Светодиод (СИД)

 Светодиод (СИД) - это полупроводник. Его принцип работы основан на явлении электролюминесценции-холодного свечения возникающего при протекании тока. Состав материалов, образующих p-n переход определяет тип излучения.

К преимуществам светодиодов можно отнести:

низкое энергопотребление – не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания

долгий срок службы – до 100 000 часов

высокий ресурс прочности – ударная и вибрационная устойчивость

долгий срок службы – до 100 000 часов

чистота и разнообразие цветов, направленность излучения

регулируемая интенсивность

низкое рабочее напряжение

экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.

К недостаткам светодиодов можно отнести их более высокую стоимость по сравнению с другими источниками освещения. Однако надо понимать, что вышеуказанные достоинства с лихвой оправдывают вложенные затраты.

Таким образом, систематизируем результаты проведенного сравнительного анализа по следующим критериям:

Таким образом заключаем, что светодиоды за счет низкого расхода финансовых средств в течение периода эксплуатации, длительного жизненного цикла, высокой яркости, отсутствия инфракрасного и УФ излучений, являются лидерами в рейтинге прочих источников освещения. 

  Сравнение с лампами накаливания и люминесцентными лампами.

Постоянно растущие потребности человечества в освещении требуют увеличения производства электроэнергии. Для этого необходимы дополнительные капиталовложения на строительство электростанций, выработку месторождений энергоносителей и последующую утилизацию растущих отходов производства. Вопрос об альтернативных высокоэффективных источниках освещения, способных удовлетворить спрос на освещение, не наращивая при этом производства и затрат на электроэнергию стоит очень остро.

Главными условиями новых источников являются небольшой размер ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным. В то время, как все существующие на сегодняшний день источники освещения достигли своей максимальной световой эффективности, светодиоды приблизились только к 10% своих возможностей.

Подобное заключение основано на фундаментальных принципах физической теории полупроводников. В предыдущем параграфе мы уже достаточно подробно анализировали преимущества и недостатки различных источников света, поэтому остановимся, с нашей точки зрения, на наиболее ключевых моментах.

Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания является долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Почти 95% электричества, потребляемого лампами накаливания, уходит в тепло, поэтому для помещений, в которых используется большое количество ламп накаливания, требуется проводить дополнительные работы по кондиционированию и охлаждению воздуха. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена - выше. Здесь в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые "взрывобезопасные" люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации – при тряске или понижении температуры воздуха.

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн. населения приходится около 80 000 отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО составляет 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 000 долларов.

На практике срок службы люминесцентных ламп и особенно ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам – если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха, либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям, лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать. Светодиоды, как твердотельные источники света, не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к любым изменениям в электросетях.

Анализ предпочтений в выборе источников света различными потребителями

Как бы то ни было, для жилого сектора потребителей главным аргументом в пользу выбора источника освещения является его начальная цена. Перспектива будущей экономии средств на обслуживание и электроэнергию является для них мало убедительной. Этим объясняется такой малый процент участия ламп с высокой эффективностью в общем освещении жилых объектов. Использование светодиодного освещения в этом секторе может иметь место только при наличии у потребителя таких специфических требований к освещению, как направленность светового потока и чистота цвета. Только в таких случаях высокая начальная стоимость светодиодных ламп не играет существенной роли.

В то же время, промышленный и коммерческий секторы, где в основном применяется люминесцентное освещение, наоборот заинтересованы в приобретении более экономичных и долговечных источников света высокой эффективности. Деятельность этих секторов рассчитана на перспективу и поэтому снижение расходов на обслуживание, безопасность и низкие энергетические затраты имеют первостепенное значение, закладываются в долгосрочные проекты и влияют на прибыль в целом.

   Изменение световой эффективности

Применение одноцветных светодиодов в наружном и декоративном освещении получило широкое распространение за последние 2 десятилетия. Благодаря развитию этой отрасли удалось добиться качественного роста их световой эффективности и здесь прослеживается устойчивая тенденция к росту. Следующим шагом в этом направлении логически должно стать увеличение светового выхода полупроводников до уровня конкурентоспособности с источниками общего освещения.

Вопрос прихода светодиодов на рынок общего освещения и потенциальная доля его участия являются одним из наиболее обсуждаемых, делаются различные предположения по поводу цен и экономической эффективности. Очевидно, что главным критерием, определяющим этот процесс, является величина капитальных вложений в развитие технологии, от этого зависит темп и величина роста световой эффективности и изменение стоимости светодиодов.

В то время, как использование освещения традиционно измеряется числом потребляемых КВт*часов, конечный потребитель заинтересован в получении максимального количества люменов света. Общая потребность в освещении рассчитывается исходя из:

А) предполагаемой потребности в электроэнергии для каждого из трех секторов,

Б) предполагаемого соотношения различных типов освещения в этих секторах,

В) предполагаемой световой эффективности различных типов ламп.

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт, обладая эффективностью 15 лм/Вт, будет производить 1500 лм света. То же количество света будет произведено люминесцентной лампой мощностью 20 Вт. Потребность в электроэнергии для каждого из трех секторов приведена в таблице 2, а эффективность используемых в секторах световых источников .