Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Суббота, 20 октября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Промышленный Интернет вещей способен ускорить рост развитых экономик

В период нестабильности мировой экономики вклад «промышленного Интернета вещей» (Industrial Internet of Things) в мировое производство к 2030 г. мог бы составить около $14,2 трлн, утверждает компания Accenture в отчете по результатам нового исследования «Успех с помощью “промышленного Интернета вещей”» (Winning with the Industrial Internet of Things).

Технология беспроводной зарядки: cтандарты, интегральные компоненты

В статье рассматриваются микросхемы ведущих производителей, ориентированные на использование в маломощных беспроводных зарядных устройствах. Приведены краткие сведения о соответствующих стандартах.

Эксперты о перспективах развития технологии твердотельного освещения

Темпы роста рынка твердотельного освещения (SSL) значительно увеличились за несколько последних лет. На форуме Taiwan Solid State Lighting, который прошел в марте этого года в рамках выставки Taiwan International Lighting Show (TILS) 2014, отраслевые эксперты поделилось своим мнением о направлениях дальнейшего развития индустрии твердотельного освещения.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

28 января

Уроки освоения технологий светодиодного освещения

Совершенствование технологий твердотельного освещения идет намного более быстрыми темпами, чем технологий компактных люминесцентных ламп. Однако для того, чтобы нарастить эти темпы, отраслевым компаниям необходимо усвоить несколько уроков, о которых и пойдет речь в статье.



Т

ехнологии твердотельного освещения (Solid-state lighting, SSL) были значительно усовершенствованы за последние 10 лет. Новые системы освещения имеют гораздо меньшее энергопотребление и стоимость. Уроки, полученные при освоении технологии компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) в 1980–1990-х гг., реализация Gateway, Caliper, Lighting Facts и других программ Департамента энергетики США (DOE) (см. рис. 1), энергоэффективные программы и деятельность организаций по стандартизации помогли участникам отрасли избежать тех проблем, которые препятствовали развитию рынка КЛЛ. Однако при переходе на технологии твердотельного освещения компании сталкиваются с определенными трудностями, справиться с которыми позволяют уроки, извлеченные на ранних этапах внедрения светодиодных ламп.

Рис. 1. Твердотельные светильники от компании Spring City Electrical для уличного освещения, установленные в Центральном парке Нью-Йорка в рамках программы Gateway при поддержке Департамента энергетики США

Усилия, прилагаемые Департаментом энергетики и другими организациями, оказали положительное влияние на те компании, которые специализируются на светодиодном освещении. На самом деле, его внедрение происходит намного быстрее, чем в свое время распространение технологии КЛЛ, хотя и не настолько быстро, как внедрение некоторых других технологий потребительской электроники (см. рис. 2). Этот успех стал возможен в т.ч. благодаря стандартизованным испытаниям, минимальным требованиям к производительности и составлению отчетной документации, а также публикациям результатов тестирования и демонстрации возможностей новой технологии, что, с одной стороны, усложнило присутствие на рынке некачественных изделий для твердотельного освещения, а, с другой, поощрило производителей качественной продукции.

Рис. 2. Темпы роста рынка светодиодных ламп намного опережают показатели рынка КЛЛ, но отстают от скорости развития рынка потребительской электроники, например мобильных телефонов.
Market share (% of units) – рыночная доля (в % от числа шт.); Philips releases first commercial CFL – компания Philips осуществляет первый серийный выпуск КЛЛ; LSG releases first viable LED replacement bulb – компания LSG выпускает первую светодиодную лампу замещения с конкурентными преимуществами; Years since market introduction – годы, прошедшие с момента появления продукции на рынке; After 6 years LEDs have reached a market share of over 4% – за шесть лет рыночная доля светодиодов превысила 4%; After 6 years on the market, CFLs had only reached a penetration of <0.1% – спустя шесть лет после появления на рынке доля проникновения КЛЛ на рынок оказалась менее 0,1%

Однако в настоящее время еще рано говорить о том, что потенциал характеристик и энергоэффективности изделий твердотельного освещения полностью раскрыт. Учитывая это обстоятельство, представители Департамента энергетики США проанализировали в новом отчете [1] принятые меры и определили задачи, новые цели и их дальнейшую реализацию. Результатом этих усилий стала подборка аналитических выводов и рекомендаций, предназначенных для производителей, организаций по стандартам, участников программ по энергоэффективности, розничных операторов, закупщиков и других участников рынка. Ожидается, что этот документ, будет способствовать обсуждению и поможет скорректировать усилия, направленные на полную реализацию потенциала твердотельного освещения. В этой публикации мы рассмотрим некоторые основные уроки, полученные при освоении технологии твердотельного освещения.

Урок 1. Очень строгие требования к испытаниям, принятые на начальном этапе освоения технологии твердотельного освещения, учитывали завышенные критерии некоторых производителей, в результате чего неоправданно выросли расходы на тестирование.

Появление на рынке огромного числа изделий и их модификаций привело к увеличению расходов на испытания, что, в свою очередь, вызвало повышение цен на продукцию и замедлило темпы ее появления на рынке. Политика объединения изделий в семейства стала основным средством снижения расходов на тестирование, используемым в рамках программ по энергоэффективности.

Добровольные группы, например DesignLights Consortium (DLC), Energy Star и DOE LED Lighting Facts, участвующие в классификации и составлении спецификаций на изделия, должны активно координировать свои усилия, чтобы уменьшить расходы на проведение тестирования, обеспечив при этом достоверность данных об изделиях с помощью выборочных испытаний на соответствие техническим условиям. Кроме того, светотехническое сообщество должно и в дальнейшем искать методы и стратегии, позволяющие производителям снизить бремя упомянутых расходов по мере непрерывного повышения качества светодиодов.

Урок 2. Несмотря на ожидания, что у светодиодов – достаточно продолжительный срок службы, не существует стандартного метода оценки этого показателя и надежности светодиодных изделий для освещения.

Чтобы ускорить темпы внедрения светодиодной продукции на рынок, следует уменьшить разброс таких характеристик одинаковых изделий как срок службы и надежность. Известно немало причин отказов изделий для твердотельного освещения (см. рис. 3). Разброс параметров готовых изделий уменьшается благодаря стандартизации методов расчета срока службы и надежности. Разработчики стандартов используют новые инструменты и количественные показатели, чтобы решить указанную задачу.

Рис. 3. Распределение по видам отказов семейства светодиодных светильников некого производителя, предназначенных для наружного освещения. Общее число отказов: 29; время эксплуатации: 34 млн ч (источник: Appalachian Lighting Systems). Поскольку светодиоды являются одним компонентом светильника из многих, которые могут отказать, отраслевая рабочая группа под руководством DOE рекомендует использовать системный подход для реализации расчетного срока службы и надежности.
Driver (control circuit) – драйвер (цепь управления); LED package – корпус светодиода; Housing – корпус светильника; Driver (power supply) – драйвер (источник питания)

Чтобы устранить фактор неопределенности, некоторые производители увеличивают гарантийные сроки на свою продукцию для ключевых приложений и сегментов рынка. Поскольку появление инновационных конструкций изделий и устройств по управлению освещением может осложнить в ближайшем будущем измерение и анализ данных о сроке службы и надежности, всем участникам рынка необходимо установить сотрудничество, чтобы совместно изучать влияние этих факторов на указанные показатели, а также вести разъяснительную работу среди потребителей.

Урок 3. Хотя закупщики предпочитают выбирать полные семейства изделий, быстрое изменение светодиодной технологии осложняет усилия производителей, направленные на создание и поддержание полных продуктовых линеек. Спецификация семейств светильников обеспечивает стабильность их параметров во всем ассортименте продукции, а также позволяет стандартизовать техническое обслуживание и замену запасными компонентами. Однако иногда производителям не хватает времени на разработку всей продуктовой линейки или обеспечить соответствие изделий друг другу в условиях, когда на рынке слишком быстро появляются новые корпуса и светодиодные драйверы. Не имея возможности приобрести всю линейку светодиодных изделий, некоторые компании испытывают затруднения при реализации новых проектов.

Лампы и светильники от разных производителей должны иметь схожие конструкции, но разные светотехнические характеристики. Производители также должны предусмотреть возможность замены одного светильника другим из того же семейства, но с большим световым потоком. Появление нескольких видов взаимосвязанных стандартов испытаний поможет производителям управлять стоимостью тестирования продуктовых семейств.

Урок 4. Широкий диапазон показателей качества цвета светодиодных изделий и те ограничения, которыми обладают характеристики цвета, отпугивают потребителей.

С одной стороны, большой ассортимент светодиодной продукции с широким диапазоном показателей качества цвета можно считать преимуществом. Однако при этом возникает ряд проблем, связанных с изменчивостью характеристик. Для решения этих проблем требуется ряд хорошо скоординированных усилий отраслевых участников. Розничные операторы должны предоставить потребителям четкую информацию о качестве цвета и, в первую очередь, о различиях между цветовыми температурами изделий. Необходимо постоянно работать над тем, чтобы информация на упаковке изделий была унифицированной, а участники отрасли должны установить эффективное сотрудничество, позволяющее упростить выбор продукции.

В то же время научное светотехническое сообщество должно утвердить критерии цветопередачи, приемлемые для большинства потребителей. Организации по стандартам устанавливают более жесткие допуски на цветовой состав света, чтобы уменьшить разброс параметров между изделиями с одинаковыми коррелированными цветовыми температурами, что позволяет упростить спецификацию разных светодиодных продуктов. Для точного определения цветопередачи всех источников света необходимо пересмотреть количественные показатели цветопередачи, а также использовать новые или дополнительные.

Урок 5. Цвет излучения некоторых светодиодов со временем изменяется, что замедляет внедрение новых технологий.

Способность сохранять цветовой состав света в течение продолжительного срока службы была продемонстрирована лампой, которая стала победительницей конкурса L Prize, проведенного Департаментом энергетики США. Однако далеко не у всех ламп цвет со временем не изменяется (см. рис. 4). Для сравнения разных светодиодных изделий для освещения требуются методы измерения стабильности цвета и ее прогноза. Необходимо, чтобы в программы по энергоэффективности и в стандарты по техническому описанию изделий были включены показатели стабильности цвета.

Рис. 4. Сравнение цвета излучения от новой лампы (слева) и идентичного изделия (справа) после 4000 ч эксплуатации доказывает неприемлемость использования такой продукции во многих приложениях

Усилия по созданию новых методов и количественных показателей для оценки стабильности цвета не должны ослабевать. Благодаря стандартам и этим показателям изменение цвета будет учитываться в общем расчете срока службы светодиодных светотехнических изделий. Производители и соответствующие отраслевые комитеты должны предоставлять методы испытаний и их результаты организациям по стандартам, которые, в свою очередь, должны использовать эту информацию в характеристиках цветовой стабильности.

Урок 6. Некоторые светодиоды заметно мерцают, что отрицательно сказывается на их использовании в приложениях. Отличие светодиодной технологии от стандартных технологий освещения с этим же недостатком, который во многих случаях устраняется с помощью пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), заключается в большем разбросе параметров, обусловливающих мерцание. Организации по стандартам должны создать процедуру измерения мерцания и его количественный показатель частоты, который производители станут указывать в характеристиках изделия (см. рис. 5).

Рис. 5. Процент мерцания и коэффициент мерцания – традиционно используемые показатели. Однако до сих пор отсутствуют стандартные методы измерения мерцания, обеспечивающие сравнение светодиодных изделий.
Area – область; Minimum value – минимальная величина; Percent flicker – процент мерцания; Maximum value – максимальная величина; Amplitude variation – изменение амплитуды; One cycle – один цикл; Flicker index – коэффициент мерцания; Average light output – средний световой поток

Производители должны учитывать показатели мерцания и предоставлять соответствующие данные для разных уровней яркости излучения, учитывая по возможности зависимость от выбранного диммера. Светотехническое сообщество должно провести исследования, чтобы определить пороговые значения для выявления эффекта мерцания, возникновения риска развития неврологических заболеваний и ухудшения качества изделий, используемых в разных приложениях.

Урок 7. Еще одним недостатком светодиодных светильников является их блескость. Поскольку некоторые проблемы, связанные с этим явлением, были обусловлены стремлением увеличить световой поток (за счет использования более мощных светодиодов) или уменьшить стоимость (путем использования меньшего числа светодиодов в светильнике), одним из способов устранения блескости является компромисс между противоречивыми целями. Отраслевым компаниям предстоит разработать такие решения, которые не увеличивали бы блескость осветительных приборов по сравнению с другими технологиями освещения. Департамент энергетики и научно-исследовательские организации должны в рабочем порядке включать оценки блескости в характеристики изделий и приложений.

В тех случаях, когда стандартная методология оценки блескости отсутствует, эти организации имеют возможность работать над созданием новых методов и определением количественной оценки блескости. Производители должны по-прежнему стремиться оптимизировать использование оптических решений, которые уменьшают нежелательно высокую яркость источников света. Энергоэффективные программы должны предусматривать применение средств управления блескостью согласно стандартам по обеспечению эффективности изделий.

Урок 8. Повышение качества уп­рав­ления яркостью светодиодных ламп сопряжено с определенными трудностями, однако эта ситуация улучшается.

Хотя не существует классического определения термина «диммируемый», в качестве его неофициального толкования используется способность непрерывно уменьшать яркость всех ламп накаливания до уровней ниже 1% от максимального значения. Следует заметить, что внедрение многих светодиодных ламп ограничивается сравнительно невысоким качеством регулировки их яркости. Компании по розничной торговле, производители и организации, ратующие за приобретение светодиодных ламп с регулировкой яркости, должны приложить больше усилий по разъяснению возможностей светодиодных осветительных приборов с регулируемой яркостью и совместно работать над разработкой более понятных и унифицированных рекомендаций для потребителей.

Участники отрасли должны пред­усмотреть разработку высокоэффективных светодиодных ламп с такой же регулировкой яркости, что и у ламп накаливания, а также повысить предсказуемость характеристик димминга для закупщиков и потребителей. Кроме того, отраслевые компании должны продолжить работу над совершенствованием устройств для регулировки яркости, совместимых с цепями фазового управления, над разработкой перспективных стандартов для диммеров с фазовой отсечкой и ламп, а также над проектированием и совершенствованием альтернативных подходов, позволяющих избежать многих проблем совместимости, характерных для цепей фазового управления.

Урок 9. Для максимально большей экономии расходов на электроэнергию, потребляемую светодиодным оборудованием, компоненты по управлению освещением должны иметь более высокий уровень совместимости и оптимизированные спецификации.

Управляемость светодиодами в значительной мере повышает возможности энергосбережения. Впервые светодиодная технология обеспечила во многих приложениях высокую эффективность, экономичное управление уровнем оптической мощности и цветом. Интеграция средств управления освещением в коммуникационные сети создает новые возможности, позволяющие экономить на расходах и обеспечивая энергосбережение. Способность контролировать потребление энергии и контролировать происходящие отказы позволяет уменьшить затраты на техобслуживание и в некоторых случаях – в еще большей мере сэкономить расход электроэнергии.

По мере того как рынок становится зрелым, увеличение энергоэффективности светодиодных систем все в большей мере зависит от последовательного внедрения модулей управления освещением, которые учитывают индивидуальные предпочтения пользователей. Участники отрасли должны разрабатывать и совершенствовать образовательные и сертификационные программы, цель которых – не только выбор и создание стратегий по управлению, но и обеспечение соответствия оборудования для управления освещением условиям эксплуатации и потребностям пользователя, а также корректная установка и успешный ввод оборудования в эксплуатацию.

Консорциумы производителей должны приложить усилия в направлении разработки открытых спецификаций и программ испытаний на соответствие стандартам, которые позволяют вывести на рынок такие изделия по управлению освещением, которые помимо новых функций обеспечивают совместимость. Организации, работающие над программами по энергоэффективности, должны также сосредоточить свои усилия в направлении стимулирования мер по реализации совместимого оборудования.

Урок 10. Неудобство в эксплуатации и взаимозаменяемости светодиодных ламп и светильников создает барьеры на пути внедрения этой технологии в некоторые сегменты рынка.

Опыт показывает, что в случае с некоторыми светодиодными лампами или светильниками, рассчитанными на продолжительный срок службы, ожидания пользователей не оправдываются из-за преждевременного отказа драйверов или изменения цвета излучения. Модульные конструкции светильников позволяют заменить отказавший элемент, удовлетворив насущные потребности и снизив амортизационные издержки.

Понимая, что качество завтрашней продукции будет выше, чем сегодняшней, подчас трудно решить, когда приступить к составлению спецификаций на светодиодные изделия. Светильники, состоящие из таких взаимозаменяемых компонентов как светодиодные модули, позволяют, например, легко заменить один блок другим с большей эффективностью или тем, который управляет цветовой температурой, когда такая возможность появится. Отраслевые компании должны предусмотреть возможность использовать стандартизованные модульные интерфейсы и разрабатывать изделия с ремонтопригодными или взаимозаменяемыми компонентами.

Урок 11. Существующие осветительные инфраструктуры ограничивают реализацию всего потенциала твердотельного освещения; требуется больше усилий, направленных на внедрение новых систем освещения и реализацию новых форм-факторов.

Почти весь рынок твердотельного освещения использует изделия, которые встраиваются в уже сложившуюся инфраструктуру светотехнического оборудования. И хотя это необходимое и вполне ожидаемое следствие появления совершенно новой технологии на зрелом рынке, такое положение дел ограничивает ее потенциал.

Правительственным учреждениям, организациям по стандартам и закупщикам необходимо понимать, что их требования к светотехнической продукции могут ограничивать ее форм-факторы, функциональность и эксплуатационные характеристики системы. Тщательная проработка этих требований открывает двери инновационным проектам и более совершенным изделиям. Программы по энергоэффективности должны быть хорошо проанализированы таким образом, чтобы учесть появление продукции с нестандартными форм-факторами и расширенным функционалом и, по возможности, не ограничиваться проектами, построенными на основе замены модулей по принципу «один к одному».

Скорее всего, покупатели станут приобретать ту продукцию, функционал которой не ограничен возможностями унаследованной осветительной инфраструктуры. Производителям, профессионалам-светотехникам, другим участникам рынка, а также представителям Департамента энергетики США рекомендуется пропагандировать среди потребителей те возможности твердотельного освещения, которые можно реализовать вне существующей инфраструктуры. Производители, у которых наготове инновационные проекты изделий, окажутся в наилучшем положении для реализации этой возможности.

Урок 12. Программы, предлагающие методы определения качества светодиодной продукции, поддерживают ее распространение на рынке.

Верифицированные данные испытаний и независимая проверка изделия на соответствие техническим условиям помогают энергетическим и розничным торговым предприятиям, участникам программ по энергоэффективности и потребителям оценить качество светодиодной продукции для освещения. Однако программы проверки изделий на соответствие техническим условиям не успевают идти в ногу с развитием светодиодных технологий, поскольку эти программы имеют минимум требований к рабочим характеристикам. Программы должны ставить во главу угла разработку заказных изделий, чтобы пользователи получили возможность определять качество светодиодных ламп и светильников.

Требования программ к энергоэффективности осветительных приборов должны соответствовать уровню развития светодиодных технологий, качеству освещения и учитывать стоимостные параметры. Необходимо, чтобы изложенные в документации требования и требования к испытаниям как можно в большей мере соответствовали современному уровню спроса, гарантируя при этом высокое качество продукции. По возможности данные должны быть доступны всем заинтересованным участникам программ по проверке рабочих характеристик, чтобы сэкономить время и расходы.

Ссылки

  1. Solid-state lighting: Early lessons learned on the way to market// www.ssl.energy.gov/tech_reports.html.

Читайте также:
Объем рынка светодиодного освещения в 2014 г. достигнет 17,8 млрд долл.
Переход на светодиодное освещение в России позволит экономить 2 млрд евро в год – Philips
Светодиодную отрасль в 2014 г. ждут большие перемены
В 2014 г. Япония сохранит за собой лидерство на рынке светодиодного освещения
LEDinside: главные тенденции развития светодиодов проявятся в 2014 г.
Digitimes Research: поставки светодиодных трубок в 2014 г. достигнут 380 млн штук
Мировое производство светодиодных ламп достигнет 600 млн шт в 2013 году
В 2013 году рост доходов Philips от продаж светодиодного освещения составит 40%
Актуальные тенденции рынка светодиодного освещения в 2013 г.
2013-й — год возможностей и рисков для индустрии светодиодного освещения

Источник: журнал «Современная светотехника»

Оцените материал:

Автор: Джеймс Бродрик (James Brodrick), руководитель программ по освещению, Департамент энергетики США



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты