Восходящая звезда полупроводникового светодиода – о современных тенденциях светодиодного освещения рассказывает Е.В. Смолин Светорезерв 

Прошло почти двадцать лет с того момента, как впервые появились белые люминофорные светодиоды, и за это время данная технология стала лидирующей на рынке освещения. Сотни компаний инвестировали десятки миллионов долларов в это энергосберегающее направление, и, по самым скромным предположениям объем рынка в 2015 году составит 20 миллиардов. Фактически рынок светодиодного освещения оказался «Клондайком света» для инвесторов. Абсолютно иные принципы работы светоизлучающего полупроводникового диода произвели революцию на мировых рынках освещения. И за десять лет этот пришелец из далекой от освещения сферы не только усовершенствовался, но и стал уверенно оттеснять лампы накаливания. На сегодняшний день КПД светодиодов равен 60-70 %, что в 10 раз превосходит параметры классических лампочек накаливания, и он продолжает увеличиваться. И срок службы подобной лампы больше в десятки раз. Вследствие своей небывалой долговечности, экономичности, безопасности и неприхотливости этот новоявленный источник света стал основным конкурентом «классики».

В результате рынок, на котором более пятидесяти лет монополия принадлежала десяти крупным концернам, за несколько лет в буквальном смысле наводнили новые корпорации, решившие заработать на революционном «энергосберегающем тренде». И эффект не заставит себя ждать. В мире около 20% всей расходуемой энергии приходится на освещение, а результатом светодиодного прорыва будет уменьшение этих трат в два раза. А это два года освещения территории Китая или Европейского Союза.

Главный вопрос теперь в том, когда светодиоды в полной мере освоят потребительский рынок и их уникальными возможностями смогут пользоваться рядовые обыватели.

Когда они стали белыми

Технологии промышленного выпуска полупроводниковых источников излучения, одним из которых являются светодиоды, появились в 1960 годы. Именно тогда ученые и нобелевский лауреат Николай Басов открыли принцип действия полупроводникового лазера, а затем образовали отдельную "ветвь" микроэлектроники – оптоэлектронику. Вскоре был начат серийный выпуск технических полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, которые тоже производили видимый свет, но не обладали строгой когерентностью лазера.

Ощутимые результаты, отыгравшие роль в создании белого светодиода, получили ученые из института им. Йоффе и Жорес Алферов. Итогом его многосторонних исследований арсенида галлия стала возможность собрать многослойные сложные конструкции (гетероструктуры) из тоненьких пленок полупроводниковых материалов и во много раз повысить его светоотдачу.

В дальнейшем на основе этих гетероструктур стали выпускать сверхяркие светодиоды, пригодные для использования в светотехнике. Первой индустриальным выпуском красных сверхярких светодиодов занялась корпорация Hewlett-Packard. Немного позже на базе фосфидов, а также арсенофосфидов галлия были созданы желтые и оранжевые яркие диоды, которые стали использовать в автомобильной отрасли. Но все эти версии для общего освещения оставались непригодными. Для достижения заветного белого света необходимо было вычленить из спектра его синюю составляющую и получить сверхяркий синий светодиод.

Создали первый синий светодиод в 1970 году ученые группы Д. Панкова. Сотрудники лаборатории компании IBM приняли решение задействовать нитрид галлия, на основе которого впоследствии начали промышленный выпуск синих ярких светодиодов. Но из-за того, что КПД полученного диода был ничтожен, начальство лаборатории не оценило важности открытия собственных сотрудников. Десятки других лабораторий решили усовершенствовать изобретение группы Панкова, и на это были выделены огромные средства. Долгое время извлечь синий «свет» из нитрита галлия не удавалось ни одной из них, пока проблемой не занялись японские ученые. В середине 80-х профессор Акасаки из университета города Нагоя смог внедрить атомы магния в нитрид галлия, и увеличить КПД синих лабораторных образцов до 2%. Достижения профессора Акасаки пригодились только в 1995 году, когда молодой инженер из корпорации Nichia решил объединить их с идеями команды Алферова. Он смог образовать гетероструктуры из нитрида галлия и примесей магния так, как это ранее делал Йоффе, используя арсенид галлия.

И получил ошеломляющий результат – КПД, с которым синий светодиод на гетероструктурах нитрита галлия преобразовывал энергию в свет, равнялось 9%. А значит – путь, ведущий к белому светодиоду, оказался открыт. Еще одной задачей было подобрать правильный состав люминофора (химической субстанции, способной излучать поглощенный от кристалла свет). Ученые хотели добиться, чтобы определенная часть синего излучения трансформировалась в желтый свет, а остальная проходила через люминофор без какого-либо взаимодействия. Смешение этих двух частей должно было образовать белое свечение. Так как компания Nichia на тот момент занимала близко четверти мирового рынка люминофоров, то Накамуре для его работы оказались доступны наилучшие в мире люминофоры. И именно ему в 1996 году удалось первому создать белый светодиод. Мир науки по достоинству оценил вклад обоих японских ученых в разработку диодов и в 2014 году они были награждены нобелевской премией.

Путь к совершенству

Следующие десять лет основной задачей нескольких десятков компаний, которые увидели будущее за светодиодами, было увеличение светоотдачи – важнейшего параметра эффективности для источника света. Этот параметр показывает, какой силы световой поток даст подведение к источнику одного ватта электрической мощности. Самые первые образцы имели такие же индикаторы, как обычные лампы накаливания - 20 лм/Вт. При этом стоимость была чудовищной - около 200 долларов надо было отдать за килолюмен (1000 лм) производимого светового потока. Тогда как стоимость обычной лампы накаливания была 0,33 доллара за один килолюмен, а люминесцентной – 0,6 долларов за килолюмен. Конечно, такая стоимость препятствовала их использованию в сфере общественного освещения, но они оказались востребованы в других областях. Оценив их надежность, большой срок эксплуатации, небольшие размеры и простую адаптацию к разноплановым конструктивным выполнениям, первые белые светодиоды стали использовать в автомобильной промышленности – например, в фарах дорогих автомобилей; применять в системах автономного или аварийного освещения – сигнальных маячках, мобильных телефонах, шахтерских фонарях или навигационных огнях. И стоимость окупалась их надежностью и долговечностью. Но изготовители не оставляли попыток найти новые способы удешевления процесса взращивания гетероструктур нитрида галлия, а также пути увеличения светоотдачи данного новейшего источника света. И постепенно за счет подбора эффективных способов культивации слоев нитрида галлия, образующих структуры большой степени чистоты, удалось добиться серьезных результатов. В частности, успехом увенчались попытки профилировать структуру полупроводникового кристалла – ее теперь делали неоднородной, а не гладкой. В это же время химические компании совершенствовали свои люминофоры, стараясь минимизировать потери излучения. Подобные усилия дали результаты - уже к 2007 году светодиоды уже могли составить нешуточную конкуренцию любому виду традиционных ламп. Теперь их световую отдачу можно было сопоставить с отдачей люминесцентных ламп, и она составляла 70–80 лм/Вт. Однако стоимость их оставалась все еще высокой – около 45 долларов за один килолюмен. По остальным показателям светодиоды опережали классические источники света.

Действительно ли светодиоды лучше всех?

Ведущие страны сразу разглядели плюсы светодиодной технологии, и создали для нее программы государственной поддержки. Например, бюджет США в этом направлении за 2010 год составил 140 миллионов долларов. Более того, было решено вывести из эксплуатации низкоэффективные источники света, и постепенно заменить их энергосберегающими. Многие страны прекратили выпуск обычных ламп накаливания.

А тем временем производители светодиодов не оставляли усилий по совершенствованию технологии. Им удалось добиться светоотдачи в размере 160 лм/Вт, и теперь светодиоды по своей эффективности превзошли даже натриевые лампы ДНаТ высокого давления. На тот момент это были самые энергоэффективные из существующих традиционных источников света, с отдачей 150 лм/Вт. Но это еще не предел. Ведущему производителю светодиодов и светодиодных чипов, американской компании Cree удалось добиться рекордной величины световой отдачи – около 254 лм/Вт. А теоретическим пределом для белых светодиодов считается близко 300 лм/Вт.

По словам Ю. Дорожкина, директора продаж компании Cree в западноевропейском регионе, лабораторный результат доступным на рынке становится через два-три года. Но с достижением все более высоких ступеней световой отдачи специалистам приходилось пересматривать в сторону увеличения и пороговый предел световой отдачи диодов белого цвета– в 2005 и в 2010 годах.

Компания Cree инвестировала в технологию 10% своего оборота, и это составляет около 100 миллионов долларов.

Одновременно с прогрессом в их эффективности происходил процесс удешевления светодиодов – цена понизилась до 4 долларов за килолюмен. Цена перестала быть запредельной, и почти сравнялась с расценками на энергосберегающие люминесцентные лампы. Знатоки рынка утверждают, что очень скоро цена опустится и до 2 долларов.

Факт того, что классические лампы неумолимо вытесняются светодиодами, не для кого не стал неожиданностью. Это вполне закономерное явление, и процесс продлится до тех пор, пока вся сфера освещения не заменится на более экономичную, более надежную и миниатюрную по размерам. Похожие процессы наблюдались в радиоэлектронной отрасли, когда радиолампы заменили на транзисторы. А не так давно такая же революция случилась в сфере бытовой электроники, когда телевизоры с электронно-лучевыми лампами вытеснили жидкокристаллические дисплеи.

Аналитики полностью согласны с инженерами. По утверждению ведущих светотехнических экспертов из Института Света российской академии наук, каждый год рынок инновационного освещения продолжит увеличиваться на 35 %, а к 2016 году объем его будет составлять 40 млрд. Причем на долю светодиодов придется 40% всего рынка источников света. А к 2020 году объем рынка увеличится до 65 млрд., а доля до 60 %.

Те, кто просчитался

Поначалу на светодиодные технологии поставили ставки большое количество изготовителей светодиодных чипов и собственно светодиодов, поэтому инновационный источник света превратился чуть ли не в ширпотреб. Но при этом не все смогли просчитать риски и предвидеть будущее.

Компании, занимающиеся светодиодными технологиями, делились на две категории. В первую вошли производители, которые изначально планировали выпускать светодиоды для всеобщего освещения. К ним можно отнести американскую компанию Cree - автора маленького стартапа, который увенчался успехом. Cree, вложившая все силы в стартап в конце 80-х годов, сейчас стала мировым лидером в сфере изготовления светодиодов, предназначенных для всеобщего освещения. По заказу этой компании при Университете Северной Каролины технологией получения структур нитрида галлия занимались сотрудники института им. Йоффе, и справились с задачей на отлично. В свою очередь, на сверхярких светодиодах сконцентрировала свое внимание и все известные компания Европы, Азии и Америки, конкуренция на этом рынке растет год от года. До начала 2000-х годов единственной нишей этих производителей была архитектурная подсветка городских построек – первая сфера применения светодиодов общего освещения. Там они быстро завоевали доверие благодаря долговечности и надежности.

Сюда же можно отнести и фирмы, которые специализировалась на светодиодах для информационных табло.

Philips и Osram, эти основные производители традиционных устройств освещения, до недавних пор оказывали огромное влияние на рынок всеобщего освещения. И они в свое время решили попридержать развитие технологии светодиодного «пришельца», чтобы потом победно захватить это направление и остаться безусловными лидерами на рынках. Для этого они понемногу перекачивали средства из ламповой технологии в инновационный проект, понимая, что скоро ламповому бизнесу придет конец. И они почти все предусмотрели, пока их планы не поломали события, произошедшие в 2010 году.

Ко второй категории обладателей светодиодными технологиями можно отнести те компании, которые наладили выпуск белых светодиодов для подсветки жидкокристаллических экранов мониторов, мобильных телефонов, телевизоров и т.д. Это LG Innotek, Sharp, Samsung LED и другие. По масштабности сфера подсветки для стационарных экранов и мобильных устройств превосходит все остальные направления, где использовались белые светодиоды, и этот пул оказался прибыльнее и перспективней первого.

Эти две категории не соприкасались до конца 2000 года, поскольку их светодиоды и чипы выпускались для разных сфер применения. Надо отметить, что все эти компании обзавелись вполне серьезными производственными мощностями. Основные инвестиции приходились на базовый, довольно таки капиталоемкий этап всей технологической цепочки – выращивание полупроводниковых гетероструктур, а также сборка самих светодиодных чипов. И хоть инвестировали обе категории компаний, те, что вышли на рынок подсветки, увеличивали свои активы гораздо быстрее. Известно, что только на протяжении 2010 года в Китае, Японии, Южной Корее, Малайзии и Таиланде в сопутствующее оборудование и эпитаксиальные реакторы для производства светодиодных чипов было инвестировано более 8 млрд. долларов, а это не менее двух третей всех капиталовложений в общемировую светодиодную индустрию на тот период. Таким образом, у компании Samsung LED насчитывалось 640 эпитаксиальных реакторов, по 1 миллиону долларов за каждый. Чтобы понимать размах, достаточно для сравнения взять компанию Osram OptoSemiconductor, крупного производителя, у которой наличествовало всего 50 единиц такого оборудования. Чтобы понимать, зачем же им было надо столько дорогостоящего оборудования, стоит отметить стремительные темпы развития рынка в 2009 году. В этом году сегмент подсветки мобильных устройств вырос на 45%, достигнув цифры 3,4 миллиарда долларов, а сегмент светодиодов для подсветки стационарных мониторов и экранов увеличился в пять раз, составив 2,5 миллиарда. И компании продолжали наращивать производственные мощности, надеясь на продолжение роста. Но, как оказалось, просчитались: в 2010 году сегмент мобильной подсветки не увеличился, а рост рынка подсветки стационарных экранов составил всего 5, 3%. И перед компаниями встал вопрос, чем же загрузить простаивающие мощности.

Смена лидерства

К 2010 году светодиоды вышли на лидирующую роль в сфере общего освещения – световая отдача серийной продукции достигла 115 лм/Вт. И теперь светодиоды по эффективности окончательно превзошли все стандартные лампы накаливания десять раз, а люминесцентные и энергосберегающие – в 2,5 раза. А стоимость килолюмена составила на тот момент 13 долларов. 2010 год оказался переломным, так как рынок подсветки практически замер, а рынок светодиодного освещения вырос на 44%, и достигнул 1, 8 миллиардов.

Рынком общего освещения теперь заинтересовались корпорации с рынка подсветки. И сразу же стали успешнее «хозяев» - главными козырями Samsung, LG и других стало отлаженное серийное производство. Они переориентировали свои лишние мощности на производство чипов для светотехники, причем для увеличения рынка сбыта им пришлось начать собственные светотехнические программы. Таким образом, на рынок вышла компания Samsung, со своими LED светодиодами. С ценой доллар за килолюмен ее продукция оказалось весьма конкурентоспособна, и вскоре эти светодиоды стали хитом продаж даже в Европе. По статистическим данным, доля Самсунг LED в секторе светодиодов общего освещения оказалась больше, чем у Osram OptoSemiconductor иPhilips Lumileds вместе взятых. А пальму первенства по-прежнему держит молодая инновационная и амбициозная компания Cree, которая и вовсе не имела светотехнических «корней». Также ей принадлежит и технологическое лидерство в этой сфере. А старые корпорации Philips и Osram оказались на вторых ролях, и потеряли звание лидеров. Кроме того, на рынке появились и случайные игроки – они изымали капиталы из упадочных отраслей, чтобы вложить их в перспективную сферу общего освещения. Причем деньги были направлены и на создание дорогостоящей фундаментальной стадии, и на не такие затратные стадии производства конечной продукции. Все эти факторы буквально обвалили рынок светодиодных чипов. Продукции стало слишком много – это касалось и светодиодов, и чипов. И если раньше они считались высокотехнологичным товаром, и их делали исключительно профессионалы для профессионалов, то теперь их выпускал кто угодно, и они стали своего рода ширпотребом.

Но основная проблема была заключена не в этом. Свою роль сыграло еще одно печальное обстоятельство – на рынок попала мешанина из светодиодов совершенно разного назначения – и подсветочных, и общего назначения от самых разных изготовителей. И если не обладать специальными знаниями, то разобраться в этих тонкостях довольно сложно. И помощи ждать не от кого: отрасль настолько молода, что нет никаких тестовых лабораторий, никаких сертификационных организаций, никаких стандартов качества, ни специалистов, мнению которых можно было бы довериться. А конечный продукт – светодиодные светильники, выпускают непрофессионалы, которые заполонили рынок своими дешевыми с точки зрения технологической цепочки товарами. Вследствие этого светодиод как безотказный и качественный излучатель света, оказался отчасти дискредитирован. Рынок задыхался под неимоверным количеством маломощных подсветочных светодиодов, которые вовсе не предназначены для осветительных приборов. И это вводило потребителей в заблуждение, дискредитируя идею светодиодного света. Более того, подобная ситуация формировала риски для долгосрочных инвестиций, которые нужны для удешевления высококачественных осветительных светодиодных ламп, без ущерба для собственно качества света и срока их службы.

Он пришел

Обрушение цен на светодиоды для России оказалось не слишком своевременным. В тот момент страна как раз пробовала создать собственных производителей светодиодных чипов. Интерес к светодиодам возник еще в 2006 году, когда инженеры-электронщики фирмы «Светорезерв» из Зеленограда, что в Подмосковье, перепрофилировались, и вместо выпуска зарядных устройств и электроники стали делать светильники, используя светодиоды японской компании Semileds. Емкость рынка в те времена была нулевой, и о светодиодах было известно мало. Решения тогда принимались ситуативно, не прибегая к советам профессионалов маркетинга и продаж.

Еще одним пионером в этой сфере можно было назвать казанскую фирму LEDEL и «Светлану Оптоэлектронику» из Питера. Вот и все по сути проекты. А в Европе светодиодное освещение уже тогда применялось повсюду, и особенно в подсветке архитектуры.

Однако от неумолимого прогресса никуда не денешься, и первыми решили прибегнуть к промышленному светодиодному освещению крупные предприятия, которым надо было круглосуточно освещать огромные производственные площади. Для них важным фактором оказался продолжительный срок службы. Ведь при замене всех ламп на светодиоды, затраты снижались в несколько раз. Ранее часть средств уходила на содержание специальных бригад, которые целыми днями обходили производственные помещения и меняли перегоревшие лампы. И это было нормой для крупных предприятий. В силу того, что средняя окупаемость светодиодных ламп того времени составляла 7-10 лет, то крупные компании могли отбить затраты на них за несколько лет, обнулив прежние расходы на эксплуатацию.

К 2010 году российский рынок светодиодов и светильников с их использованием изменился до неузнаваемости. Случился настоящий бум на энергосберегающие технологии, и во многом это обусловила активность государства. В силу вступили законы о принципах энергосбережения и энергоэффективности, и в них впервые прописали принципы энергоаудита и механизмы так называемых энергосервисных контрактов. И в силу своего основного преимущества – минимального потребления электроэнергии, светодиод оказался лучшей альтернативой. В России тоже решили ввести технологический коридор и, начиная с 2011 года постепенно вывести из употребления стандартные лампы накаливания мощностью сто ватт. А потом та же участь должна постигнуть и 60-ваттные аналоги. И заменить стандартные лампочки должны именно светодиоды, без буферного применения люминесцентных ламп, как это происходило в европейских странах. Все вышеперечисленное стало причиной бурного развития внутреннего рынка светодиодов и чипов: по подсчетам «Светорезерв», объём его за год возрос с сорока до ста двадцати миллионов - в три раза. А в следующем, 2011 году, рынок дотянул до отметки в 180 миллионов долларов.

Зайти на падающей марже

Растущий на глазах рынок оказался привлекательным для многих игроков, и даже низкий порог попадания на третий эшелон отраслевой пирамиды передела никого не смутил. В результате на национальный рынок выступили сразу несколько сотен (около 600) мелких и небольших производителей светильников со светодиодами. Чтобы сравнить: на традиционных источниках продукцию производят всего пара десятков подобных компаний.

Все эти мелкие компании были настроены наводнить рынок дешевой продукцией и использовали для нее в основном китайские комплектующие сомнительного качества. Этот подход серьезно подорвал реноме светодиодного освещения на российском рынке, и весьма осложнил ведение бизнеса ответственному производителю со знанием радиоэлектроники. К таким можно было отнести и «Светорезерв», и LEDEL, и «Светлану Оптоэлектронику». Фирмам и без того было сложно развиваться на чуждом им рынке светотехники: ведь радиоэлектроники и специалисты по полупроводникам, коим является светодиод, мало что понимали в продвижении светильника как продукта рынка. Им приходилось учиться на ходу и совершать все возможные маркетинговые ошибки, и поэтому их заслуги весьма ценны – ведь именно такие компании задали движение в направлении светодиодной революции.

В конце 2010 года на рынке появился еще один игрок – «Оптоган». Компанию основали бывшие сотрудники института им. Йоффе, и изначально она позиционировала себя как держатель уникальной компетенции в узкой сфере созидания гетероструктур нитрида галлия, планировала производить и выпускать на рынок светодиодные чипы. К сожалению, они пришли на собственные рынки именно в тот неудачный момент, когда с рынков Юго-Восточной Азии стали поступать огромные объемы излишков светодиодов и чипов, и не справились с ценовым давлением. Запустить они на год раньше, то возможно, успели бы подняться на производстве собственных чипов. В результате сотрудникам компании пришлось производить только светодиоды, но и наладить выпуск светильников на их основе, то есть делать то, что не находилось в их компетенции. К сожалению, это был единственный вариант заработать на конечном продукте, других возможностей уже не было. Ведь в их распоряжении было всего 3 эпитаксиальных реактора, и с такими мощностями они никак не смогли бы составить конкуренцию мировым гигантам. Поэтому им пришлось развиваться по цепочке вверх, и в итоге они оказались самой малой на планете вертикально интегрированной компанией. А оборот компании «Оптоган» еще в 2011 году был всего 20 миллионов долларов. Но зато они гордятся возможностью контролировать всю цепочку – от производителя до конечного потребителя.

Надо сказать, что крупные производители светотехники на традиционных источниках поначалу полностью игнорировали эти малопонятные светящиеся точки. А "заметили" светодиоды только тогда, когда поняли, что инновация начинает отхватывать у них рынок сбыта. Первыми сдались «Световые технологии», известный российский производитель ламп на классическом свете. Не так давно компания разработала пару десятков различных моделей светильников с использованием новейших светодиодов таких изготовителей, как Samsung LED, Semileds, Nichia, Cree и LG Innotek. Boos Lighting Group - вторая по весу компания, стала использовать светодиоды в своей продукции только сейчас. Но даже несмотря на запоздание, строение использующихся в России источников света предполагает, что светодиоды быстрее проложат себе путь, чем в европейских странах. А все потому, что в России нет люминесцентно-лампового лобби, и никто не препятствует появлению на рынке светодиодов. Фактически, основная цель лишь вытеснить неэкономичные и ненадежные лампы накаливания.

К сведению: в Европе на лампы накаливания приходится только 12 % рынка, а в России это показатель больше 50% процентов. Таким образом, до среднестатистического жителя «светодиодная революция» до сих пор не добралась. Учитывая подорожание электроэнергии, есть смысл постепенно выводить из домохозяйств неэкономичные лампы накаливания. Поэтому вытеснить их будет легко.

Перспективы для обывателей

Потребительский сегмент является самым обширным и перспективным в рынке совокупного освещения (оборот там составляет 40% всего рынка). И тот факт, что жители продолжают приобретать давно устаревшие и ненадежные стеклянные колбы, можно расценивать как некий вызов. Как же светодиодам завоевать жилища простых обывателей? Существует два альтернативных подхода к этой проблематике.

Первый заключается в том, что скорее всего, существующая концепция внешнего вида люстр и настольных и потолочных светодиодных ламп еще долго будет востребованной, и легко может быть сохранена и во времена светодиодов. Под данную установку разработаны специальные ретрофиты – это светодиодные источники света, по форме похожие на лампочки, и имеющие цоколь для вкручивания вместо ламп накаливания. Ретрофиты появились в Японии и США, а сами лампочки были похожи на ежей с торчащими в разные стороны пятимиллиметровыми светодиодами и типичным ламповым цоколем. Японцы и теперь с удовольствием приобретают ретрофиты – например, в 2011 г. в стране приобрели 24 миллиона ретрофитов, а всего по миру их реализовали 40 миллионов штук. А в 2012 году японцы купили 40 миллионов штук, а это две трети мирового сбыта ретрофитов. И хоть цена на них кусается и составляет 27 долларов, японцев это не смущает.

А вот в Европе ретрофиты не популярны. Хотя там тоже можно приобрести светодиоды именно в форме лампочки накаливания. Например, ретрофит компании Филлипс похож по форме на гриб, со шляпкой из четырех долек. В каждой дольке есть «глаза стрекозы". Невзирая на то, что это хорошие, равномерно освещающие пространство источники света, препятствием для их повсеместного внедрения является их цена. Она составляет 50 евро за эквивалент классической 60-ватной лампы. Возможно, спрос на ретрофиты увеличится, когда они подешевеют до 10 евро в Европе, и до 15 долларов в США.

В России же потребители пока не активны. Сказалось на спросе то, что некоторые продвинутые покупатели, которые решили испробовать в деле ретрофиты, были разочарованы – для некоторых ламп светодиодные источники не подходят. Ведь получается, что свет падает только вниз, а вот потолок и мебель оказываются неосвещенными. Это просчет производителей. Некоторые из них поначалу не учли, что в отличие от лампочек накаливания светодиод является направленным источником освещения и имеет свою плоскость излучения.

За ретрофиты выступает сама легкость их внедрения. Но тогда широкие возможности светодиодов будут реализованы не в полной мере. Ведь вся прелесть светодиодов в том, что их можно располагать по всему помещению, и тем самым разнообразить и улучшать любое дизайнерское решение. Также есть возможность освещать помещение теплым или прохладным светом, выбирать разнообразные оттенки, и кроме того, плавно усиливать или приглушать свет. Подобные возможности, несомненно, могут улучшить качество жизни, и создать более неординарную атмосферу. Для того, чтобы светодиодная революция стала возможной, потребителям должна, наконец, стать доступна инновационная категория высокотехнологичной электротехники – уже готовые светодиодные системы, комплексно освещающие жилища.

Препятствием для этого служат застарелые потребительские привычки, особенно всеобщая любовь к люстрам. И чтобы перейти на новый уровень, надо сломать целый ряд укоренившихся стереотипов. Например, вообразить, что вместо люстры в квартире много разбросанных источников света, которые освещают гораздо больше пространства.

Массовое внедрение светодиодов на потребительский рынок прогнозируют к 2016 году. Расчеты Research Strategies Unlimited international показывают, что к этому году предположительный объем потребительского рынка в сегменте светодиодной светотехники достигнет 14 млрд. евро. Офисный сегмент будет равен 3 млрд. евро. А на долю потребительского сегмента России, по самым оптимистическим прогнозам, придется до 200 млн. евро

Основные преимущества светодиодов

Кардинальное отличие светодиода от спектра солнечного света или ламп накаливания заключается в его монохроматическом спектре, и пока никаких данных о его отрицательном воздействии не обнаружено. Ток в светодиоде полностью преобразуется в световое излучение, без так называемых паразитных потерь, и при этом он очень мало нагревается. Использование светодиода позволит снизить затраты на электроэнергию до колоссальных 87 процентов. Кроме того, это низковольтный прибор, а это значит, что он безопасен. Очень больших похвал заслуживает его прочность и даже антивандальность – его невозможно вывести из строя при помощи механических повреждений. Эта лампа не нуждается специальной утилизации, и не выделяет вредных веществ. Окупаемость светодиодов сейчас составляет 2,5 – 3 года, но только при условии, что меняется то, что уже изжило свой ресурс.

Применять надо умеючи

Все недостатки светодиодов – это результат неправильного и неумелого применения.

1. Если срок службы блока питания светодиодных ламп оказался меньше заявленного, то дело не в нем самом, а в не доведенной до нормального уровня компонентной базы.
2. Неудобство применения в существующих лампах. Однако новые источники требуют нового подхода.
3. Эффект засветки. Сейчас происходит процесс разработки новых светильников, использующих отраженный свет.
4. Старение пластика в устаревших лампах при использовании светодиодных ламп. К сожалению, проблема качества пластика может быть решена только изготовителями.
5. Качество напряжения не позволяет ощутить все преимущества светодиодов.

Из этого следует, что даже применяя светодиоды в светильниках высшего и среднего ценового сегмента, мы используем их не на 100% их возможностей. Поэтому основная масса потребителей не ощущает всего потенциала этого изобретения.

Однако светодиодные источники уже верой и правдой служат потребителям:

• на кухне (освещение духовок, микроволновок и холодильников);
• в настольных лампах;
• в декоративных гирляндах;
• в подсветке лестниц;
• во вспомогательных приборах (фонарики)

Производителям светодиодов удалось добиться существенного прогресса на пути увеличения эффективности и сокращения стоимости их продукции. Однако еще немало придется сделать в этом направлении, дабы светодиодная технология получила еще более широкое распространение. Производители не прекращают оптимизировать технологические процессы, намереваясь снизить стоимость продукции и увеличить общую производительность. Эксперты полагают, что на следующем важном этапе совершенствования теперешней светодиодной технологии появятся новые функциональные возможности за счет еще большего интегрирования функций в кристалле, а также редуцирования цепочки поставок. В недалеком будущем предполагается также освоить такие прорывные технологии, как например, квантовые точки и GaN-on-Si (или нитрид галлия с кремнием). Нанотехнологии станут востребованными в более отдаленном времени. Мнения, которые во многом существенно различаются, сходятся лишь в одном – что на уровне системы и компонентов существует необходимость более обширного функционала. При всем том до сих пор так не сделан выбор альтернативы люминофору – или кремниевая, или нанотехнология, или же квантовые точки.

Вероятно, важным технологическим изменением, которое сможет оказать существенное влияние на рынок светотехники, может стать пересматривание привычного подхода к размежеванию систем на отдельные компоненты, что даст возможность сократить цепочку поставок. Одним из решений данной проблемы может выступить оптимизация уже существующего подхода, который в теперешнее время разъединяет отрасль по основным направлениям, таким как модули, корпуса, кристаллы и светильники. К слову, уже существует проект, финансируемый Департаментом энергетики США, по которому американская компания Lumileds начала работу над созданием инновационного гибридного модуля с теплым свечением для умного освещения городов и зданий.

Дата размещения: 11.11.15