Когда станет выгодно покупать домой светодиодные лампы?

В 2011 г. корпорация «Роснано» совместно с ГК «Оптоган» опубликовала отчёт, из которого следует, что на текущий момент 58% мирового рынка источников света приходится на традиционные лампы накаливания. Одним из наиболее распространенных источников света в быту и промышленности является лампа накаливания мощностью 100 Вт с цоколем Е27 (ЛН-100). Под источник света такого типа сконструировано подавляющее количество люстр, бра, торшеров. Наибольшими преимуществами лампы ЛН-100 являются относительно небольшие габариты и равномерное, а также практически всестороннее излучение света. Самый существенный недостаток ламп накаливания — крайне низкая световая отдача, составляющая 15 лм/Вт.
В связи с запретами, введёнными Федеральным законом РФ № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении…», к 2015 г. доля ламп накаливания на рынке должна снизиться до 30%. Аналогичный закон в европейских странах вступил в силу 1 сентября 2009 г. В 2010 г. запрет распространился на лампы мощностью более 100 Вт, в 2012 г. он будет действовать в отношении 60-Вт, затем — 10-Вт ламп накаливания. Россия планирует постепенно выводить лампы накаливания из обращения, начиная с 1 января 2011 г., и полностью запретить их применение к 2014 г., заменив энергосберегающими.
В настоящее время основной упор делается на компактные люминесцентные лампы мощностью 25 Вт (КЛЛ-25). Они дороже ЛН-100 в 6–10 раз и несколько больше по габаритам. Массовое внедрение КЛЛ-25 осложняют случаи их ускоренного выхода из строя при пониженном качестве электроэнергии в сетях абонентов.
Другими источниками света, пытающимися вытеснить ЛН-100, являются светодиодные светильники (СДС) (см. табл. 1). Недостаток таких светильников в том, что излучение светового потока происходит только в одну полуплоскость. Очевидные преимущества:
1) потребляемая мощность в 2,5 раза меньше, чем у КЛЛ-25, — 10,5 Вт;
2) гарантированный производителем срок службы в 3 раза больше, чем у КЛЛ-25, — 45 тыс. ч.
В настоящее время лучшие корпорации мира разрабатывают светодиодные светильники, которые могли бы напрямую заменить лампы накаливания. В таких светильниках для излучения света используются качественные светодиодные модули, объединяющие несколько кристаллов с эффективностью до 100 лм/Вт. В качестве основы в таких модулях используются подложки с готовыми точками пайки, позволяющими легко оснастить модуль теплоотводящим радиатором. Это действительно передовые решения, которые приобрели массовость только благодаря постоянному совершенствованию технологии изготовления и удешевления показателя «лм/Вт».
К сожалению, светодиодный светильник состоит не только из высокотехнологичной светодиодной матрицы. В его состав также входят оптический рассеиватель, теплоотводящий радиатор и блок питания. Если рассеиватель и радиатор можно предварительно оценить визуально, то блок питания, как правило, скрыт в корпусе цоколя и никакому контролю со стороны потребителя не поддаётся.
Существуют три основных трудности при создании блока питания светодиодной замены ЛН-100:
1) устойчивость работы при повышенной температуре, т.к. блок находится внутри нагретого радиатора;
2) очень небольшие допустимые габариты — как правило, не более 12×12×30 мм;
3) схема и детали должны быть максимально дешёвыми, т.к. основная часть себестоимости светильника приходится на светодиодную составляющую.
В таких условиях практически невозможно сконструировать одновременно недорогой и качественный блок питания — одно из взаимоисключающих требований всегда будет превалировать.
Современные светодиодные светильники активно и качественно производят компании, находящиеся в Европе, США, России, но пальма первенства в этом отношении принадлежит Китаю. Именно китайские производители наиболее быстро копируют передовые технологии, одновременно максимально удешевляя их. С продукцией именно китайских производителей наиболее часто приходится сталкиваться в т.ч. российским потребителям.
В силу достаточно большой стоимости светодиодных источников света и светильников на их основе рачительные энергетики, всегда действующие в условиях ограниченного бюджета, стараются использовать новую осветительную технику без модернизации основных электросетей. Например, освещение в любом офисном, жилом или промышленном помещении как общего, так и технологического назначения управляется клавишными выключателями. Уже достаточно давно в практике электротехники применяются удобные выключатели с подсветкой (см. рис. 1).

Рис. 1. Электрическая принципиальная схема выключателя с подсветкой

Нетрудно заметить, что даже в выключенном состоянии в схеме имеется контур протекания тока через лампу подсветки L2, далее через резистор R1, через лампу основного освещения L1 и затем — обратно в сеть. Этот контур существует как при использовании ЛН-100, так и КЛЛ-25 и других типов источников света. Протекающий по контуру ток составляет примерно 0,01 А. Он постоянен для различных типов источников света. Ток, протекающий через источник при выключенном состоянии, не превышает 50 мA. Различия состоят в поведении самих источников света.
Лампа накаливания ЛН-100 при включении через резистор R1 не зажигается, а протекающий через выключатель ток меньше тока зажигания.
При подключении к сети ∼220 В КЛЛ-25 электронная схема накапливает электромагнитную энергию с последующей разрядкой в рабочее тело источника света — инертный газ. При подключении КЛЛ-25 к выключателю с подсветкой происходит, но медленнее, аналогичный процесс. Зажигание лампы осуществляется на время 0,3—0,5 с один раз в 3—5 мин. Самые первые КЛЛ действительно «страдали» таким недостатком, который позднее был устранён. Современные блоки питания практически всех КЛЛ приспособлены для работы с выключателем с подсветкой.
Аналогично работает блок питания светодиодных аналогов ЛН-100. Часто блоки питания для СДС с небольшими отличиями копируют блоки питания КЛЛ. Проблема в том, что в качестве аналогов выступают не самые качественные, а самые миниатюрные преобразователи, которые могут быть качественными только при очень высокой стоимости. Выводы очевидны…
В процессе анализа были рассмотрены более 90 производителей светодиодных аналогов ЛН-100. Подбор образцов производился исходя из четырёх основных принципов:
1) максимальная приближенность светового потока к стандарту РФ для ЛН-100 — 1500 лм;
2) габариты должны быть максимально приближены к размерам ЛН-100;
3) источники света должны быть новой разработкой и выпускаться не более года на фабриках по выпуску качественной дорогой продукции;
4) в источнике света должны применяться светодиоды с показателем эффективности не менее 80 лм/Вт. Цвет излучения — тёплый белый.
Такой подход позволил сразу отсеять более 80% предлагаемой рынком продукции. Среди отсеянных оказалась продукция как китайских, так и отечественных производителей, использующих дешёвую, но значительно устаревшую технологию монтажа единичных корпусированных светодиодов с эффективностью до 50—55 лм/Вт. Монтаж таких светодиодов на стандартных платах, являющихся теплоизолятором, позволяет с уверенностью говорить о существенной деградации светового потока рассматриваемых образцов уже к середине срока службы. В результате первичного отсева остались 7 светодиодных источников света, протестированных более тщательно. К сожалению, ни один российский образец в данном перечне не представлен; вся продукция — китайская (см. табл. 1).

№	Фирма	Внешний вид	Заявленный световой поток, лм	Заявленная мощность и световая отдача	Измеренный cosϕ	Замечания
1.	San’an		1350	14,5 Вт (7×2 Вт), ≈96 лм/Вт	0,76	—
2.	YJM Light Co., Ltd		1300	16 Вт (8×2 Вт), ≈80 лм/Вт	0,72	Очень тускло светит в рабочем состоянии
3.	Kingland lightning (H.K.) Limited		1300	16,5 Вт (4×4 Вт), ≈81 лм/Вт	0,71	При разомкнутом выключателе появляется слабое постоянное свечение
4.	Yutai (Group) Co., Ltd		1300	14 Вт (5×2,7 Вт), ≈100 лм/Вт	0,76	При разомкнутом выключателе появляется периодическое мигание
5.	San’an		1350	16,5 Вт (1×16 Вт), ≈85 лм/Вт	0,70	При разомкнутом выключателе появляется слабое постоянное свечение
6.	Geapu LED Lighting		1300	15 Вт (5×3 Вт), ≈90 лм/Вт	0,77	Через 700 ч цвет лампы сместился от тёплого белого к холодному белому
7.	Dongguan Guangbo Photoelectric Technology Co., Ltd		1200	12,5 Вт (3×4 Вт), ≈100 лм/Вт	0,71	—

Образец №2 при заявленном световом потоке в 1300 лм светил существенно тусклее. Налицо несоответствие паспортных данных реальным параметрам. Образцы №№3, 4 во время эксплуатации по схеме рисунка 1 при разомкнутом выключателе давали слабое постоянное свечение, хорошо заметное в сумерках. Образец №4 в аналогичной ситуации ярко мигал с частотой 1 раз в 7–8 с в течение небольшого времени (≈0,5 с). Ещё у одного образца изменилась цветовая температура от тёплого белого к холодному белому.
В результате пробного тестирования пригодными для эксплуатации были признаны только два светодиодных аналога ЛН-100. При этом измеренный показатель cosϕ у двух этих источников света имеет недостаточно удовлетворительное значение в диапазоне 0,71—0,76 (у КЛЛ-25 cosϕ ≥ 0,92).
В условиях выборки для исследования наиболее дорогих и качественных источников света это плачевный результат. Вместе с тем, при имеющемся значительном количестве разработанных ранее и стандартизированных решений для блоков питания КЛЛ, хорошо зарекомендовавших себя за последние 6—7 лет, следует ожидать исправления выявленных ошибок большинством производителей исследованных источников света в ближайшие 8—12 мес. Применение ими более качественных компонентов должно увеличить себестоимость одной единицы продукции не менее чем на 0,8—1,2 евро. Показатель cosϕ может достигнуть уровня средних по качеству образцов КЛЛ — 0,90—0,92. Дальнейшее повышение этого показателя повлечёт за собой применение элементов и микросхем более высокого качества и, как следствие, приведёт к существенному удорожанию источника света.
В ближайшие 2—2,5 года общий уровень цен на светодиодные аналоги ЛН-100 должен выйти на значение 1500—1650  руб. за единицу. Такая стоимость при гарантированном производителем сроке службы не менее 40 тыс. ч установит срок окупаемости в 3—3,5 года для дежурного и аварийного освещения объектов ЖКХ и промышленности. С точки зрения принятой финансовой практики, данный показатель также находится на неудовлетворительном уровне.
Исходя из проведённого анализа, следует признать, что вероятность быстрого захвата рынка светодиодными аналогами, разработанными для прямой замены ЛН-100, в настоящее время мала. Исходя из проведённых расчётов, светодиодные замены КЛЛ-25 станут экономически привлекательными со сроком окупаемости в 1,8—2 года при стоимости 1 кВт·ч равной 4,8—5,1 руб. При современных темпах роста такой показатель будет достигнут к 2014 г. К этому времени производителям следует максимально вкладывать средства в подготовку производства для выпуска наиболее передовых светодиодных ламп с цоколем Е27.
Успешный вывод на рынок подобной недорогой продукции каким-либо из производителей может быть осуществлён и раньше при условии глубоко проработанных схемных решений блоков питания в сочетании с большим объёмом выпускаемой продукции. Лидерские позиции и фактическая монополия игрока на протяжении даже одного года позволят ему хорошо закрепиться на рынке, развить направление, перевести его в звёздный состав лучших направлений производства. Начинать надо уже сейчас!