Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 19 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Мир высоких технологий — связь времен и поколений

Особенности применения отечественных микросхем

Вечная проблема большинства околовоенных КБ и НИИ — требование использовать отечественную элементную базу. Вечная головная боль инженеров этих КБ и НИИ — заставить эту самую элементную базу работать правильно и делать то, что надо, а не то, что заблагорассудится этому непослушному куску кремния. Все ли так печально, или есть надежда на светлое будущее?

«Электроника-Транспорт 2010» — подведем итоги!

 

2 июня

Выставка Strategies In Light 2010: новый этап развития рынка светодиодов

Strategies in Light 2010 — 11-я специализированная конференция и выставка светодиодных решений в освещении, прошедшая 12—14 февраля текущего года в Санта-Кларе, Калифорния. Это мероприятие было преисполнено оптимизма участников, вызванного быстрым ростом рынка, который, по прогнозам экспертов, продлится в течение ближайших нескольких лет. Публикация является авторизованным переводом [1].



П

осле неспокойного 2009 г., отмеченного резким падением и восстановлением рынка сверхъярких светодиодов, после чего чистый годовой доход увеличился на 5%, рынок вступил в фазу роста. В результате увеличения спроса на светодиоды для подсветки ЖК-дисплеев и для осветительных систем рынок светодиодов в 2010 г. может вырасти на 50%. Эти приятные новости участникам конференции и выставки Strategies in Light 2010 сообщил Боб Стили (Bob Steele), компания Strategies Unlimited, во время традиционной презентации на открытии мероприятия.

В рамках работы выставки Strategies in Light (SIL) параллельно прошли две конференции — HBLED Market и LEDs in Lighting. Вторую из них открыл Вринда Бхандаркар (Vrinda Bhandarkar), Strategies Unlimited, который представил обзор тенденций рынка твердотельного освещения. Новым для этого мероприятия стал форум SSL Investors Forum, на котором с презентациями перед венчурными и другими инвесторами, до отказа заполнившими помещение, выступили представители 12-ти компаний. Четыре заседания секций и два семинара завершили программу мероприятия с 90 экспонентами и 3000 зарегистрированных участников. Другим важным событием этой выставки стало объявление результатов конкурса Next Generation Luminaires («Светильники следующего поколения»).

Перспективы твердотельного освещения

Дерри Берриган (Derry Berrigan), руководитель компании DBLD Sustainable Lighting Design, аргументированно выступила с заявлением о том, что осветительная система — не предмет потребления, где цена является определяющим различия фактором, а размер прибыли невелик. Технологии освещения развивают рынок.

У Берриган — большой опыт работы в сфере твердотельного освещения. 97% ее проектов основаны на использовании светодиодов. Почему не все 100%? Потому, что пока отсутствуют стандарты качества освещения. Твердотельное освещение в скором времени станет играть ключевую роль, однако необходим единый подход в отношении осветительных технологий, средств управления, проектирования и естественного освещения. Берриган считает, что к настоящему времени индустрия твердотельного освещения создала заслуживающие внимание опытные образцы, однако пока не ясно, как их с помощью организовать массовое производство и внедрение продукции.

Циклы развития рынка светодиодов

Джед Дорсхаймер (Jed Dorsheimer), ст. специалист по акциям, компания Canaccord Adams, рассказал о развитии рынка светодиодов в терминах циклов. Первый цикл связан с массовым производством мобильных телефонов в начале 2000-х гг., когда светодиоды стали использоваться для подсветки клавиатур, а позднее — цветных экранов. Рост производства светодиодов привел к тому, что в 2004—2005 гг. оно стало избыточным. Однако в результате развития технологий улучшились характеристики светодиодов, а цены на них снизились, что, в свою очередь, ознаменовало второй этап развития этого рынка. В настоящее время светодиоды широко используются для подсветки экранов ноутбуков и телевизоров.

В результате бурного рост рынка ТВ светодиодная индустрия, по мнению Дорсхаймера, испытывает серьезный дефицит мощностей с начала текущего года, объемы которого к 2012 г. достигнут 70—100 млрд шт. светодиодов. На производствах требуется запустить еще несколько сотен MOCVD-реакторов. Недостаток сапфировых подложек также может затруднить поставки продукции, пользующейся спросом. Дорсхаймер считает, что нынешние тенденции развития рынка приведут к 30-% избытку производственных мощностей в 2014—2016 гг. и заметно снизят рост производственных мощностей. И снова, снижение цены и улучшение рабочих параметров светодиодов станут основой уже третьего цикла развития рынка осветительных приборов.

Надежность и эффективность

Презентации компаний Philips Lumileds и Inventronics были посвящены вопросам обеспечения надежности и эффективности решений на этапе разработки. Руди Хечфеллнер (Rudi Hechfellner), Philips Lumileds, рассказал о методе проектирования с учетом надежности (design-for-reliability), который может оказаться полезным для разработчиков светотехничекого оборудования. Хечфеллнер также остановился на проблеме обеспечения стабильности светового потока и внезапного и полного отказа. Несмотря на то, что снижение светоотдачи ниже приемлемого уровня или полный отказ влияют на надежность системы, механизмы сбоя в том и другом случае могут быть совершенно разными.

Говоря, в частности, о светодиодах Luxeon Rebel, Хечфеллнер заметил, что управляющий ток весьма значительно влияет на стабильность светового потока, в то время как температура не оказывает такого воздействия. В условиях возникновения полного отказа роли управляющего тока и температуры меняются на противоположные. Хечфеллнер представил модели, позволяющие проанализировать вероятность снижения стабильности светового потока и возникновения отказа каждого отдельного светодиода в массиве осветительной системы при различной рабочей температуре. Подобный анализ разработчики приборов должны выполнять в отношении всех компонентов светодиодной системы, включая драйверы и оптику.

Доклад Маршалла Майлса (Marshall Miles), вице-президента отдела по развитию бизнеса, Inventronics, также был посвящен проблемам обеспечения надежности. В частности, Майлс остановился на силовой электронике для управления светодиодами, заметив, что все доходы от проектов по твердотельному освещению могут очень быстро обернуться издержками, если не уделить должного внимания силовой электронике.

Майлс заметил, что прибыль на инвестированный капитал (ROI) зависит от сочетания нескольких факторов — стоимости продукта, возможности снизить потребление электроэнергии и стоимости технического обслуживания. Более эффективный модуль управления позволяет изменить ROI тремя путями: снизив расход энергии; уменьшив температуру компонентов и, следовательно, увеличив продолжительность их срока службы, а также повысив их надежность.

Надежность и срок службы — разные характеристики. Надежность, в частности, связана с таким показателем как среднее время безотказной работы (MTBF). При вводе устройства в эксплуатацию возникают отказы независимо от его параметров надежности. Напротив, срок службы представляет собой вполне прогнозируемое время эксплуатации продукта до предсказуемого момента его изнашивания.

В докладе был рассмотрен пример того, как энергопотребление и потери энергии зависят от КПД драйвера. Майлс указал, что при сроке службы светодиода свыше 50 тыс. ч драйвер с КПД = 95%, позволяет сэкономить на 83,6 долл. больше, чем драйвер с КПД = 85% (из расчета 0,09 долл./(кВт∙ч)). Другими словами, при использовании драйвера с КПД = 85% потери энергии в 3,3 раза больше, причем она рассеивается в виде тепла. Майлс отметил, что драйвер с КПД равным 85% обеспечивает лишь половину надежности от надежности драйвера с 95-% КПД, главным образом, из-за тепловых потерь.

Оптика и тепловое регулирование

Представители компаний Bayer MaterialScience и Carclo выступили с совместным докладом на тему о новых материалах для светодиодной оптики, рассеивателей и отражателей, т.к. обе фирмы сотрудничают в производстве поликарбонатной оптики для приложений по светодиодному освещению. Большая часть оптики в настоящее время изготавливается из полиметилметалкрилата (ПMMA), или акрилового стекла. Оптика из ПММА, как правило, превосходит по светопроницаемости поликарбонатную оптику, однако ПММА деформируется при 75°С, в то время как поликарбонат устойчив даже к температуре в 120°С. ПММА-оптика требует соблюдения определенного температурного режима в процессе пайки. Кроме того, на ее состояние может оказать рабочая температура светодиода или светильника. Bayer MaterialScience и Carclo сообщили о создании новой технологии применения поликарбоната, светопроницаемость которого пригодна для светодиодного освещения. Более того, обе компании могут формовать отражатель и линзу в единый оптический модуль.

Джеймс Петроски (James Petroski), GrafTech, выступил с докладом “SSL without heat sinks: Dream or reality?” («Системы твердотельного освещения без теплоотвода: мечта или реальность?»). Известно, что использование радиаторов удорожает стоимость решения, причем часто они механически несовместимы с форм-фактором светильников. Кроме того осветительные установки, как правило, изготавливаются из дешевых тонкослойных металлов с неудовлетворительным тепловым сопротивлением и плохо способствуют охлаждению светодиода. Конечно, в светильниках могут применяться более дорогие металлы и сложные методы производства для обеспечения лучшего теплоотвода. Однако компания GrafTech предложила свой способ увеличить рассеиваемую тепловую мощность за счет использования комбинации дешевого листового металла и тонкого слоя графитового материала eGRAF собственной разработки. При этом нет необходимости в том, чтобы материал eGRAF был плотно прижат к корпусу из листового металла для обеспечения лучшей теплопроводности.

Будущее светодиодных приложений

В двух докладах прозвучали размышления на тему о новых возможностях применения светодиодов. Кэри Эскоу (Cary Eskow), директор отдела технологий, Avnet, рассказал об использовании СД в медицинских и психофизиологических приложениях. Например, двух- или трехцветные светодиоды с изменяемой цветовой температурой позволили бы увеличить дифференциацию тканей. Светодиоды также могли бы применяться для улучшения циркадного ритма при регуляции многих функций человеческого организма, включая сон и пробуждение. Управляемое излучение синего светодиода можно было бы использовать вместо кофе, чтобы ускорить пробуждение человека и повысить его работоспособность.

Выступление Стива Паолини (Steve Paolini), исполнительного директора и учредителя Telelumen, было еще более отвлеченным: «Разделение спектра видимого света окажет на человечество в этом столетии большее влияние, чем разделение радиочастотного спектра в прошлом столетии». Светодиоды сменят лампы накаливания и вызовут появление большого числа новых приложений по освещению. В качестве примера Паолини привел световой репликатор от компании Telelumen. Если MP3-плеер воспроизводит музыку, то репликатор с помощью светодиодной матрицы — последовательное изменение световой интенсивности, например, солнечного излучения в течение дня. При этом процесс записи репликатора чем-то сродни кодированию звукового сигнала в MP3-формат.

«Новая» и «старая» культуры освещения

Тед Коннерт (Ted Konnerth), глава Egret Consulting Group, выступил с докладом о том, чем различаются представители «новой» и «старой» концепций освещения, сравнив их по таким показателям как длительность продуктового цикла, интеллектуальная собственность и производство. Например, для сторонников светодиодного освещения светоотдача (лм/Вт) — главный определяющий параметр, тогда как для приверженцев традиционного освещения основной характеристикой является фут-кандела (10,76 лм/м2).

Коннерт посоветовал сторонникам перехода на новое освещение умерить свой пыл, изучить спрос, выбрать верную стратегию и найти те компании, которые могли бы ее реализовать. В то же время приверженцам «старой» концепции освещения следует понять, что их продукция устарела, она неэффективна, и изменить свою бизнес-модель.

Честная классификация

На второй секции под названием “Truth in Labeling” («Честная классификация») были представлены четыре презентации, вслед за которым состоялась панельная дискуссия. На этом заседании рассматривался вопрос о вредном влиянии неточных и противоречивых заявлений на светотехническое сообщество, а также меры, которые предпринимает правительство и отрасль для решения этих проблем.

В частности, Марси Сандерс (Marci Sanders), компания D&R International, рассказал о поддерживаемой Министерством энергетики США программе Lighting Facts (www. lightingfacts.com), предназначенной для того, чтобы обеспечить «честную рекламную информацию» и способствовать непрерывному совершенствованию качества продукции на основе твердотельных источников света. В марте текущего года в рамках программы Lighting Facts были утверждены изделия, 45% которых составляли источники света для замены традиционных ламп, 20% точечных светильников и 15% — светильников для наружного освещения.

Что означает этикетка

Ави Мор (Avi Mor), партнер компании Lightswitch Architectural, рассказал о своем отношении к этикеткам на светильниках, наградам за разработку продукции и к программе Energy Star. Помимо положительных сторон он заметил, что некоторые программы вызвали переполох на рынке и привели к появлению сфальсифицированных этикеток. Например, программа Energy Star не решает вопроса качества продукции и неизвестно, что ожидать от нее в новой редакции в следующем году. Мор также заметил, что некоторые производители злоупотребляют этикетками Energy Star Partners, стремясь убедить потребителя в соответствии продукции стандарту Energy Star. На самом деле, этикетка Energy Star Partners означает лишь то, что производитель заплатил деньги за участие в этой организации.

Компания Мора предъявляет достаточно строгие требования к поставщикам твердотельных светильников. Он заявил, что едва ли найдутся два образца изделий с одинаковой цветовой температурой. Другим требованием является соблюдение пятилетней гарантии, включая все компоненты системы. До сих пор нет предписаний в отношении биннинга и конца срока службы светильника, в отличие от светодиодов.

Управляемое уличное освещение в Сан-Хосе

В то время как многие города в США все еще тестируют светодиодные системы освещения, город Сан-Хосе, шт. Калифорния, прославился тем, что в его системах уличного освещения применяется интеллектуальная технология и управление, позволяющие повысить энергоэффективность и защитить ночное небо от избыточного света. Об этих инновациях рассказала Эми Олэй (Amy Olay), ст. инженер городского департамента транспорта. Внедрение интеллектуального уличного освещения, позволяющего уменьшить энергопотребление, повысить качество света и избавиться от нежелательного излучения, составляет только часть 15-летней программы Сан-Хосе Green Vision. К 2022 г. в этом городе заменят все 62 тыс. уличных фонарей на установки с нулевым выбросом.

Проект по установке 118 фонарей в жилых районах восточной части Сан-Хосе позволил проверить возможность связи по силовым линиям (PLC) для управления отдельных источников света или целых групп из них. Городская администрация ожидает, что этот проект позволит сэкономить 60% расходов на электроэнергию плюс дополнительные 10% за счет регулировки яркости и снизить на 65% расходы на техническое обслуживание. Жители районов, в которых на улицах вместо желтого света старых натриевых ламп низкого давления появился более яркий белый свет светодиодов, положительно отреагировали на изменения.

Еще одним проектом, завершенным в северной части Сан-Хосе в начале этого года, стало тестирование беспроводных систем управления освещением на дороге с шестирядным движением. Для того чтобы экономия от применения систем адаптивного освещения была максимальной, требуется установить точный контроль над потребляемой электроэнергией. Полученная информация будет передаваться коммунальным предприятиям. Олэй рассказала, что городская администрация Сан-Хосе совместно с отраслевыми компаниями участвует в создании интеллектуальных уличных фонарей с функцией счетчиков.

Производственный контракт с энергетической компанией

Преимущества светодиодного освещения можно использовать с помощью производственных контрактов (perfomance contracts), выполняемых энергетическими компаниями. Майкл Лот (Michael Loth), компания Johnson Controls, рассказал, как успешно финансировать такие контракты, которые, по сути, являются средством обеспечения модернизации за счет экономии от этой модернизации. В рамках данного контракта энергетическая компания гарантирует экономию средств, выручаемых после модернизации осветительных систем. Для выполнения договора потребитель находит источник финансирования (специализированную компанию) для внесения аванса за модернизацию оборудования. Затем в течение нескольких лет потребитель оплачивает издержки финансирования за счет достигнутой экономии от меньших коммунальных платежей, снижения затрат на ремонт оборудования, лучшего качества света и воздуха, способствующего повышению производительности труда.

При этом, пояснил Лот, энергетическая компания несет финансовую ответственность за любую недостачу фактически сэкономленных средств относительно некоторого гарантированного уровня. Как следствие, энергетическая компания использует проверенные технологии, что позволяет снизить такой риск. На долю освещения приходится 16% стандартного проекта, реализуемого в соответствии с производственным контрактом, однако такие договоры окупаются за самое короткое время — от 3 до 10 лет. Лот перечислил ряд достоинств светодиодов, обеспечивающих успех производственных контрактов, в т.ч. продолжительный срок службы, распределение света, избыточность и гарантия.

Точка зрения разработчиков осветительных систем

По мнению Эндрю Макиннона (Andrew Mackinnon), руководителя компании Gabriel Mackinnon Lighting Design, разработчикам все сложнее становится отстаивать характеристики качественных светодиодных изделий перед партнерами из других компаний, если те плохо разбираются в конкретных вопросах проекта. Производителям светодиодов и разработчикам осветительных систем приходится защищать репутации друг друга.

Существует множество проблем, связанных с недостатком данных, которые позволяют сделать обоснованные сравнения. Например, имеются известные ограничения на применение IES-файлов (файлы с данными об интенсивности света в формате ASCII) для определения выходной мощности излучения установки со многими источниками света. Процесс выбора подходящей установки для проекта может занять очень большое время, а быстрая разработка — привести к ошибкам. Макиннон предлагает следующий выход из этой ситуации: производители должны замедлить темпы продуктовых циклов и точнее определять свои цели: например, сообщать разработчикам, должна ли светоотдача оборудования следующего поколения быть выше предыдущей величины, или следует сохранить прежнее значение этого параметра, снизив потребляемую энергию. Разработчики также не имеют представления о том, как долго проработают созданные ими светодиодные установки.

Макиннон предложил производителям светодиодов составить рейтинговый список установок, в которых применяется созданная ими продукция. Свою идею он мотивировал тем соображением, что на карту в таком случае ставится репутация производителя, которая пострадает, если его светодиоды будут применяться в некачественных системах. Кроме того, он предложил соответственно промышленному стандарту установить гарантию на светотехническое оборудование, ориентированное на конкретные приложения и имеющее определенные срок службы (5 лет), светоотдачу и цветовую насыщенность.

Майкл Сутер (Michael Souter), главный разработчик, Luminae Souter Associates, в своем выступлении сказал, что проектировщики светотехнического оборудования несут ответственность за качество созданных систем и их характеристик, включая светоотдачу, устойчивость функционирования, правила эксплуатации, рабочие параметры, бюджет и эстетический вид. Для того чтобы установки на основе твердотельных источников света получили широкое распространение, необходимо, чтобы все эти требования были соблюдены.

Планарное освещение

По мнению Ирэна Файна (Eran Fine), президента и исполнительного директора, компания Oree, на рынке имеется спрос на планарное освещение, создаваемое с помощью больших, очень тонких, легких и встраиваемых в систему поверхностей, которые всей площадью излучают однородный регулируемый свет. Oree разработала технологию, позволяющую получить такую структуру с помощью точечных светодиодных источников света. Планарное освещение позволяет дизайнерам и архитекторам не только создавать светильники нового типа, но и новые приложения.

Планарный модуль OreeLED со светоизлучающей поверхностью площадью 50×50 мм2 имеет размер и форму кредитной карточки. Oree разработала модульный метод создания больших залитых светом поверхностей, в которых сочетается боковая и задняя подсветка. Каждый модуль освещается одним многокристальным светодиодным источником, имеет оптическую эффективность свыше 60% и светоотдачу 40 лм/Вт на поверхности структуры. Толщина модуля составляет 3,5 мм, вес — 8 г. При составлении модулей OreeLED образуется большая излучающая поверхность. Механизм обратной связи на основе датчиков внутри каждого модуля обеспечивает однородность излучения поверхности и стыков.

Рис. 1. Светодиодные модули Brivo от компании Foxsemicon Integrated Technology Inc. (FITI)
Рис. 2. На стенде Acuity Brands демонстрировался уличный фонарь компании Holophane с системой дистанционного управления и мониторинга ROAM (Remote Operations Asset Management) на основе беспроводной технологии передачи данных
Рис. 3. Компания Nuventix представила новое устройство Synjet для работы со светодиодными модулями Xicato
 

Рис. 4. На выставке SIL компания Tyco Electronics представила низковольтный кабельный узел постоянного тока для системы, совместимой со стандартом EMerge Alliance. Узел используется для управления светодиодным освещением

Рис. 5. Светильники для наружного освещения от компании Hilux, которая также производит светодиодные модули, драйверы, пульты управления и другую продукцию
Рис. 6. Из составленных вместе планарных модулей OreeLED создается большая однородно светящаяся поверхность

ЛИТЕРАТУРА

1. Tim Whitaker and Maury Wright. Strategies in Light 2010 illuminates the start of a new era for LED market growth//www.ledsmagazine.com/features/7/4/5.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Тим Уайтекер, Мори Райт



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты