Сучасні технології висвітлення: вперед у майбутнє. Світло як інновація: головні тенденції у сфері освітлення та світла Тенденції XXI століття у сфері освітлення приміщень

Компанії Infineon, Intelі eluminocityанонсують спільний проект із створення безпечних міських вулиць, об'єднаних у глобальну мережу.

Зі зростанням чисельності населення великих міст органи державної влади у різних країнах світу шукають способи зробити міста, їх інфраструктуру та енергетичні системи більш інтелектуальними, безпечними та енергоефективними. Поряд із цим підключення транспортних засобів до глобальної мережі надає міським службам більше можливостей взаємодії з водіями для комфортного та ефективного керування транспортними потоками. Однак, у міру того, як все більше систем управління переходить до використання хмарних технологій, формуючи тим самим Інтернет речей (IoT), з'являється більше можливостей для несанкціонованого доступу до конфіденційних даних.

У цій статті наведено огляд деяких фундаментальних технологій, створених у співпраці компаніями I nfineon, elluminocityі Intel, які дозволяють зробити міста майбутнього більш інтелектуальними, а також інноваційних рішень для систем освітлення, які можуть стати важливою складовою розумних міст, об'єднаних у глобальну мережу.

Прискорення процесів урбанізації та доступ до нових технологій підвищує вимоги споживачів до того, наскільки їхнє життя буде комфортним у найближчому майбутньому. Донедавна основна увага приділялася вдосконаленню мобільних пристроїв та пов'язаних з ними продуктів, проте в даний час стає очевидним, що покращення інфраструктури відіграє важливу роль у технологічній еволюції світу, в якому ми живемо. Розробники міської інфраструктури стикаються зі все більш складними проблемами та вимогами, які найчастіше суперечать один одному. З одного боку, вони швидко впроваджують нові технології, щоб додати більше функціональності атрибутам повсякденного життя, наприклад, звичайному вуличному освітленню, а з іншого – намагаються звести до мінімуму споживання енергії через постійне зростання вартості енергоносіїв.

У новому, більш досконалому світі вуличний ліхтар – це вже не просто джерело світла, а багатофункціональний комунікаційний портал, який є основою інтелектуальної міської інфраструктури. Для того щоб забезпечити необхідну функціональність та можливість доступу до мережевих ресурсів, розробники систем освітлення використовують технології стільникового зв'язку, різноманітні типи датчиків, як активних, так і пасивних, а також сучасні рішення в галузі захисту інформації.

Радіолокатор, що працює в діапазоні 24 ГГц

Радіолокаційний спосіб виявлення об'єктів заснований на використанні відбитих електромагнітних хвиль, за допомогою яких можна визначити відстань до об'єкта, кут та швидкість його руху. Типові радіолокаційні системи (радари) включають передавач, що генерує електромагнітні імпульси або безперервне випромінювання в радіочастотному або мікрохвильовому діапазоні частот, роздільні передавальну і приймальну антени і приймач, що здійснює прийом і обробку сигналів.

Імпульсний радар вимірює відстань до нерухомих або об'єктів, що рухаються, генеруючи короткий потужний імпульс і приймаючи відгук, відображений від об'єкта. Час між імпульсом, що посилається, і відгуком, що приймається, прямо пропорційно відстані від радіолокаційної системи до об'єкта.

Радари з безперервним випромінюванням постійно генерують електромагнітні хвилі з частотною модуляцією, реалізованою одним із двох способів (рисунок 1). Радар з безперервним частотно-модульованим випромінюванням (FMCW) здатний виявляти як стаціонарні, так і об'єкти, що рухаються, передаючи сигнал з лінійною частотною модуляцією, який змішується в приймачі з прийнятим сигналом. Низькочастотний вихідний сигнал приймача містить інформацію про відстань до об'єкта та його швидкість. Модуляція стрибкоподібної зміни частоти, звана також частотною маніпуляцією (FSK), може використовуватися для визначення відстані тільки для об'єктів, що рухаються. При даному способі модуляції передавач послідовно посилає сигнали двох різних частотах, і відстань визначається по допплеровскому зсуву фаз прийнятих сигналів.

Оскільки виявлення об'єктів стає все більш затребуваним для інтелектуальних систем і пристроїв, радіолокаційна техніка діапазону 24 ГГц застосовується в різних додатках Інтернету речей, включаючи мультикоптери/дрони, інтелектуальні замки дверей, системи побутової та виробничої автоматизації, вимірювачі швидкості, робототехніку та ін.

Інтелектуальне вуличне освітлення

Мал. 2. У «розумних містах» майбутнього інтелектуальна система вуличного освітлення є лише однією з функцій інтелектуальних концентраторів

Анонсований нещодавно спільний проект компаній Infineon, eluminocity та Intel спрямований на створення розумних міст майбутнього, об'єднаних у глобальну мережу. Поєднавши свої ноу-хау і передові технології, три компанії розробили вдосконалене високоефективне світлодіодне вуличне освітлення, яке включає прецизійні датчики і захищену систему передачі даних. Спільний проект створення системи освітлення розумних міст заснований на вуличних світильниках компанії eluminocity, які є також мережевими концентраторами для інтелектуальних додатків (рисунок 2). Електронні системи базуються на технологіях Infineon і включають радар діапазону 24 ГГц, силові напівпровідникові прилади (П/П), мікроконтролери (МК) серії XMC™та високоефективні пристрої захисту інформації серії OPTIGA ™. Технологія Intel дозволяє підключатися до мережі за допомогою модему з малим енергоспоживанням та великою зоною покриття, що підтримує роботу з мережами стільникового зв'язку, які використовують стандарти LTE Cat.1, LTE Cat.M1, Cat.NM1, LTE-NB та 5G-IoT.

У поєднанні з технологією OPTIGA™ компанії Infineon стільниковий зв'язок, заснований на стандартних протоколах, є відкритою системою, яка є масштабованою і повністю незалежною від існуючої інфраструктури, і забезпечує при цьому високий рівень захисту інформації.

Мал. 3. Зовнішній вигляд інтелектуального вуличного світильника eluminocity

У цьому випадку оператору систем вуличного освітлення (як правило – органу державного управління) необхідно лише підключити концентратори вуличного освітлення до вже наявної інфраструктури.

На додаток до того, що вуличні світильники, виконані на мікросхемах управління живленням і силових ключах Infineon, самі по собі мають високу енергоефективність, застосування радара діапазону 24 ГГц дозволяє виявляти присутність об'єктів і збільшувати яскравість світла тільки там, де це необхідно, що забезпечує більш ефективне рішення порівняно з більшістю постійно увімкнених світильників.

Проте інтелектуальні світильники eluminocity – це системи освітлення з високою енергоефективністю (рисунок 3). Вбудовані в них безконтактні детектори дозволяють виявляти прилеглі вільні місця для паркування, що в поєднанні з мережевими технологіями Intel надає водіям, що знаходяться поблизу, інформацію про доступну кількість паркувальних місць.

Ця функція характеризує світильники еluminocity як один з елементів повнофункціональної системи інтелектуального керування транспортним трафіком.

Завдяки моніторингу локальних умов дорожнього руху фахівці з міського планування та власники навколишніх магазинів отримують корисні відомості, що дозволяють орієнтувати водіїв транспортних засобів у зонах їхнього скупчення або за допомогою сигналів або знаків дорожнього руху, або шляхом надання актуальної на даний момент інформації бортовим супутниковим навігаційним системам.

Сучасні інтелектуальні вуличні світильники можуть оснащуватися вбудованими зарядними пристроями для електричних транспортних засобів.

Оскільки такі зарядні пристрої не вимагають виділення під них додаткових площ, це є ключовим фактором, що сприятиме успішному розвитку міського електротранспорту.

Огляд технологій інтелектуального освітлення

Забезпечення безпеки даних у концентраторах OPTIGA™

Великі можливості формування мережевої структури інтелектуальних міст на основі концентраторів вуличного освітлення та переваги, що реалізуються за допомогою відкритого доступу до цієї структури з боку користувачів, створюють потенційну проблему вразливості мережі. Для усунення загрози несанкціонованого доступу та забезпечення безпеки мереж, на яких базуються розумні міста, у концентраторах вуличного освітлення реалізовано технологію надійного захисту інформації з використанням пристроїв сімейства OPTIGA™ виробництва компанії Infineon. Вбудовані функції безпеки OPTIGA™ включають перевірку цілісності системи та даних, автентифікацію та захищені від несанкціонованого доступу передачу та зберігання даних, а також безпечне оновлення програмного забезпечення.

До сімейства пристроїв OPTIGA™ входить сучасний 16-розрядний контролер із функцією захисту даних, який можна легко інтегрувати у широку номенклатуру пристроїв Інтернету речей. Для забезпечення повної гнучкості, необхідної системним розробникам, сімейство пристроїв OPTIGA™ підтримує роботу з операційними системами Microsoft Windows, Linux та їх похідними, а також забезпечує інтеграційну підтримку для фірмових операційних систем. Сімейство OPTIGA™ містить також криптопроцесор TPM з підтримкою останньої версії стандарту TPM 2.0 консорціуму TCG, що дозволяє розробнику використовувати найсучасніші протоколи безпеки.

Виявлення наближення об'єкта в інтелектуальних концентраторах вуличного освітлення реалізовано на основі промислового радару BGT24LTR11діапазону 24 ГГц (рисунок 4), має мінімальний розмір корпусу в даному класі пристроїв і дозволяє вимірювати відстань до об'єкта та його швидкість з використанням ефекту Доплера. Додаткові канали прийому дозволяють також визначати за допомогою фазового детектування сигналів з різних антен кут і напрямок руху об'єкта.

Діапазон 24 ГГц забезпечує високу точність виявлення об'єктів: до 50 м для пішоходів та до 150 м для транспортних засобів. Крім того, радіолокаційні способи виявлення мають значно більшу чутливість порівняно з пасивними інфрачервоними (ІЧ) датчиками і здатні, наприклад, виявляти дихальне коливання в межах декількох міліметрів. Можна з упевненістю стверджувати, що радари зрештою замінять пасивні ІЧ-датчики у багатьох додатках. Діапазон 24 ГГц придатний для роботи при різних атмосферних впливах, включаючи суттєві зміни температури, високий рівень вологості та підвищену запиленість повітря, що дозволяє використовувати радари, що працюють у даному діапазоні, навіть у найнесприятливіших умовах сучасних міст.

Розробникам, які ще недостатньо добре знайомі з технологією радарної діапазону 24 ГГц, компанія Infineon пропонує набір демонстраційних плат, наприклад, Sense2GoL. Ця повнофункціональна плата розміром 25х25 мм містить, поряд з радаром BGT24LTR11, спеціалізовані полоскові передавальну та приймальну антени, а також 32-бітовий промисловий МК XMC1302 ARM® Cortex® M0. Демонстраційна плата радара з'єднана перфорованою перемичкою з платою налагодження Segger, За допомогою якої можна здійснювати програмування та оцінку функціональних можливостей плати радара.

Комплект поставки демонстраційної плати включає також програмне забезпечення детектора руху та програмний графічний інтерфейс користувача для спостереження за радіолокаційними сигналами, а також керівництво користувача та повний набір схем та файлів друкованих плат у форматі gerber для прискореного впровадження розробки у виробництво.

Можливість підключення додаткових датчиків

До інтелектуальних концентраторів вуличних систем освітлення можуть бути підключені практично будь-які датчики: наприклад, датчики газу можуть контролювати якість повітря, а звукові датчики розпізнавати підвищений рівень шуму. Конкретні варіанти застосування датчиків можуть включати аудіосупровід на дорозі або виявлення пострілу з вогнепальної зброї. Датчики освітленості, незважаючи на свою простоту, відіграють важливу роль у підвищенні «інтелекту» вуличного освітлення: вимірюючи рівень природного освітлення, вони можуть включати вуличне освітлення під час похмурої погоди. Крім того, контролюючи фактичний рівень освітленості, вони здатні передавати сигнал зворотного зв'язку контролеру для забезпечення нормативного рівня освітленості за будь-яких умов експлуатації незалежно від виробленого ресурсу вуличних світильників. При цьому дані про знос обладнання можуть бути дистанційно передані технічному персоналу для більш якісного планування регламентних робіт та попередження передчасної відмови обладнання.

Сучасні великі мережі зовнішнього освітлення - це енергоємні автоматизовані об'єкти, правильне побудова яких значною мірою визначає ефективність праці та комфорту життя. Важливо ураховувати обмеження, пов'язані з раціональним витрачанням енергетичних ресурсів забезпечення роботи систем освітлення, витрат за поточну експлуатацію освітлювального устаткування.

Поява нових технологій у системах зовнішнього (вуличного) освітлення дозволяє одержати великий економічний ефект. Практика показує, що з їх впровадження потенціал економії електроенергії у більшості муніципальних систем вуличного освітлення може становити понад 50%. Розглянемо основні існуючі способи підвищення енергоефективності у зовнішньому висвітленні.

Реальну економію електроенергії дає заміна застарілих світильників із лампами ДРЛ на світильники із високоенергоекономічними натрієвими лампами високого тиску. Так, заміна світильника з лампою ДРЛ 400 Вт (світловий потік 22 км) на світильник аналогічного призначення з лампою ДНАТ 250 Вт (світловий потік 27 км) дозволяє знизити витрату електроенергії на 580 кВт год на рік та підвищити рівень освітлення на 22%. Відповідно, заміна світильника з лампою ДРЛ 250 Вт (світловий потік 12,5 км) на світильник з лампою ДНАТ 150 Вт (14,5 км) - річне зниження витрати електроенергії майже 400 кВт год і т. д. Тому натрієві лампи як джерела світла застосовуються все ширше для зовнішнього економічного освітлення.

Значну економію електроенергії дає запровадження так званого режиму «нічної фази». Під час роботи такої системи управління передбачається два режими роботи ліній освітлення – вечірній та нічний. При вечірньому режимі включені всі світильники, а при нічному, коли інтенсивність дорожнього руху істотно знижується, - частина (1/3 або 2/3) світильників відключаються за рахунок відключення однієї або двох фаз у кожній з ліній освітлення, що відходять від шафи управління. Але такий спосіб економії має значний недолік – він призводить до підвищення контрастності освітлення і, як наслідок, – до зорової втоми та зниження безпеки руху.

Один із напрямів у галузі енергозбереження – використання спеціальних регуляторів-стабілізаторів для живлення зовнішнього освітлення. Крім регулювання, цей пристрій дозволяє вирівняти напругу живлення, створити оптимальний режим для роботи ламп і продовжити їх довговічність. Регулювання відбувається ззовні: за командою з диспетчерської, радіотелефонного зв'язку або сигналу датчика освітленості. Можна запрограмувати пристрій за астрономічним графіком або за спеціальним режимом. Але дані регулятори не знайшли широке застосування в силу того, що більшість існуючих ліній мають плачевний стан і значну протяжність, що призводить до того, що на кінці лінії відбувається зниження напруги живлення до рівня коли лампи гаснуть. Таким чином, при зниженні напруги на вході лінії для організації енергозбереження не станеться включення значної кількості ламп або вони згаснуть у процесі роботи. Регулювання можливе не більше 5%, що значно збільшує термін окупності такої системи.

Реальним способом економії є чітке дотримання графіка висвітлення, затвердженого в адміністрації населеного пункту. Таке завдання вирішує введення автоматизованої системи керування (АСУ) зовнішнім освітленням. Пункти живлення вуличного освітлення без системи АСУ включаються та вимикаються на даний момент з великими розкидами за часом. Це зумовлено тим, що в системах вуличного освітлення використовуються чотири прийоми управління включення/відключення: управління ручне диспетчером по телефонних лініях зв'язку, управління таймерами, управління програмованими пристроями, управління фотореле. Час увімкнення/вимкнення розбито протягом року на п'ятиденки. При ручному керуванні неважко по лініях зв'язку забезпечити точний час увімкнення/вимкнення. Однак при цьому є людський фактор, а саме, непрогнозована поведінка диспетчера, який самовільно може змінити графік роботи вуличного освітлення. До того ж вартість оренди телефонної лінії в деяких містах сягає 1500 рублів на місяць. Реле часу необхідно кожні 5 днів програмувати вручну шляхом їхнього об'їзду. При цьому є витрати на автотранспорт, витрати на зарплату і т.д. Об'їзди зазвичай не завжди виконуються точно за запланованою датою, тому споживання електроенергії значно зростає. Як показала практика експлуатації вуличного освітлення, можливі зміни графіка його включення/вимкнення адміністрацією міста (святкові та офіційні заходи тощо). У цьому випадку частина каскадів, керованих програмованими пристроями, не змінюються. Аналогічно попередньому випадку, фотореле також включається і вимикається при заданні певного рівня освітленості (його налаштування може займати не одну добу) і при зміні графіка режиму роботи, наприклад, часу вимкнення освітлення, після опівночі неможливо змінити режим роботи фотореле. До недоліків фотореле також можна віднести необхідність дуже частого очищення зовнішнього фотодатчика від бруду та пилу, що значно збільшує експлуатаційні витрати. Відхилення часу вимкнення від графіка при керуванні від фотореле та програмованого пристрою може досягати кілька годин на добу.

Комплексно завдання енергозбереження у зовнішньому освітленні з економією електроенергії до 40-50% дозволяє вирішити автоматизована система управління АСУ «Міськсвітло» виробництва ФГУП «НВО автоматики ім. академіка Н.А. Семихатова» м. Єкатеринбург. Ця система була вперше введена в експлуатацію в 2000 р. в м. Сургуті і на даний момент успішно експлуатується в 24 населеному пункті Росії та Казахстану (Єкатеринбург, Самара, Перм, Хабаровськ, Сургут, Тобольськ, Пенза, Караганда та ін.).

Сьогодні АСУ «Міськсвітло» це добре налагоджена 3-х рівнева самоокупна система, з повністю сертифікованим обладнанням та програмним забезпеченням. Надійність, висока продуктивність, розумне співвідношення «Ціна/якість», система підготовки кадрів, сервісне обслуговування та гарантії виробника є відмінними рисами АСУ «Міськсвітло».

Головні вимоги, які мають ставитися до сучасної системи управління та вже вирішені наразі АСУ «Міськсвітло» це:

• Можливість незалежного керування окремою світлоточкою (лампою) без зміни
• існуючих ліній.
• Контролює параметри роботи світлоточки з видачею діагностичною інформацією на
• диспетчерський пункт.
• Максимальне зниження енергоспоживання світлоточки, продовження терміну служби лампи.
• Можливість оперативної зміни режимів роботи пунктів включення з повним контролем стану.
• Економічний ефект від впровадження АСУ «Міськсвітло» досягається за рахунок наступних факторів:
• Введення економічного «нічного» режиму висвітлення (економія до 2/3 електроенергії на висвітлення);
• установки сучасних пуско-регулюючих апаратів ЕПРАН 150, 250 Вт (економія електроенергії до 50%, дворазове збільшення терміну служби ламп);
• Централізованого управління та контролю технічного стану системи (скорочення експлуатаційних витрат та скорочення чисельності обслуговуючого персоналу);
• Антивандального виконання виконавчих пунктів та охоронної сигналізації (збереження обладнання та проводів від крадіжки);
• Відмова від телефонних ліній (УТУ-4М), що орендуються, з переходом на GSM, радіозв'язок, ВОЛЗ;
• Забезпечення автоматичного обліку спожитої електроенергії.

При використанні в системі зовнішнього освітлення електронного ПРА – ЕПРАН виробництва ФГУП «НПОА», крім значного збільшення ресурсу освітлювальних ламп, з'являється можливість автоматичного керування споживаною потужністю (димування), яскравістю свічення ламп, адресного керування світильниками, проведення діагностики стану кожного світильника з прив'язкою до місця його розташування.

До відмінних технічних характеристик АСУ «Міськсвітло» можна віднести:

• Підвищення надійності роботи обладнання за рахунок застосування блоків безконтактної комутації (симісторів) силових ліній.
• Оперативність централізованого чи групового керування об'єктами зовнішнього освітлення.
• Оперативність контролю та виявлення обривів, короткого замикання в лініях, дистанційне скидання аварії, звукова та світлова сигналізація у випадках виникнення аварійних ситуацій.
• Можливість архівування отримуваної інформації та дій диспетчера, формування звітних журналів.
• Можливість прив'язки контрольованих пунктів до карти міста.
• Модульна структура безконтактного комутатора (8 модулів).
• Різні модифікації пунктів включення з лінійкою комутованих струмів від 15 до 200А.
• Можливість резервування каналу зв'язку із диспетчерським пунктом.
• Наявність технічних рішень для підключення шаф АСУ та інших виробників.

Основним та головним елементом в АСУ «Міськсвітло» є електронний ПРА – ЕПРАН. Його переваги полягають у наступному:

• Зменшення енергоспоживання при збереженні світлового потоку за рахунок підвищення світловіддачі лампи на підвищеній частоті та вищого ККД (ККД ПРА 65-75%, ЕПРА 95%).
• Збільшення терміну служби ламп завдяки щадному режиму роботи та пуску (пусковий струм лампи відсутня).
• Комфортне освітлення (відсутність мерехтіння на частоті 100Гц – стробоскопічний ефект).
• Стабільність освітлення незалежно від коливань напруги (до 160В).
• Відсутність мерехтіння та спалахів несправних ламп (імпульси перезапалювання).
• Висока якість споживаної енергії (коефіцієнт потужності 0,98).
• Зниження експлуатаційних витрат (за заміною ламп).
• Повна діагностика роботи лампи в процесі її роботи та видача цієї інформації щодо існуючих силових дротів на пункт включення.
• Можливість димування (зниження) потужності лампи не більше до 50%.

Орієнтовний термін окупності АСУ «Міськсвітло» - 2,5 роки.

На даний момент все більше розмов ведеться про використання світлодіодних світильників у зовнішньому освітленні. Але для енергозбереження не варто забувати про їх значні недоліки, що не дають можливості їх широкого застосування:

• Низька повна світлова віддача (Світлодіоди – з урахуванням втрат до 64 Лм/Вт, ДНаТ – 140 Лм/Вт).
• Завищений паспортний термін служби 50 000 – 100 000 годин (використання у світильнику імпульсних блоків живлення, конденсаторів із значно меншим ресурсом, проведення випробувань лише на 10000 годин).
• Зниження світлового потоку на 30% з часом.
• Нерівномірність розподілу яскравості з дорожнього покриття.
• Низька надійність драйверів світильників (блоків живлення світлодіодних модулів), нестійкість їх до перепадів напруги.
• Значна вартість (світлодіодний світильник – 12 000 – 18 000 руб., Світильник з Днат та ЕПРАН – до 3500 руб.).
• Невивченість зорового сприйняття людиною світла випромінюваного світлодіодами (психофізіологічні дослідження завершено).

Не варто також забувати, що завдання енергозбереження слід вирішувати вже в даний час, а створення сучасного світлодіодного світильника та наступна заміна ним уже встановлених у величезних кількостях у попередні п'ять років світильників з лампами ДНаТ триватиме не менше 5-10 років.

На нашу думку розвиток та впровадження світлодіодної техніки та електронних ПРА у зовнішньому освітленні має йти паралельно, з урахуванням конкретних умов їх застосування.

Соловйов А.В.,
ФГУП НУО ім. академіка Н.А.Семихатова,
начальник відділу енергозбереження

Інтерв'ю з віце-президентом та генеральним менеджером Philips «Світлові рішення» в Росії, Білорусі, Україні, Туреччині, Закавказзі та Центральній Азії Габрієляном В.Г.

У чому переваги світлодіодних джерел світла перед люмінесцентними? У чому вони програють?
Світлодіоди - один з найбільш перспективних напрямків розвитку технологій освітлення: завдяки їх унікальним характеристикам можливості застосування світлодіодів практично безмежні. Світлодіодні технології мають величезний потенціал для майбутньої індустрії освітлення.
Якщо ми порівнюємо світлодіодні лампи та компактні люмінесцентні, то основні переваги перших такі:

• відсутність ртуті,
• без ІЧ та УФ випромінювань,
• вирішення проблеми теплового випромінювання,
• більш тривалий термін служби – до 45 тис. год.

На даний момент перед фахівцями світлотехнічної індустрії стоять два ключові завдання. По-перше, необхідно знизити собівартість світлодіодів, щоб зменшити ціну кінцевих споживачів. Сьогодні на їх покупку необхідно витратити близько 1000 руб., У той час як лампи розжарювання коштують близько 10 руб., А компактні люмінесцентні лампи - 150 руб. По-друге, належить збільшити кількість світла на 1 Вт споживаної енергії. Сьогодні на ринку є аналоги лампи розжарювання 40 Вт, наприкінці року наша компанія представить на російському ринку аналог ЛОН 60 Вт (споживає 12 Вт).

Як відрізнити якісні світлодіодні джерела світла від неякісних?
Першим показником є ​​ціна світлодіодного виробу – якісні світлодіоди не можуть коштувати дешево у зв'язку з трудомістким процесом виробництва світлодіодних кристалів.
Процес створення світлодіодного виробу тісно пов'язаний з процесом виробництва самих світлодіодних кристалів, не буває однакових світлодіодів, кожен світлодіод має власний рівень яскравості і власний колір. Для створення якісного світлодіодного модуля, який міститиме найближчі за характеристиками світлодіоди, а значить і давати однорідне за яскравістю та колірною температурою світло, використовується величезна кількість світлодіодних кристалів. У процесі добору до 90% світлодіодів відбраковується через невідповідність певним параметрам. Ось чому якісні світлодіодні рішення мають ціну вищу, ніж рішення на основі низькопробних світлодіодів.
Оптична система світильника також одна із ключових моментів. Оптика дозволяє правильно розподіляти світло, тим самим використовувати менші за потужністю джерела світла. Іноді оптика відсутня зовсім - що означає нерівномірне та небезпечне освітлення, а також надмірне енергоспоживання. В якісному світлодіодному світильнику завжди обов'язково має бути присутня оптична система, в ідеалі вона повинна бути виготовлена ​​зі спеціального скла. Пластик, що використовується в більшості світильників, старіє з часом, швидше забруднюється, знижуючи тим самим світловий потік світильника. Більше того, оптичні характеристики пластику значно гірші за скло, він гірше проводить світло і гірше його розподіляє.
Також важливим фактором є ім'я виробника – є визнані гравці світлотехнічного ринку, як продукція яких можна бути впевненими.

Чи існує така проблема у світлодіодних світильниках, як спад освітленості після деякого терміну експлуатації? Як вирішується?
Світлодіоди, як і джерела світла, втрачають свій світловий потік протягом терміну служби, тобто. споживаючи однакову кількість електроенергії, з часом вони дають менше світла. Неякісні світлодіодні рішення втрачають значну частину свого світлового потоку в перші роки експлуатації, а до кінця терміну служби практично не світять.
Дуже важливо, щоб виробник говорив про те, наскільки сильно знижується світловий потік їхньої продукції за заявлений термін служби.

Яка ремонтопридатність світлодіодних світильників? Чи можливі ситуації, за яких буде потрібно ремонт виробу (наприклад, перегорить частину світлодіодів або блок живлення). Чи можна замінити зламану деталь на місці чи доведеться відправляти виріб на технічну експертизу та гарантійний чи післягарантійний ремонт продавцю?
У разі виникнення проблем зі світлодіодним світильником світильник замінюється повністю або відшкодовується його вартість, можливі випадки заміни повністю світлового модуля. Однак усі ці процедури проводяться лише після експертизи світильника на фабриці. На адресу нашої компанії надсилаються світильники, з якими є проблема за якістю або другий варіант - ми просимо надіслати на нашу адресу фотографії та іншу технічну документацію. Іноді спеціаліст компанії виїжджає на об'єкт, якщо проблема могла виникнути при неправильному монтажі, підключенні, програмуванні. У всіх випадках компанією будуть проводитись необхідні тестування, на локальному або на міжнародному рівні, для встановлення причин шлюбу/поломки.
Після встановлення причин компанією надається офіційний лист-пояснення. Якщо причина поломки в самому світильнику, вартість шлюбу відшкодовується в 100% обсязі в рамках гарантійного періоду.
Аналогічно і у разі проблем із ПРА, ПРА замінюється повністю після проведення експертизи.

Які пропозиції вже зараз існують на ринку світлодіодних технологій? Що можна застосовувати?
Світлодіодне освітлення застосовується у різних сферах. Воно перетворює офіси, прикрашає вулиці та пропонує енергозберігаючі рішення для готелів.

Світлодіоди для магазинів
Похід за покупками – важливий захід. Найважливішу роль в особливій атмосфері для «шопінгу» відіграє освітлення, чи то маленький бутік модного одягу, чи великий універмаг. Світлодіоди ідеально підходять для торгівлі. Яскраві та привабливі, вони формують атмосферу в магазині і буквально манять зайти в магазин. Світло наголошує на продукті, викликає до нього інтерес, висловлює настрій, - ідеальне середовище.

Світлодіоди для офісів
Ефективність праці підвищується, якщо збалансувати висвітлення та адаптувати його під конкретну функцію. Відблиски на моніторі викликають втому, знижується концентрація. Світлодіодні рішення універсальні, наприклад, вони здатні змінювати інтенсивність світла в залежності від часу доби - люди почуваються комфортно, працездатність висока, при цьому низькі витрати на електроенергію та техобслуговування.

Світлодіоди для готелів
Висвітлення в готелі чи ресторані – непросте завдання. Наприклад, коридори, вестибюлі та стійки реєстрації в готелях мають висвітлюватись цілодобово без вихідних. Світло має створювати настрій, передавати атмосферу гостинності, комфорту та безпеки для гостей. Разом з тим вони суттєво економлять електроенергію, вимагають мінімальне техобслуговування, що значно знижує поточні витрати.

Світлодіоди для зовнішнього освітлення
Вимоги до міського висвітлення змінюються. Сьогодні містам потрібне щось більше, ніж просто світло у темряві та безпека на вулицях, його використовують, щоб створити особливу атмосферу, що перетворює місто у темний час доби. Світлодіоди - практичне рішення для зовнішнього освітлення у містах. Вони універсальні, дозволяючи дизайнерам відмовитись від традиційного статичного освітлення та створити гнучкі рішення для різних погодних умов, прикрасити місто на святах. Все це - при незрівнянно низьких витратах електроенергії в порівнянні з традиційними світловими рішеннями.

Розкажіть, будь ласка, про проекти, реалізовані з використанням світлодіодних технологій.
Конюшенный музей, м. Санкт-Петербург
У Конюшенному музеї Реставраційно-охоронного центру «Стара село» було реалізовано унікальний для російських музеїв проект динамічного освітлення експозиції на світлодіодному устаткуванні. Спеціально для цього виставкового простору ми розробили акцентну систему освітлення на світлодіодних прожекторах, які здатні змінювати не лише яскравість освітлення, але й температуру кольору, створюючи складні світлові ефекти.
Потрапляючи в приміщення, відвідувачі поринають у неповторну атмосферу вечірньої вулиці XIX століття: тепле акцентне підсвічування імітує світло газового вуличного ліхтаря, кружляння білих пучків світла - завірюху, а базове освітлення експозиційного залу точно передає характерне холоднувате світло петербурзьких білих білих нічних. Нова система освітлення також дозволяє створювати світлові уявлення з ефектом руху карет нічним Петербургом, що робить відвідування музею незабутнім.
Усі світлові рішення враховують особливі вимоги музею та дозволяють суттєво скоротити витрати на підтримку експозиції за рахунок економії електроенергії, забезпечуючи при цьому оптимальне висвітлення виставкових залів.

Гіпермаркет "Стрічка", м. Санкт-Петербург
У м'ясному відділі було ухвалено рішення відмовитися від встановлення прожекторів над холодильними вітринами, оскільки це створювало відблиски. Натомість м'ясні вироби висвітлили зсередини, вбудувавши світлодіодні лінійки в корпус холодильних камер.

Медіа-тунель у Вежі «Федерація», м. Москва
Медіа-тунель у Башті «Федерація» - інноваційний, високотехнологічний та перспективний проект в галузі автоматизації будівель, реалізований у 2008 р. для Медіа-тунелю, розташованого на -1 поверсі, який служить для з'єднання загальної зони вежі з диспетчерською з управління та службою безпеки будівлі. При реалізації цього проекту компанія врахувала найважливіші аспекти: можливість перепрограмування візуальних ефектів, просте керування програмами, облік температурних режимів, розташування вентиляції та проблему енергоефективності. Цього вдалося досягти завдяки використанню передових світлодіодних технологій. Для освітлення використано гнучкі світлодіодні конструкції, які були вбудовані по всьому периметру тунелю. Медіа-тунель у Вежі «Федерація» на сьогоднішній день є унікальним проектом у Росії, що поєднує в собі легкість конструкції та високу технологічність світлових рішень, які дозволяють втілювати в життя найкреативніші та найтехнічніші складні концепції.

Наскільки конкурентоспроможними сьогодні є світлодіодні джерела світла в системах зовнішнього освітлення в порівнянні з лампами ДРЛ, МГЛ, НЛВД?
В даний час вже є розумні рішення на базі світлодіодів для всіх областей міського освітлення. На ярмарку Light + Building, що пройшов у Франкфурті-на-Майні, найбільшому заході світлотехнічної галузі у світі були представлені нові світлодіодні рішення для вуличного освітлення - на базі нового високотехнологічного світлодіодного модуля. Даний модуль для вуличних світильників створений таким чином, що при необхідності може бути функціонально модернізований згідно з новітніми тенденціями у світлодіодному освітленні, що дозволить йому тривалий час відповідати найвищим технічним стандартам, адже світлодіодні технології стрімко розвиваються та постійно з'являються нові ефективніші рішення. Крім того, світлодіодний модуль забезпечує рівномірне біле світло, внаслідок чого підвищується клас освітлення та знижується енергоспоживання за рахунок більш чіткої видимості. Високоякісна оптична система нових світильників забезпечує відсутність світлового забруднення завдяки точно сформованим кутам пучка та плоскому склу. Чотири види складних оптичних систем, кожен з яких використовується в залежності від типу ділянки застосування, гарантують кращий світлорозподіл на вулицях, трасах, у центрі міста та житлових районах.
Незважаючи на те, що світлодіодні джерела світла вже практично не поступаються найсучаснішим газорозрядним лампам за своїми характеристиками, світильники зі світлодіодними модулями поки що не можуть вважатися ефективною альтернативою світильникам із газорозрядними лампами. Одна з основних причин тому, що якісний світлодіодний світильник такої ж потужності, що і з газорозрядною лампою, коштує зараз набагато дорожче. А численні дешеві світлодіодні світильники, що наповнили ринок, часто не відповідають характеристикам, що декларуються виробниками.

Згідно з моделлю розвитку аналітичної компанії McKinsey, до 2020 року оборот світового ринку освітлення складе майже 110 млрд євро, із щорічним зростанням 6% у період з 2010 по 2016 і 3% з 2016 по 2020 рр. Основою ринку є загальне освітлення, оборот якого у 2011 році становив приблизно 60 млрд євро, а це майже 75% доходів усього ринку освітлення.

Очікується, що до 2020 року він зросте до 80 млрд євро і становитиме 80% усіх доходів (див. рисунок 1).

Прогрес ринку загального висвітлення обумовлений двома основними чинниками. Перший - стрімке зростання інвестицій у будівництво в країнах, що розвиваються. Другий - все більше впровадження дорогих технологій у освітлення, включаючи світлодіоди, що природно підвищує середню вартість готових освітлювальних приладів. Постійно зростає ринок автомобільного освітлення. У 2011 році його оборот оцінювався приблизно в 14 млрд євро, що становить 20% ринку освітлення.

За оцінками експертів, до 2020 року цей сектор подужає оборот у 18 млрд євро. 90% обороту сектора автомобільного освітлення становлять зовнішні світлові прилади, у тому числі 70% посідає головне світло. За темпами зростання, автомобільний сектор ринку не поступається сектору загального освітлення, і двигуни, що обертають колеса прогресу автомобільного освітлення, цілком схожі: потужне зростання автомобілебудування в країнах, що розвиваються, а також проникнення світлодіодних технологій. Ще однією тенденцією в цьому секторі стало усунення акценту на інсталяцію нового освітлення. У свою чергу, нові, довговічніші та енергоефективні джерела світла призведуть до спаду на ринку запчастин для звичайних автомобільних освітлювальних приладів.

Оборот ринкового сектора підсвічування оцінювався у 2011 році на рівні 4 млрд євро, що становить близько 6% від загального ринку освітлення. Незважаючи на таку скромну частку у спільній скарбничці, сектор підсвічування відіграє величезне значення, оскільки широке впровадження світлодіодних технологій істотно впливатиме на вартість світлодіодної продукції в інших секторах, наприклад, у загальному освітленні.

В даний час основним підсвічуванням екранів невеликих та середніх розмірів, що застосовуються в мобільних телефонах, ноутбуках, компактних моніторах та РК-телевізорах є світлодіоди. Також вони потроху захоплюють і широкоекранні РК-телевізори – традиційну вотчину флуоресцентних ламп із холодним катодом.

OLED-технології вже застосовуються на ринку мобільних телефонів та смартфонів. Їх успіх забезпечив більш високу роздільну здатність, ніж у РК-дисплеїв. А завдяки щедрим інвестиціям ряду корейських компаній вони можуть потіснити з широкоекранних РК-телевізорів навіть світлодіоди.

До 2016 року оборот ринку підсвічування залишиться стабільним і складе ті самі 4 млрд євро. Його частка може навіть зменшитись через збільшення габаритної яскравості світлодіодів, а також впровадження OLED-технологій.

Що стосується інших сфер застосування світлодіодних технологій, таких як сигналізація та медичне освітлення, їхня частка на ринку загального освітлення мізерно мала і якихось корінних змін найближчим часом спостерігати не доведеться.

Світовий ринок висвітлення. Зростання людства та збільшення доходів

До 2020 року, за оцінками експертів, населення планети дорівнюватиме 7,7 мільярдам. Це фундаментальний стимул зростання потреби у висвітленні, як житлових приміщень, так і в інших секторах ринку. Основний приріст населення - приблизно 78% - припадає на країни азіатсько-тихоокеанського регіону та в період з 2011 по 2020 рік складе 800 мільйонів осіб. Таким чином, розставляння сил на ринку освітлення визначатиметься ще й географічним фактором, і саме азіатські ринки визначатимуть потреби на ринку освітлення.

Світовий ринок висвітлення. Урбанізація

Щорічне зростання світової економіки в період з 2011 по 2020 становитиме 3–4 %. Основу цього зростання складе міська економічна діяльність, яка вплине на запити ринку, особливо в секторі загального освітлення. Дослідження фахівців показують, що до 2025 року 60 відсотків зростання ВВП забезпечать 600 міст світу, в яких проживатимуть 50% людства (див. рис. 2).

Найбільш інтенсивне зростання міського населення йтиме в регіонах планети, що розвиваються. У 2007 році на частку 380 міст регіону, що розвивається, з 600 (за обсягом ВВП) припадало 50% світового ВВП. До 2025 року до цього списку додадуться 136 нових міст з регіонів, що розвиваються, в основному китайські (100 нових міст). У тому числі Харбін, Гуаньчжоу, Шанту. Проте такі тенденції спостерігаються і в інших регіонах планети. Індія додала до цього списку 13 нових міст, серед яких Хайдарабад та Сурат. Латинська Америка зробила свій внесок 8 містами, такими як Канкун та Баранкілля. Стрімке зростання в містах регіонах, що розвиваються, зобов'язаний, перш за все, зростанню ВВП на душу населення, ніж самому зростанню населення (див. рис. 3).

Розширення автомобільного сектора освітлення стало наслідком зростання світової економіки, що вплинуло на автомобільний ринок в цілому. З 2009 року китайський авторинок став найбільшим у світі, а зростання обороту автомобільних ринків країн, що розвиваються, перевищує аналогічний у розвинених європейських країнах та Північній Америці (приблизно 6% щорічного зростання в країнах, що розвиваються, проти 2% зростання у розвинених за період з 2011 по 2020 рр.). ). Тим не менш, тенденція на автомобільному ринку проявляється у прагненні до зменшення вартості продукції, що дає автомобільному сектору висвітлення не такі яскраві показники.

Світовий ринок висвітлення. Енергозбереження та всесвітня боротьба з CO2

На сьогоднішній день виснаження природних ресурсів та зміна клімату є двома найбільшими світовими проблемами. І хоча останнє питання є дещо спірним, виснаження енергетичних ресурсів цілком очевидне і не потребує додаткових доказів. При аналізі діяльності боротьби з парниковим ефектом було виявлено, що заміна джерел світла більш енергоефективні як приносить відчутний прибуток, а й знижує викиди вуглекислого газу атмосферу. Втім, це єдиний прибутковий вид боротьби з парниковим ефектом, інші негативно впливають на економіку (див. рис. 4).

Економічний прибуток від заміни ламп розжарювання на світлодіодні зі щорічним зменшенням викидів вуглекислого газу до 2015 року становитиме 140 євро за тонну. Подібне зменшення викидів за допомогою використання сонячної енергії принесе лише 80 євро за тонну вуглекислого газу (див. рис. 5).

При цьому заміна традиційних джерел світла на світлодіодні обійдеться вдвічі дешевше за встановлення сонячних батарей. Таким чином, світлодіодні технології є більш перспективними щодо подальших державних інвестицій.

Світовий ринок висвітлення. Різноманітність

З усієї електронної промисловості світлотехнічна найбільш роздроблена та багатогранна, тому що освітлення використовується у різних сферах діяльності. Але основних напрямів лише чотири, які, перетинаючи, утворюють величезну кількість варіацій (див. рис. 6).

Перший і найбільш складний напрямок - додатки. Як уже говорилося вище, існують три основні сектори ринку - загальне освітлення, автомобільне та підсвічування. Крім того, є й інші – індикація промислових приладів, світлофори, сигнали тощо. Але навіть у самих секторах існує поділ у сферах застосування. Наприклад, загальне висвітлення поділяється на висвітлення промислових об'єктів, житлових приміщень, магазинів.

Другий напрямок – технологія джерел світла. Дана область представлена ​​сімома основними технологіями: лампи розжарювання, галогенні, LFL (лінійні люмінесцентні лампи), CFL (компактні люмінесцентні лампи), газорозрядні лампи високого та низького тиску, світлодіодні та OLED-світильники. З супутніх технологій варто відзначити також і металогалогенні, флуоресцентні з холодним катодом та натрієві лампи низького тиску.

Третім напрямком є ​​особливості географічного розташування, особливо загального висвітлення. Правила експлуатації та вимоги до напруги у всіх регіонах планети різні. Те саме стосується і колірних уподобань. Європейські споживачі, наприклад, надають перевагу теплим відтінкам, що стимулює сектор галогенних джерел світла. Азіатський ринок надає меншу перевагу теплим кольорам і тому перевага тут у флуоресцентних лампах.

Четвертим напрямком є ​​структура ринку загального висвітлення. У освітлювальній промисловості задіяні фахівці різних професій, - від будівельників до розробників концепцій освітлення і навіть представників державних структур. Це робить ринок освітлення надзвичайно мобільним, мінливим та неоднозначним. І на тлі всього цього різноманіття йде стрімкий наступ світлодіодів, що докорінно відрізняються від традиційних джерел світла і змінюють освітлювальну промисловість, її масштаби та роль окремих секторів.

Світовий ринок висвітлення. Світлодіодна революція

Протягом тривалого часу освітлювальна промисловість вважалася консервативною та досить стабільною порівняно з іншими – електронною, автомобільною. Десятки тисяч років люди використовували як світло вогонь. Так тривало аж до XIX століття, доки не було винайдено лампочку. Наступного разу знаменна подія у висвітленні відбулася у 20-х роках минулого століття з винаходом флуоресцентної лампи, більш довговічної та ефективної. Світлодіоди, основу яких становлять напівпровідникові матеріали, здатні випромінювати світло, з'явилися на початку 60-х років. Вся кольорова гама, разом з низьким споживанням енергії і все меншою вартістю дозволили з повною впевненістю називати їх четвертим поколінням освітлення, яке може повністю перевернути ринок.

Світовий ринок висвітлення. Тенденція до скорочення витрат на освітлення

Теоретично, світлодіодне освітлення може стати найдешевшим із усіх видів освітлення, що використовуються сьогодні. Відповідно до дорожньої карти виробництва світлотехнічної продукції, розробленої Міністерством енергетики США (DOE), вартість готового світлодіодного світильника та його комплектуючих щорічно скорочуватиметься на 30% у період з 2011 по 2016 та на 10–15 % з 2016 по 2020 роки. Екстраполюючи дані висновки, можна сказати, що до 2016 року світлотехнічна продукція коштуватиме у п'ять, а у 2020 у десять разів дешевше, ніж у 2011 році (див. рис. 7).

З кожним роком прогнози зниження вартості стають дедалі сміливішими. Так, прогноз вартості 2009 року Міністерства енергетики США для середньостатистичного світлодіодного світильника становив 4 дол. за кілолюмен, 3 долари в 2010 і впав до 2 дол. за км в 2011. Ключових стимулів для зниження вартості всього два. Перший - збільшення яскравості випромінюваного світла (вимірюється в люменах) по відношенню до споживаної енергії (вимірюється у ватах), тобто світловіддача. Другий – зменшення виробничої вартості одиниці світлодіодної продукції.

Світовий ринок висвітлення. Стрімке зростання автомобільного сектора світлодіодного освітлення

У 2010 році частка автомобільного сектора світлодіодного освітлення становила 12%, більша частина яких припадала на підсвічування стоп-сигналів, індикації та інших програм червоного кольору. У 2011 році, з ухваленням низки законів у європейських країнах та США, світлодіоди стали активно застосовуватися в денних ходових вогнях, які стали невід'ємним атрибутом дизайну в таких автомобілях як Ауді та БМВ. Світлодіоди також штурмують і головне світло, але ксенонові та галогенні лампи поки що міцно тримають позиції завдяки набагато нижчій вартості.

Світовий ринок висвітлення. Головна мета – загальне освітлення

Світлодіоди вже широко освоюють сектор загального освітлення – головний напрямок усього ринку. У 2010 році частка світлодіодів тут була порівняно мала – лише 7%. Головна причина – висока вартість. Але при цьому RGB-світлодіоди вже успішно використовуються в архітектурному освітленні, оскільки мають очевидні переваги перед конкурентами. Білі світлодіоди також продовжують збільшувати свою присутність у цьому секторі освітлення. В результаті тенденцій до суттєвого здешевлення та енергозбереження частка світлодіодів у секторі загального освітлення до 2016 року становитиме 43%, а до 2020 - 65%.

Впровадження світлодіодних технологій зрештою кардинальним чином змінить всю структуру освітлювальної промисловості. Воно торкнеться всього виробничого ланцюжка - від розробки нових перспективних технологій до збуту готової продукції.

Із захопленням ринку загального освітлення світлодіодними технологіями у добувній промисловості будуть серйозні зміни. Методика виготовлення світлодіодних джерел світла кардинально відрізняється від виробництва решти - ламп розжарювання, флуоресцентних, газорозрядних та інших.

Це призведе до розвитку нових видів промислових виробництв, а також перевороту у традиційній структурі існуючої промисловості. У минулому, обмежений можливостями червоних та слабо-яскравих зелених світлодіодів, ринок освітлення займав скромну нішу. За останні 15 років, після винаходу 1995 року блакитних світлодіодів, розстановка сил кардинально змінилася. З 1995 по 2005 роки після інтенсивної інформаційної війни все виробництво надяскравих білих світлодіодів зосередилося в руках жменьки компаній, що захистилися відповідними патентами.

З 2005 по 2010 головною сферою застосування світлодіодів було підсвічування мобільних телефонів та ноутбуків. Частина корейських та китайських компаній, отримавши ліцензію великої п'ятірки, відбили собі шматок ринку завдяки можливості виробляти дешевшу світлодіодну продукцію. У 2010 році, зі збільшенням габаритної яскравості світлодіодів, на ринку з'явилися перші великі РК-телевізори зі світлодіодним підсвічуванням. Найбільші виробники РК-панелей почали щедро інвестувати у світлодіодну індустрію, передбачаючи високий попит на свою продукцію. Вони швидко скупили установки для МОС-гідридної епітаксії і в стислий термін завоювали більшу частину виробничого ринку світлодіодів.

Більшість компаній виробників, зайнята у сфері освітлення, прагне зайняти нішу на ринку загального освітлення, оскільки очікується, що світлодіодний бізнес найближчим часом набуде ваги та солідності. Ще більшого значення ця тенденція набула після стагнації виробництва світлодіодного підсвічування у РК-телевізорах, а виробничі потужності з виготовлення чіпів підкладок та комплектуючих переналаштувалися на сектор ринку загального освітлення. І зараз учасники цього сектору ринку у виграші, оскільки для виробництва потужних світлодіодів потрібна більша кількість складних технологій та спеціальних додатків, ніж для підсвічування. Втім розвиток технологій монтажу кристалів на підкладку (multichip-on-board) дає можливість створити стартапи багатьом виробникам напівпровідникової продукції.

Світовий ринок висвітлення. Наступним стандартом стануть світлодіодні джерела світла

Кілька десятиліть значну частку ринку традиційних джерел світла - 60-70% - утримували три великі гравці. Виробництво традиційних ламп уже давно стало стандартним. Це означає, що більшість компаній робить взаємозамінні лампи стандартних розмірів та яскравості. Традиційне джерело світла вже давно стало товаром народного споживання, і його виробництво прагне монополізму, що характерно для всіх товарів народного споживання, будь то машини чи скло.

Світлодіодне освітлення порушує ці традиції по всіх напрямках, змушуючи по-новому поглянути на існуючі стандарти. Світлодіодне освітлення ще розвивається як нове джерело у загальному освітленні, але вже зараз зрозуміло, що виробництво світлодіодних джерел світла докорінно відрізняється від традиційного. Функціональність світлодіодного модуля (джерела світла) така сама, як і у традиційних ламп у звичайному освітленні. Незважаючи на це, стандарти для світлодіодних модулів все ще не розроблені, і ринок світлодіодного освітлення за промовчанням користується звичайними стандартами. Відсутність стандартів для світлодіодного освітлення пояснюється його якостями, такими як довговічність, компактність та спрямованість світлового потоку. Як джерело світла світлодіод набагато довговічніший за лампи і повністю виключає необхідність заміни, що веде до інтеграції джерела світла та освітлювального пристрою в єдине ціле. Дизайн у звичайних джерелах світла, як правило, стосувався лише самого пристрою, не торкаючись лампи. З появою світлодіодів дизайн може бути набагато більш гнучким та різноманітним. Обговорення проблеми стандартизації загального світлодіодного освітлення неодноразово порушувалося рядом профільних організацій, таких як Zhaga Consortium. Нестача стандартів шкодить розвитку промисловості. Вона заважає виробникам, дизайнерам та розробникам світлотехніки скоординувати та об'єднати зусилля у виробництві готової енергоефективної та якісної продукції. Наприклад, однією з цілей Zhaga Consortium є визначення інтерфейсу світлового приладу (і окремо для модуля) за чотирма фізичними показниками: механічним, температурним, електричним і фотометричним. Сьогодні усі 140 членів консорціуму активно обговорюють цю тему.

Ступінь стандартизації може змінюватись в залежності від тих областей, де застосовуватимуться світлодіоди. З одного боку, це стандартні світлотехнічні прилади, які споживачі можуть замінити самі. З іншого боку - це розробка унікальних світлотехнічних рішень на індивідуальне замовлення. І в тому, і в іншому випадку всьому ланцюжку виробництва необхідно працювати синхронно.

Компанії, які є кінцевими у ланцюжку виробників світлотехнічної продукції, шукають нові перспективні можливості поза сферами своєї діяльності.

З появою світлодіодних технологій та загальної тенденції до енергоефективності багато компаній світлотехнічного ринку у пошуках перспективних можливостей розвитку бізнесу стали активно включатися у виробничий ланцюжок. На сьогоднішній день ринок готових світлотехнічних виробів надзвичайно роздроблений, допоки об'єднання ринку в єдине ціле малоймовірне.

Однією з найперспективніших можливостей для компаній, які є кінцевими у ланцюжку виробників світлотехнічної продукції, є розробка світлотехнічних рішень. У майбутньому цьому сектору ринку пророкують небувале зростання.

Що стосується сектора ринку компонентів управління системами освітлення, сьогодні його оборот, за грубими оцінками становить 2 млрд євро. Очікують, що до 2016 року він зросте до 4 млрд євро, а в 2020 дорівнюватиме 7 млрд. євро.

Традиційно сфера бізнесу світлотехнічних рішень належала компаніям, які займаються розробкою систем керування освітленням. Сьогодні, побачивши для себе невикористані можливості, в цю сферу починають проникати й інші компанії, що займаються освітленням, особливо виробники освітлювальних приладів. Також до неї виявляють інтерес і будівельні компанії, вважаючи цю галузь частиною загального проектного рішення.

Ряд систем керування, такі як система динамічного контролю за кольором RGB, вже використовуються в архітектурному освітленні. Системи керування колірною температурою є відносно новими і займуть певну нішу на ринку, але поки що їх використання обмежене студійним та домашнім освітленням. Системи димування раніше використовувалися в домашньому освітленні, але зараз з метою економії енергії починають використовуватися і в інших видах загального освітлення. Ще однією тенденцією є застосування систем освітлення для контролю біоритмів людини, тварин та рослин. За рахунок хорошої керованості в порівнянні з традиційними джерелами світла світлодіодне освітлення має ряд очевидних переваг у всіх сферах застосування.

Світовий ринок висвітлення. Системи керування кольором RGB

Так як світлодіоди розширюють можливості керування кольором RGB, наприклад, забезпечують динамічний контроль кольору з мінімальним часом відгуку, створюються нові сфери їх застосування. Як приклад можна навести використання у висвітленні концертних майданчиків, телестудій, розважальних комплексів та готелів. Крім того, ці системи контролю використовують і на вуличних екранах.

Системи димування використовуються в основному в готелях високого класу, приміщеннях для ділових зустрічей і переговорів, для створення певної атмосфери. Ці системи, суміщені з автоматичними системами перемикання (іноді з датчиками, що реагують на присутність людини), також використовуються для підвищення енергоефективності. Якими б економічними не були флуоресцентні лампи, перехід на світлодіодне освітлення, що керується, допоможе зберегти ще більше енергії. Як правило, майже 30% енергії витрачається дарма, висвітлюючи порожні приміщення. І тут застосування систем димування вийшло б дуже актуальним. Ще один приклад – автозаправні станції. Як правило, вони дуже яскраво освітлені, незалежно від того, чи заправляється хтось чи ні. Системи димування можуть автоматично контролювати яскравість залежно від присутності чи відсутності клієнтів.

Підсвічування використовується на підприємствах з вирощування рослин, парників або садів для стимуляції їх зростання. Дефіцит продуктів харчування, а також ризик забруднення та зараження ґрунтових овочів та фруктів значно підвищив попит на підприємства, які штучно вирощують рослинну їжу.

Висвітлення тваринницьких ферм та птахофабрик сприяє збереженню життя та здоров'я тварин. З людиною складніше. Світло запускає безліч різних механізмів, що управляють здоров'ям та настроєм людини, її мотивацією та здатністю вирішувати певні завдання. Нові системи освітлення відіграють значну роль у північних країнах, де зимові ночі тривають цілодобово.

Світовий ринок висвітлення. Ринок освітлення взяв курс на енергозбереження

В даний час найбільш продаваними на ринку освітлення є лампи розжарювання. Їх частка над ринком загального висвітлення (за кількістю одиниць) становить 52% (12% грошового обороту). За ними йдуть флуоресцентні лампи, найбільші за грошовим обігом, з 50% часткою за кількістю одиниць.

Існують два види флуоресцентних ламп: лінійні, які переважно використовуються в офісних приміщеннях, і компактні, якими можна замінити лампи розжарювання. Частка лінійних люмінесцентних ламп за кількістю одиниць, що продаються, становить 16% (19% за грошовим обігом), у той час як частка компактних - 17% (31% за грошовим обігом). Завдяки забороні ламп розжарювання у багатьох країнах світу та широкій державній підтримці, обсяги продажів компактних люмінесцентних ламп за останні кілька років суттєво зросли. Частка інших – галогенних та газорозрядних ламп – за кількістю проданих одиниць становить 12 та 2 відсотки відповідно, 10 та 14% відповідно за обігом коштів.

Хоча лампи розжарювання лідирують за кількістю одиниць, що продаються, вони є найменш ефективними. Їхня світловіддача коливається від 10 до 19 лм/вт. Світлодіодні джерела світла набагато ефективніші: 60 – 120 лм/Вт. Енергоефективність інших, не світлодіодних джерел світла, наприклад компактних люмінесцентних ламп дорівнює 40-70 лм/Вт., лінійних (типу Т-8) від 35 до 87 лм/Вт.

Енергоефективність газорозрядних ламп сягає 115 лм/Вт. І це ще не межа. Розуміючи необхідність енергозбереження за умов жорсткої конкуренції, розробники всіх джерел світла удосконалюють характеристики своєї продукції. Майбутній технологічний поділ зміщуватиметься у бік відмінних від світлодіодів екологічно чистих енергоефективних технологій доти, доки ціни на світлотехнічну продукцію не стануть менш прийнятними, а це очікується лише до 2016 року. У той час як частка ламп розжарювання на ринку загального освітлення неухильно знижуватиметься - до 9% за кількістю одиниць, що продаються, частка всіх енергоефективних джерел світла зросте. Частка КЛЛ, наприклад, зросте з 17 до 25%, галогенних – до 22%.

Світовий ринок висвітлення. Майбутнє ринку загального освітлення

Загальне освітлення складається із семи різних додатків. Перші шість - домашня, офісна, готельна, промислова, магазинна та вулична визначаються типом розташування та особливостями будівель, в яких вони застосовуються. Сьоме - архітектурне - у контрасті з першими шістьма більшою мірою функціональне, створене для декоративних цілей та формування настрою. Частка ринку та траєкторія розвитку у всіх семи додатків різні. Їх визначають особливості застосування тієї чи іншої програми, і навіть особливості експлуатації освітлювальних приладів.

Відколи кількість житлових будинків почала становити 70% від числа всіх збудованих будівель, домашнє освітлення вибилося в абсолютні лідери. Його частка ринку становить 40%, причому середня вартість домашніх світильників досить низька. За ним йдуть офісне та вуличне освітлення з 10% частками кожне. Висвітлення магазинів і готелів хоч і поступається переліченим вище додаткам, особливості застосування освітлювальних приладів, а також часта зміна збільшує їх оборот на ринку загального освітлення.

Частка ринку світлодіодного освітлення кожному за додатків складається з багатьох чинників. Це різні вимоги, бар'єри, регіональні, національні та низка інших. Все це, зрештою, визначає частку кожного додатку на ринку світлодіодного освітлення та розмір ринку. Розглянемо прогнози для кожної програми окремо.

Світовий ринок висвітлення. Архітектурне освітлення

У сфері архітектурного освітлення світлодіоди прижилися раніше за всіх. Вже у 2011 році їхня частка в цьому сегменті ринку освітлення становила 40%. Через п'ять років, у 2016 році, за прогнозами експертів, вона досягне 74%, а до 2020 року – 86%. Однією з найбільших переваг світлодіодів є можливість керування кольором. У традиційному освітленні для цього використовувалися кольорові плівкові фільтри, дуже дорогі щодо технічного обслуговування.

Крім того, у звичайному освітленні обмежені швидкість колірного контролю та гнучкість використання. Подолавши ці труднощі, світлодіодні технології в архітектурному освітленні пішли далі, створивши нові види програм - медіафасади. Їх особливістю є поєднання дизайну самої будівлі з яскравим інтерактивним освітленням. Це означає принципово новий підхід до взаємодії будівель та споруд із навколишнім середовищем. Медіафасад надає будівлі надзвичайно красивого вигляду, а також несе в собі потужне інформаційне навантаження.

Світовий ринок висвітлення. ЖКГ освітлення

В даний час у ЖКГ-освітленні всі регіони планети використовують різні джерела світла. У кількісному відношенні, звичайно, переважають лампи розжарювання, тоді як кількість галогенних та флуоресцентних ламп варіюється залежно від країни. Європейці, які віддають перевагу теплішому світлу, більше тяжіють до галогенних ламп. Азіатам це не важливо, і там переважають флуоресцентні.

Основна тенденція у ЖКГ-освітленні сьогодні – збільшення частки флуоресцентних ламп. Це пов'язано з інфляцією та підвищенням прожиткового мінімуму. Однак перенесення кольорів у них набагато гірше, і це є серйозною перешкодою для проникнення в ті сфери, де це необхідно. Особливо це стосується європейських споживачів. У сферу ЖКГ світлодіодні технології припадають набагато повільніше, ніж архітектурне освітлення. Частка світлодіодів на ринку ЖКГ освітлення становить 6% і такий стан речей збережеться аж до 2016 року. Секрет у тому, що ринок ЖКГ-освітлення дуже чутливий до цін на джерела світла, а поки світлодіодні джерела набагато дорожчі за інші, їхня частка в даному сегменті ринку освітлення залишиться незмінною. Тим не менш, світлодіодне освітлення зі зниженням вартості все активніше бере участь у процесі модернізації та інсталяції нових освітлювальних систем.

Світовий ринок висвітлення. Офісне освітлення

У офісному освітленні левову частку займають флуоресцентні лампи, за винятком офісів, розташованих у суперсучасних бізнес-центрах та хмарочосах, що тяжіють до теплішого світла та світильників з оригінальним дизайном. Частка інших технологій варіюється в залежності від тієї чи іншої країни. Через привабливу ціну флуоресцентні лампи пануватимуть у цьому сегменті ринку ще досить довго, аж до 2016 року. Серйозною проблемою для світлодіодних технологій у цьому сегменті також став «принципал-агент конфлікт» (за винятком тих будівель, в яких передбачалася інсталяція світлодіодних світильників), коли проектувальникам невигідне енергозбереження. Частка світлодіодів у цьому секторі невелика, лише 2 відсотки. До 2016 року, як очікується, вона зросте до 30%, а в 2020 дорівнюватиме 52%.

Світовий ринок висвітлення. Висвітлення магазинів та супермаркетів

У цьому сегменті безліч різноманітних сфер застосування, починаючи з супермаркетів, у яких переважно використовуються лінійні компактні флуоресцентні лампи (LFL та CFL) та закінчуючи модними бутиками, у дизайні освітлення яких застосовуються і лампи розжарювання, і галогенні джерела світла. Користувачі ламп розжарювання та галогенних ламп пред'являють високі вимоги до якості світлового потоку з високим індексом кольору (CRI), колірної насиченості та управління освітленням. Світлодіоди поки що не дотягують до цих запитів. Проте з кожним роком їхня якість покращується. Так, їх індекс кольору дорівнює 90. Як тільки вартість світлодіодів стане значно меншою, то в поєднанні з іншими перевагами, такими як низьке енергоспоживання, менше нагрівання і більша гнучкість для дизайнерських рішень, вони з легкістю потіснять галогенні лампи і лампи розжарювання. Через ту ж горезвісну вартість світлодіоди все ще програють і флуоресцентним лампам, хоча за багатьма характеристиками вони кращі за останні. Втім, низка великих торгових роздрібних мереж, таких як Starbucks та Walmart, широко використовують світлодіодні технології через низькі витрати на їх технічне обслуговування. На даний момент частка світлодіодних технологій у сегменті ринку освітлення магазинів і супермаркетів становить 2%, проте, за прогнозами аналітиків, до 2016 року вона зросте до 50 відсотків, а до 2020 року дорівнюватиме 78%.

Світовий ринок висвітлення. Готельне освітлення

Сегмент готельного освітлення досить складний, від готелів середнього та вищого класу, що використовують лампи розжарювання та галогенні, до дешевих флуоресцентних ламп, що задовольняються світлом. Частка світлодіодів у цьому сегменті ринку становить 10 відсотків. За прогнозами фахівців, до 2016 року вона зросте до 50 відсотків, у 2020 становитиме 80 відсотків. Подібно до освітлення респектабельних магазинів, освітлення готелів преміум класу також вимогливе до якості світла, до якого світлодіоди ще поки не дотягують. Втім, тут вони мають одну важливу перевагу: можливість управління світлом (димінг, наприклад). Це робить їх привабливими для таких мереж готельних комплексів, де потрібне цілодобове освітлення. Разом з якістю світлодіодного світла, що постійно покращується, ці переваги можуть значно розширити частку світлодіодних технологій у цьому сегменті ринку.

Світовий ринок висвітлення. Промислове освітлення

Сьогодні у промисловому освітленні використовують дві основні технології: газорозрядні та лінійні люмінесцентні лампи (LFL). Частка світлодіодів у цьому сегменті ринку менша за 1%. Їхній головний козир - загальна вартість власності (TCO). Світлодіоди можуть значно знизити витрати на технічне обслуговування, особливо в важкодоступних місцях і в приміщеннях з високими стелями, там, де заміна світильників, що вийшли з ладу, коштує набагато дорожче. Але і тут світлодіодам доводиться конкурувати з флуоресцентними та газорозрядними лампами, такими ж надійними та енергоефективними, але дешевшими. За оцінками фахівців, до 2016 року їхня частка не перевищуватиме 20%. До 2020 року світлодіоди зможуть вийти на рівень 40%.

Світовий ринок висвітлення. Вуличне освітлення

Більшу частину сегмента вуличного освітлення також займають газорозрядні (ртутні, металогалогенні, натрієві високого та низького тиску) та люмінесцентні лампи. Натрієві лампи вигідно відрізняються ціною і довговічністю, проте програють за якістю передачі кольору. Втім, на їхні позиції у найближчій перспективі це не вплине, незважаючи на посилення позицій світлодіодних джерел світла. Як і індустріальному освітленні, основним каталізатором збільшення частки світлодіодних технологій стала загальна вартість власності (ТСО). Вуличне освітлення монтується на значних висотах, і вигода від використання світлодіодних світильників набагато більша, ніж у промисловому секторі. Нині частка світлодіодів у сегменті вуличного освітлення становить близько 5%. До 2016 року вона збільшиться до 40%, у 2020 році сягне 70%. Причиною таких оптимістичних прогнозів є урядові ініціативи щодо зменшення викидів вуглекислого газу в атмосферу. А вуличне освітлення практично цілком належить державі, яка й ухвалюватиме рішення на впровадження тих чи інших екологічно чистих технологій. У світлодіодів тут явна перевага.

Світовий ринок висвітлення. Азія лідирує на ринку загального світлодіодного освітлення

Азія є найбільшим ринком загального висвітлення. Її частка – 35% світового ринку освітлення. Це стрімким розвитком економіки Азіатсько-Тихо-океанського регіону, передусім, Китаю. До 2020 року частка азіатського ринку, як очікується, становитиме майже половину (45%) від світового. Європа та Північна Америка збережуть свої позиції на рівні 20 та 25% відповідно. Частка інших країн буде
нікчемна.

Головна причина такого розподілу – обсяги інвестицій у капітальне будівництво. В азіатських країнах частка інвестицій становить 35%, у Європі – 27%, США та Канаді – 17%. Крім того, темпи зростання азіатського ринку вищі, ніж в інших регіонах, особливо завдяки Китаю та країнам, що не входять до ШОС. За оцінками фахівців, їхнє зростання в період з 2010 по 2016 становитиме 13 і 12% відповідно. Для порівняння, зростання ринку освітлення у Західній Європі за аналогічний період становитиме менше 2%.

Частка світлодіодних технологій різниться залежно від країни і залежить від таких факторів як регулювання, економічний розвиток і перевага джерел світла. Найсильніше на розвиток технологій впливає державне регулювання. Серйозний акцент на проблемах зміни планетарного клімату змушує державу активно займатися цим питанням. Внаслідок чого лампи розжарювання, які протягом століття панували на ринку освітлення, були зняті з виробництва та заборонені в багатьох країнах.

Дослідження показують, що впровадження світлодіодних технологій у різних країнах і куточках планети може відрізнятися, проте поки що їх пайове збільшення в США, Європі та Азії однорідне і приблизно дорівнює 7%. Найближчим часом азіатський ринок освітлення відставатиме від європейського та американського за темпами збільшення частки світлодіодних технологій. Це спричинено особливостями економічного розвитку азіатського регіону. Однак це не завадить йому залишатися найбільшим ринком освітлення з часткою 35% світового. І, за прогнозами аналітиків, його позиції лише зміцнюватимуться. До 2020 року азіатський ринок світлодіодного освітлення досягне обороту 26 млрд євро. За ним слідуватимуть Європа та США з оборотом 14 і 10 млрд відповідно.

При більш ретельному дослідженні тенденції різняться залежно від держави. У Північній Америці частка світлодіодів на ринку освітлення дорівнює 7% і становить 1 млрд. євро. Основну частину обороту дає ринок інсталяції світлових приладів за підтримки низки державних ініціатив на кшталт програми LEED (у перекладі російською означає «Керівництво в енергетиці та найбільш прийнятному, з погляду екології, проектуванні»). Незважаючи на заборону ламп розжарювання з 2012 року, частка світлодіодних технологій у секторі ринку заміни джерел світла зростатиме повільно. У більшості штатів США ціни на електроенергію та флуоресцентні лампи досить малі, що сильно нівелює переваги світлодіодних ламп. Однак із зменшенням вартості їхня частка неминуче збільшиться.

У Європі співвідношення часток світлодіодних технологій та загального освітлення таке ж, як у США і дорівнює 7%, тобто 1 млрд євро. Основною сферою застосування світлодіодних технологій у Європі є архітектурне освітлення. Тут стало модним освітлювати фасади будівель різнобарвним світлом, де світлодіоди мають значні переваги. Заборона на лампи розжарювання (яка буде введена вже в 2012 році) - ще один прискорювач розвитку світлодіодних технологій, особливо білого кольору, який разом із зростаючими цінами на електроенергію здатний сильно збільшити їхню частку на загальному ринку освітлення.

Частка азіатського ринку, як говорилося раніше, найбільша у світі як ринку загального освітлення, і у світлодіодному секторі. Завдяки потужній державній підтримці оборот ринку освітлення дорівнює європейському та американському. Левова частка успіху належить Китаю. Він лідирує у двох секторах: вуличному та архітектурному освітленні. Завдяки державним інвестиціям у вуличне освітлення частка світлодіодних технологій у ньому до 2015 року збільшиться до 30%. Однак за рахунок ЖКГ-освітлення загальний оборот ринку світлодіодних технологій у Китаї дещо нижчий від європейського. Втім, завдяки великим обсягам виробництва, до 2020 року частка Китаю в обороті світового ринку загального світлодіодного освітлення становитиме 20% або 11 млрд. євро.

Світлодіодні технології в Японії першими освоїлися у секторі модернізації освітлення. Основних причин дві. По-перше, компактні люмінесцентні лампи в Японії дорожчі, ніж у Китаї, у 6 разів. Світлодіодні лампи виходять доступнішими. По-друге, аварія на АЕС Фукусіма-1 призвела до посилення вимог до енергозбереження. Проте більшість ринку все ще належить флуоресцентним лампам, навіть у секторі ЖКГ-освітлення, що може стати додатковим бар'єром для експансії світлодіодів на японський ринок освітлення. В інших країнах світу (Близькому Сході, Латинській Америці, Африці) частка світлодіодів на ринку освітлення порівняно мала, як, втім, і сам ринок. Проте впровадження світлодіодних технологій неминуче відбудеться і тут, тільки воно йтиме вкрай повільно.

Світовий ринок висвітлення. Структурні зміни: ринок інсталяції нових світлових приладів обжене ринок заміни існуючих світлових приладів

Як уже говорилося вище, світовий ринок освітлення зміщується від ламп розжарювання з терміном служби в 1000 год до енергоефективних і набагато довговічніших (в десятки разів) джерел світла - світлодіодних і флуоресцентних ламп. Ця тенденція призведе до зменшення частки ринку, що здійснює заміну існуючих джерел світла, та збільшення частки ринку виробництва нових систем освітлення. І навіть попри те, що середній термін служби світлодіода як джерела світла обчислюється десятками років, ринок від цього не постраждає. Це тим, що у різних сегментах ринку освітлення частота заміни джерел світла відрізняється. У вуличному освітленні світильники працюють десятками років, а в якомусь модному бутіку з рекламною метою освітлення змінюється щомісяця.

В результаті цих змін розвиток сегмента ринку інсталяції освітлення буде інтенсивнішим, ніж у сегменті заміни джерел світла, тому що вбудовані світлодіодні світильники мають більше переваг перед світлодіодними лампами, що заміняються, навіть незважаючи на високу вартість. Однією з таких переваг є можливість керування колірною гамою в архітектурному освітленні, де заміна ламп була б проблематичною. Ще як приклад можна навести хай-бей лампи, підводні та вбудовані в підлогу. У цих випадках простіше і дешевше замінити все, ніж міняти по одній лампочці.

Поки що частка світлодіодів у сегменті ринку інсталяції світлових приладів становить лише 7%, але вже до 2020 року зросте вдесятеро. Разом з тим, такі зміни на ринку освітлення невпізнанно перетворять весь виробничий ланцюжок. Звичайно, поки не відпрацьовано стандартів, немає уніфікації виробничого процесу. Однак такі серйозні зміни позначаться на всіх учасниках ринку освітлення, зажадавши від них нових стратегічних бізнес-рішень.