NE_S0_2010.pdf

СОДЕРЖАНИЕ

+ СВЕТОТЕХНИКА

СВЕТОТЕХНИКА

№0 (1), 2010 г.

Тенденции современной полупроводниковой светотехники

Валерий Манушкин ....................................................................................................3

Приложение к

информационно-техническому

журналу

Краткое руководство по выбору осветительных светодиодов

Игорь Елисеев ............................................................................................................6

Учредитель – ЗАО «КОмпэл»

Светодиоды-долгожители: правда или мистификация?

Алексей Васильев ...................................................................................................10

Издается с 2010 г.

Мировой рекорд Cree: 160 люмен на Ватт

Сергей Миронов ......................................................................................................13

Свидетельство о регистрации:

пИ № ФС77-19835

Теплоотвод в светодиодных осветительных системах: решения Fischer

Сергей Свитнев ........................................................................................................17

Фокусируя свет: оптика от Carclo

Александр Балашов ................................................................................................21

Редактор:

Геннадий Каневский

vesti@compel.ru

Выпускающий редактор:

Анна Заславская

Редакционная коллегия:

Андрей Агеноров

Евгений Звонарев

Сергей Кривандин

Александр маргелов

Николай паничкин

Борис Рудяк

Илья Фурман

Дизайн, графика, верстка:

Елена Георгадзе

Владимир писанко

Евгений Торочков

Распространение:

Анна Заславская

Электронная подписка:

www.compeljournal.ru

Отпечатано:

«Гран при»

г. Рыбинск

Тираж – 1500 экз.

Подписано в печать:

15 декабря 2010 г.

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ +СВЕТОТЕХНИКА №0 (1), 2010

ОТ РЕДАКТОРА

Уважаемые

читатели!

Рад представить вам пилотный

выпуск приложения к журналу

«Новости электроники» – «НЭ +

Светотехника». И сразу скажу –

это будет не столько приложение

(несмотря на внешнее сходство

двух изданий), сколько отдель-

ный ежеквартальный журнал.

полупроводниковая свето-

техника – бурно развивающая-

ся отрасль, но помимо этого, у

нее есть одна особенность: она

стала модной, со всеми плюсами

(дополнительные инвестиции)

и минусами (многочисленные

спекуляции на тему осветитель-

ных светодиодов). Несомненно,

смена типа источников света и

всей философии освещения на-

зрела. Но мы в своем журнале

постараемся быть корректными

и конкретными: будем писать

о новых и существующих из-

делиях, сравнивать различные

решения, давать практические

рекомендации. Как поставщик

осветительных светодиодов и

всей «обвязки» для их примене-

ния, компания КОмпэл пред-

ставляет на российском рын-

ке продукцию таких серьезных

производителей, лидеров отрас-

ли, как Cree (светодиоды и све-

тодиодные модули), Mean Well,

Inventronics, EagleRise, Glacial

и TDK-Lambda (модульные ис-

точники питания для светоди-

одных осветительных систем),

Ledil, Carclo и Khatod (вторич-

ная оптика), Elumina и AcTec

(контроллеры светодиодных мо-

дулей), Fischer (радиаторы).

линейка поставок будет расши-

ряться. мы с удовольствием вы-

слушаем ваши предложения по

ее расширению.

Тематический план «Нэ+Све-

тотехника» только формиру-

ется, и мы приглашаем актив-

но участвовать в этом процессе

инженеров-светотехников, спе-

циалистов по светодиодам, пред-

ставителей кафедр светотехники

ВУЗов.

по всем вопросам, связанным

с полупроводниковой светотех-

никой, вы можете обращаться к

нашим инженерам Сергею Ми-

ронову и Александру Балашо-

ву. Их контактный e-mail: svet.

msk@compel.ru.

С уважением,

Геннадий Каневский

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ +СВЕТОТЕХНИКА №0 (1), 2010

ОБЗОРЫ

СВЕТОТЕХНИКА

Валерий Манушкин (г. Москва)

Тенденции

современной полупроводниковой

свеТоТехники

ности светодиодов, причем взятой из их

«даташитов». Надо отметить, что даже

с профессиональным подходом к про-

ектированию светильника потери могут

составить 30...60%. Конечно, речь идет

об изделии, у которого издержки про-

изводства снижены до минимума. Од-

ним словом, заявление о том, что «наш

светильник имеет эффективность в 100

лм/Вт», нужно, как минимум, пере-

проверить, поскольку эти данные либо

чрезвычайно завышены, либо изделие

настолько дорогое, что попросту никог-

да не окупится.

Бесспорно, на рынке существуют

модели LED-светильников (офисных

и уличных), имеющие оптимальное со-

отношение цены и качества. Сейчас их

мало, но в продаже регулярно появля-

ются светодиодные изделия, где явно

виден профессионализм разработчиков,

а параметры, перепроверенные в лабо-

раториях, практически не расходятся

с данными производителя. Но повто-

рюсь – это редкие экземпляры.

Говоря о преимуществах LED-

технологии, стоит привести в каче-

стве примера пилотный проект Лос-

Анджелеса по тестовой эксплуатации

светодиодных продуктов на одной из

улиц города. Он наглядно показал ре-

зультаты по энергетической эффектив-

ности светодиодного освещения, ко-

торые были весьма впечатляющими.

Однако муниципалитет города наме-

ренно уменьшил в техническом задании

энергоэффективность через ограниче-

ние тока на светодиодах, установил ми-

нимальный уровень потерь в световом

потоке (пока это возможно только для

самых передовых и дорогих произво-

Сегодня на рынке светотехники происходят явления, которые случаются

раз в 50 лет, а то и реже. Несмотря на кризис, мы наблюдаем постоянный рост

объемов производства и потребления светотехнической продукции. Конечно же,

речь идет об осветительных светодиодах с их уникальными качествами:

долговечностью, низкими эксплуатационными расходами, малым энерго-

потреблением. С одной стороны, существуют (и развиваются) стандартные

белые светодиоды – сверхъяркие и мощные. С другой – на рынок выходят

абсолютно новые источники света: органические светодиоды.

П олупроводниковые источни-

Конечно же, любая новая техноло-

гия априори не может стоить дешево,

и, говоря о повсеместной замене тради-

ционных источников света на светодио-

ды, надо понимать, что с экономической

точки зрения это не всегда оправдано.

Не смотря на множественные технико-

экономические обоснования (ТЭО) вне-

дрения светодиодных светильников со

сроками окупаемости в период от 8 ме-

сяцев (!) до 1,5 лет, сейчас нет ни одно-

го, не подвергнутого сомнению. К сожа-

лению, любое подобное ТЭО имеет ряд

нюансов, апеллируя к которым (или

скрывая их) можно с легкостью сокра-

тить расчетный срок окупаемости в два-

три раза. Зачастую в формулу окупае-

мости не вносятся стоимость работ по

замене светильников, опор, проводки и

т.п. Есть еще масса нюансов, которые

используют недобросовестные произ-

водители светодиодных светильников.

Порой реальные параметры изделия не

отображаются: не учитываются потери

на блоке питания, во вторичной оптике

или рефлекторах, а также на защитных

колпаках или светорассеивающих мате-

риалах. Очень часто указывается све-

товая эффективность готового изделия,

равная суммарной световой эффектив-

ки света сегодня можно раз-

делить на две группы – неор-

ганические (традиционные) и

органические светодиоды. Две основные

сферы их применения – дисплеи и об-

щее освещение. Кончено же, нас боль-

ше интересует второй пункт, однако оба

сегмента рыка непрерывно оказывают

влияние друг на друга. Ключевым фак-

тором, влияющим на рост рынка полу-

проводниковой светотехники, является

стремление повысить энергоэффектив-

ность существующих решений в освеще-

нии – офисном и дорожном. Именно в

этих секторах сейчас идет активное вне-

дрение полупроводниковых источников

света.

LED

По официальным данным теорети-

чески максимально возможная световая

эффективность источника света может

составлять 600 лм/Вт. Но, как и ско-

рость света, она никогда не будет до-

стигнута. Практический предел для бе-

лого светодиода, по данным ученых,

составит в будущем 300 лм/Вт. Суще-

ствующие коммерческие образцы мощ-

ных белых светодиодов сейчас выдают

от 100 до 160 лм/Вт.

Сравнивая их с традиционными ис-

точниками света, мы видим, что сейчас

это наиболее перспективное направле-

ние, по световой эффективности давно

обогнавшее обычные и галогенные лам-

пы накаливания, обошедшее компакт-

ные люминесцентные лампы, линейные

«люмки» Т8, Т5, и в отдельных случаях

догнавшее даже такого монстра свето-

вой эффективности в светотехнической

индустрии, как ДНаТ (130 лм/Вт).

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ +СВЕТОТЕХНИКА №0 (1), 2010

ОБЗОРЫ

СВЕТОТЕХНИКА

дителей – Cree, Lumileds, OSRAM,

Niche ), а также ввел дополнительные

требования по сервисному обслужива-

нию и увеличил срок гарантии на све-

тильники. На мой взгляд, главный вы-

вод, который сделали руководители

проекта: эффект от внедрения светоди-

одных источников света заключается не

столько в снижении затрат на электро-

энергию, сколько в увеличении срока

эксплуатации систем освещения. Поэто-

му срок службы, ремонтопригодность и

простота замены компонентов светиль-

ника являются ключевыми моментами.

Кроме того, важным шагом на пути

внедрения светодиодного освещения

должна стать стандартизация светоди-

одных систем освещения. Пожалуй, сей-

час это самый большой камень преткно-

вения на пути повсеместного внедрения

полупроводниковых источников света:

этот вопрос не проработан до конца еще

ни в одной стране мира.

Стоит добавить, что еще одним клю-

чевым выводом вышеупомянутого про-

екта является требование по управ-

лению светодиодным светом, которое

появилось в перечне требований Лос-

Анджелеса. Например, использование

беспроводных технологий в уличных

светильниках открывает не только но-

вые возможности по их сервисному об-

служиванию, но и новые возможности

для передачи данных.

на более поздний старт, лабораторные

образцы OLED-структур в настоящее

время демонстрируют характеристики,

сравнимые с лучшими образцами све-

тодиодов мировых лидеров. Однако

здесь стоит отметить: в программе раз-

вития светодиодной промышленности,

разработанной американским департа-

ментом по энергетике (US DOE Solid

State Lighting Roadmap), прописана

стратегия, в которой OLED- и LED-

технологии рассматриваются не как

конкурирующие, а как взаимно допол-

няющие направления.

К основным различиям в первую оче-

редь стоит отнести низкую габаритную

яркость и гибкость. Именно это дает

преимущество OLED-технологиям перед

LED в системах общего освещения – на-

пример, офисного. LED-кристалл яв-

ляется сверхъярким точечным источни-

ком света, излучение которого легко и

без существенных потерь можно сфо-

кусировать с помощью внешней оптики

для получения необходимой диаграммы

направленности. Для создания LED-

светильника с распределенным диф-

фузным светом необходимо применять

различного рода рассеивающие кон-

струкции, в которых потери достигают

30...40%. В свою очередь, OLED-панель

уже является распределенным диффуз-

ным источником света, который нецеле-

сообразно фокусировать.

Таким образом, LED-светильники

выигрывают в секторе направленных

источников света, а OLED – в секто-

ре распределенных. Это также является

важным моментом в процессе отвода от

активной области тепла, которое неиз-

бежно выделяется из-за потерь в струк-

туре. В неорганических светодиодах

рабочие плотности тока достигают зна-

чений в десятки A/cм 2 , что при высоком

тепловом сопротивлении кристалл/кор-

пус и отсутствии внешнего теплоотвода

от корпуса светодиода (радиатора) при-

ведет к его перегреву, выходу из строя

или существенному снижению време-

ни жизни и эффективности. В OLED-

OLED

Органические светодиоды – отдель-

ная тема на рынке полупроводниковых

источников света. Даже если сравнивать

с обычными белыми светодиодами для

освещения, OLED уже сейчас имеют та-

кое количество коммерческих преиму-

ществ, которое с легкостью может зат-

мить плюсы LED во многих областях.

Интерес к органическим светодио-

дам как к коммерчески перспективным

устройствам возник в конце XX сто-

летия после публикации работ груп-

пы Танга и Ван Слайка (лаборатория

Eastman Kodak, США) и открытия фос-

форесцентных (триплетных) материа-

лов группой Фореста (США). Несмотря

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ +СВЕТОТЕХНИКА №0 (1), 2010

ОБЗОРЫ

СВЕТОТЕХНИКА

структурах токи распределены по боль-

шой поверхности, и рабочая плотность

тока составляет величину в десятки

мA/cм2, что не приводит к существен-

ному разогреву структуры и исключает

необходимость установки радиатора.

В настоящее время появляется боль-

шое количество прототипов светотех-

нических устройств на базе OLED-

структур: светильники различных

конструкций, светящиеся потолки и сте-

ны, в т.ч. полупрозрачные и т д.

Мировой уровень развития OLED-

технологии давно перешел на стадию

коммерциализации. Эти технологии

все более уверенно занимают позиции

на рынке, о чем свидетельствует при-

мер дисплейных применений. Все это

происходит несмотря на то, что ряд

экспертов высказали сомнения отно-

сительно широкого распространения

OLED-технологии, а некоторые откры-

то называли ее успех фикцией. Учиты-

вая научные и технологические дости-

жения, колоссальные объемы мирового

финансирования, программы развития,

принятые на уровне ведущих государств

и крупнейших корпораций, не возника-

ет сомнений в успехе OLED-технологии

в области освещения.

Стоит отметить, что в производстве

LED-устройств определенная компания

может взять на себя только часть опе-

раций в технологическом процессе, на-

пример, корпусирование кристаллов,

купленных в виде пластин, или произ-

водство LED-модулей из уже корпуси-

рованных светодиодов. При организа-

ции OLED-производства необходимо

создание завода «под ключ» с покупкой

всей технологической линии производ-

ства OLED-панелей, что потребует зна-

чительных вложений. Успех российских

проектов может быть обеспечен только

за счет привлечения финансов бизнес-

структур, заинтересованных в органи-

зации массового производства, при все-

сторонней поддержке государства.

Ну и, конечно же, органические све-

тодиоды. Пять лет назад эта технология

описывалась как новомодная «фишка»,

все говорили: «интересно, но дорого».

Никто не видел в OLED перспективы и

не верил в их коммерческий успех.

Что мы наблюдаем сейчас? Скорость

роста такого параметра как соотношение

количества люмен на ватт потребляемой

мощности растет быстрее, чем у класси-

ческих светодиодов. И это притом, что

развитие органических светодиодов на-

чалось на несколько лет позже актив-

ного развития неорганических. Весьма

интересно наблюдать за появлением на

свет исследований о влиянии их спек-

тра на человека, полноценных докладов

о субъективном восприятии людьми по-

мещений, освещенных принципиально

новым источником света. Более того,

медленно, но верно растет количество

конечных изделий на их основе. Веду-

щие светотехнические компании мира на

крупнейших выставках четко показыва-

ют свое твердое намерение двигаться

параллельно и в OLED-направлении.

Одним словом, несмотря на пока

еще высокую стоимость и скромные ха-

рактеристики, органические светодиоды

могут начать конкурировать на равных

с неорганическими уже к 2012 г.

Заключение

Развитие источников света всегда ука-

зывало и указывает вектор направления

для бизнесов, а их успешное внедрение –

на то, как будет развиваться вся отрасль

в целом. Однако, несмотря на большое

количество дискуссий, до сих пор никто

не может дать четкого ответа, какой ис-

точник света сейчас является наиболее

энергоэффективным и наиболее выгод-

ным для внедрения. С одной стороны –

есть газовый разряд. Те, кто вплотную

им занимается, в один голос утверждают,

что это плазма, аналог Солнца, что этот

источник света наиболее перспективный,

еще до конца не изучен, и списывать со

счетов его рано и глупо.

С другой – наступают светодиоды.

Сегодня они превосходят всех своих

конкурентов по скорости улучшения па-

раметров, темпам снижения стоимости

за люмен и количеству ежегодно внедря-

емых проектов, пусть даже и пилотных.

Получение технической информации,

заказ образцов, поставка –

e-mail: lighting.vesti@compel.ru

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ +СВЕТОТЕХНИКА №0 (1), 2010

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: