Оригинал материала находится по адресу www.computerra.ru/86728/led/
31.10.2013

Ода светодиоду: дешёвый свет для «чистой энергетики»

Дискуссия о применимости «чистой энергии» в быту — словно коктейль из трёх компонентов: два относятся к генерации и накоплению (речь о них шла в этой колонке в октябре, см. «Домашняя энергонезависимость» и «Проклятье аккумуляции»), один неизбежно касается расходования. И, как и в предыдущих двух, в вопросе трат есть своя большая надежда — о которой сейчас говорят чаще всего и которая уже способна качнуть весы чистых энерготехнологий. Это светодиоды, но используемые не для сигнализации на приборных досках, для чего они применялись большую часть своей полувековой истории, а в качестве осветительного прибора.

Светодиод (нынче часто называемый английской аббревиатурой LED, от light-emitting diode, хоть приоритет здесь наш, российско-советский: изобретателем был физик Олег Лосев) — штука нехитрая: полупроводниковый стык, на котором происходит преобразование электрона в фотон. Светодиодная лампа ещё проще — фактически букет из десятков светодиодов, иногда с добавленной вспомогательной электроникой для изменения яркости. Однако чтобы светодиод превратился в лампу, потребовалось почти пятьдесят лет! Каждые три года эффективность LED (то есть светоотдача, выражаемая в люменах на потребляемую электрическую мощность в ваттах) удваивалась — и в XXI веке перешагнула порог, когда такие приборы стало возможным применять и для домашнего, и даже для уличного освещения.

Светодиодные лампы.

Что освещает дома и улицы сегодня? Во-первых, лампы накаливания — прожорливые и тусклые (хорошо если 15 люмен на ватт), производящие более тепло, нежели свет (98% потребляемой энергии греют воздух!). Во-вторых, энергосберегающие лампы, которыми завалены прилавки: чаще всего так называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ или CFL в английской терминологии), которые сравнительно ярки — а значит, и экономичны (60 люмен на ватт), но дороги и недолговечны (теоретически дома способны работать почти десятилетие, но по факту — дай бог чтобы держались год, по поводу чего уже не раз разгорались скандалы: там весьма сложная электронная начинка, да и физика процесса не добавляет надёжности). Кроме того, хоть и в незначительных количествах, они содержат ртуть и дают так называемый линейчатый (то есть не сплошной) спектр, в котором отсутствуют полутона, что приводит к искажениям цветопередачи в освещаемом пространстве.

В сравнении с ними светодиод выигрывает по каждому пункту. Он не содержит вредных материалов, так что производство и утилизация безопасны. Он служит так долго (от 25 до 70 тысяч часов и более; износа в привычном понимании нет, разве что плохо переносит высокие температуры, да с годами немного теряет яркость), что обычно не трудятся считать, сколько десятилетий он способен освещать дом (три), а говорят просто: работает вечно! Он ещё более экономичен, чем люминесцентные энергосберегающие лампы: при светоотдаче от 40 до 80 люмен на ватт и лучше светодиод генерирует вполовину меньше тепла. Да и свет даёт более естественный: белые светодиоды (работающие через смешение основных цветов, либо используя люминесцентный слой) выдают сплошной спектр, а тональность можно настроить по вкусу. Короче говоря, почти идеальное решение, внедрение которого замедляется только лишь новизной — а значит, и непривычностью для обывателя, и высокой стоимостью.

Светоотдача на ватт потребляемой мощности: светодиоды (которых здесь нет, но которые пересекались бы с нижней, зелёной кривой для КЛЛ) уже сейчас эффективней любых других электрических источников света.

В самом деле, «в дом» светодиодная лампа пришла сравнительно недавно, около пяти лет назад. И вплоть до последних двух лет была неадекватно дорогой — где-то по $60 за 900 люмен (эквивалент 75-ваттки накаливания). Однако рост производства, технологические подвижки и государственные субсидии (США, Европа) к настоящему моменту сбили цену почти на порядок. Американцев, например, мегасторы вроде Walmart и Home Depot сейчас активно завлекают светодиодными лампами дешевле $10: LED-лампа, эквивалентная по яркости лампе накаливания на 60 ватт (примерно 800 люмен), предлагается за $5–9, в зависимости от дополнительных характеристик (в частности, наличия функции изменения яркости). Это значит — 150–250 рублей.

Дорого? Но вспомните сказанное выше: потребляет она меньше 10 ватт, а работать готова десятилетиями. Таким образом для тех же американцев светодиодное освещение дома — уже сейчас реальная альтернатива компактным «люминесцентам». У нас пока ситуация чуть менее выгодная. Скажем, IKEA, активно продвигающая LED и в России, предлагает 400-люменовые светодиодные лампы за 249 рублей. Но даже по такой цене это хороший вариант на замену вышедшим из строя КЛЛ: помните, что итоговая (за весь срок службы) стоимость эксплуатации светодиодной лампы окажется в разы меньше!

Мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг и образчик светодиодного фонаря, которыми скоро будут освещены все улицы «Большого яблока».

С уличным освещением ещё интересней. Здесь к расходам на электричество добавляются расходы на установку и обслуживание, эффект масштаба, так что выгода, по крайней мере в теории, должна быть ещё значительней. Как раз сейчас западная пресса обсуждает пример Нью-Йорка — власти которого запланировали к 2017 году заменить все четверть миллиона уличных фонарей светодиодными. Сейчас там работают, в частности, газоразрядные натриевые лампы — весьма яркие (150 Лм/Вт), но сравнительно недолговечные (срок службы — менее шести лет при некруглосуточном использовании), дорогие, а кроме того? дающие характерный жёлтый свет, который по вкусу далеко не всем горожанам. Замена их LED-светильниками позволит городу экономить по $14 млн в год, а весь проект окупится примерно за пятилетку.

В ближайшие год–два светодиодные лампы должны одержать полную победу над конкурентами. Поскольку экспоненциальный рост эффективности LED продолжается, уже к середине десятилетия светодиоды станут бесспорным лидером по светоотдаче, выдавая 200 люмен на ватт (вдвое ярче пресловутого газоразрядного «ксенона»). Одновременно через уже обозначившиеся перемены в производстве себестоимость их упадёт в десять раз. Тогда у покупателя, пришедшего в магазин за лампочкой, просто не останется выбора. Да и генерировать, и запасать электроэнергии придётся меньше: пока освещение ещё отбирает около четверти домашнего потребления электричества!


LED,светодиод,освещение,чистая_энергия,CFL,лампа




Евгений Золотов, 1999-2018. Личный архив. Некоторые права защищены