение чистой экономии энергии примерно на 12% (случай 1). Для достижения той же средней эффективности, светодиодная система должна иметь первоначальную эффективность примерно на 14% выше, чем для флуоресцентной системы (случай 2).

Таблица 1. Пример анализа средней эффективности светильника для Т8 люминесцентных и гипотетических LED-светильников

	Флуоресцентная Т8	LED Вариант 1	LED Вариант 2
Начальная светимость лампы	2850
Количество ламп	2
Итого начальная светимость	5700
КПД балласта	0,88
Система Первоначальные люмен	5016
Входная мощность системы, (Вт)	52
Начальная эффективность системы, (лм/Вт)	96
КПД светильника, (%)	85,6
Начальная эффективность светильника, (лм / Вт)	83	83	94
Средняя светимость лампы, (% от исходной)	97	85	85
Средняя эффективность светильника, (лм / Вт)	80	71	80

Необходимо помнить, что средняя мощность светового потока для люминесцентной или металл галогенной лампы измеряется на уровне 40% от номинального срока службы. Для высокопроизводительных люминесцентных ламп T8, номинальный срок службы лампы может варьироваться от 30000 до 46000 часов, что означает, что средний световой поток (и средняя эффективность светильника) наступит примерно через 12000 — 18000 часов. Основные производители светодиодных источников вообще претендуют на расчетный срок службы (L70), превышающий 50000 часов; фактическое время работы к моменту достижения средней эффективности светильника будет зависеть от конкретных светодиодных устройств, дизайна светильника и реальных условий эксплуатации. Отметим также, что срок службы в некоторых приложениях может оказаться меньше значения L70, декларируемого производителем, что требует тщательной оценки имеющихся данных деградации яркости для правильной оценки средней эффективность светильника.

Световой выход и распространение светового потока

Световой выход светодиода, его эффективность зависят от обеспечения необходимого теплового режима. Однако, необходимая площадь поверхности теплоотвода может ограничивать плотность установки, мощность и яркость светодиодов, особенно в компактных светильниках и сменных лампах. Например, сменная светодиодная лампа MR16 не может сегодня ни по дост

led-displays.ru