Новые технологии светодиодного света

Светодиодные светильники: технология твердотельных ламп под функции освещения

Главная страница » Светодиодные светильники: технология твердотельных ламп под функции освещения

Достижения в области полупроводниковых систем привели к созданию меньших по габаритам, но более универсальных и более эффективных диодов. Такого типа электронные приборы помогли преобразовать область архитектурного освещения и дизайна. Фактически светодиоды как электронные приборы появились ещё в 1970-х годах, однако лишь недавно отметились «главными героями» освещения и архитектурного дизайна. И вот теперь, светодиодные светильники прочно укрепились на рынке в качестве энергетически эффективных заменителей ламп накаливания и люминесцентных ламп. Рассмотрим фактор новой технологии света.

Технология приборов твердотельного светодиодного освещения

Достижения в области технологий твердотельного освещения (SSL — Solid-State Lighting) позволяют делать отдельные светильники:

  • меньше по размеру,
  • ярче по излучению,
  • экономичнее по эксплуатации,
  • гибче в применении.

Согласно всевозможным прогнозам, переключение продуктов, предназначенных под внутреннее и наружное освещение с традиционных источников света на светодиоды, приведёт к сокращению потребления энергии на 75%. Это колоссальная экономия, позволяющая высвободить огромные финансовые средства.

Прежние достижения технологии SSL, как отмечают учёные и производители, часто сопровождались ошибками. Но исследования в этой категории светильников на данный момент более методичны и целенаправленны. Рассмотрим последние достижения развития технологии твердотельного светодиодного освещения, чтобы ясно представлять картину современности.

Производственный прогресс для светодиодных светильников

Светодиодные светильники прошли долгий путь технологической разработки, связанной:

  • производительностью,
  • артикуляцией размера,
  • формой,
  • физическими интерфейсами.

Эффективность твердотельных светодиодов, определяющая работу светильников, измеряемая люменами на ватт, значительно возросла. При этом стоимость приборов освещения снизилась. Между тем возможности для улучшения эффективности такого типа светильника всё еще остаются до конца неисчерпанными.

Если согласно отчётам производителей на момент 2017 года эффективность излучения светодиодных светильников варьировалась от 160 до 170 люмен на ватт, дальнейшее развитие обещает больше.

Прогнозы показывают, что технология архитектуры светильника, где используется преобразование структуры люминофора (pc-LED), обещает повысить эффективность до 255 люменов на ватт.

Развитие технологии светодиодного светильника: 1 – чип-многослойная структура дизайна (CSP — Chip-Scale Package); 2, 3 – плоские без свинца на четыре вывода (QFN – Quad-Flad No-Lead); 4, 5 – пластиковый несущий корпусный чип (PLCC – Plastic Lead Chip Carrier)

Светильники современного образца на светодиодах становятся более компактными. Светодиодные индикаторы чип-многослойного типа (CSP) устраняют необходимость корпуса, где размещается светодиодная микросхема и люминофор.

Кроме того, отметилась замена керамики — широко используемой по причине свойств управления температурой, — на улучшенные полимерные материалы.

Такой подход помогает сделать цену приборов более конкурентоспособной без ущерба для качества и производительности светодиодов.

Производители получили возможность использовать меньшее количество светодиодов для создания того же эффекта. Соответственно, появились возможности:

  • добиться более компактного дизайна,
  • увеличения визуального комфорта,
  • снижения затрат на изготовление приборов.

Неиспользованный потенциал квантовых точек светодиодного светильника

Квантовые точки имеют потенциал для создания более эффективных и доступных систем. Белое освещение светодиодных светильников, в первую очередь, основано на преобразовании люминофора. Несмотря на достижения за последнее десятилетие, разрыв в эффективности остается стабильным.

Структура квантовых точек светодиодной конструкции светильника: 1 – металлический катодный слой; 2 – электронно-транспортный слой; 3 – слой квантовых точек; 4 – дырочно-транспортный слой; 5 – индий / олово оксидный слой; 6 — стекло

Современные разработки технологии за квантовыми точками. Это малые полупроводниковые частицы, способные излучать свет, имея размер всего 10 атомов в диаметре (в 10000 раз меньше диаметра волоса). Использование таких частиц заметно снижает стоимость производства светодиодных систем освещения.

Умные приборы светодиодного освещения

Разработаны так называемые «умные» светодиоды, объединяющие драйвер светодиода с интерфейсом управления в едином пакете. Устройства такого рода способны не просто излучать или воспринимать свет. Интеллектуальные:

  • красные,
  • зелёные,
  • синие

элементы управления в форме «Smart RGBi» способны дополнительно устранить необходимость использования дополнительных компонентов. «Умные» светильники допускают регулировку несколькими способами, от угла луча до направления и освещённости светодиодного источника, без необходимости в сложной оптике.

Так называемые «умные» светильники на светодиодах способны без помощи человека автоматически регулировать интенсивность потока, цветовую отдачу и прочие свойства, создавая комфорт в нужное время

Достижения в области производства способствуют улучшению применения продукции и в конечном итоге улучшают пользовательский опыт.

Такие задачи, как например, передвижение в больничном коридоре с целью поиска нужного кабинета для пациентов, облегчается с помощью настраиваемых сообщений, проецируемых на стены или пол.

Дальнейшие разработки в области цветопередачи для светодиодных источников уменьшают жёлтую и синюю цветовые полосы, что приводит к равномерному цветовому оформлению осветительных приборов.

Светодиодное освещение с ориентацией на человека

Помимо эффективности и результативности, отрасль применяет более целостный подход к освещению. Применительно к светодиодам явно отмечается выгода для производителей в объединении нескольких систем, таких как:

  • настройка цвета,
  • затемнение,
  • циркадный ритм.

Эти нововведения помогли вызвать интерес к освещению, ориентированному на человека (HCL — Human-Centric Lighting) или циркадное освещение. Целью такого освещения является поддержание благосостояния и продуктивности человека с помощью динамических источников света.

Достижения в области светодиодных технологий способствовали созданию настраиваемых систем белого света, имитирующих дневной свет, регулирующих коррелированную цветовую температуру и уровни яркости в течение дня.

Начиная от здравоохранения и заканчивая корпоративной средой, активно изучаются потенциальные преимущества светильников, подходящих к естественным циклам сна и бодрствования человека

Разработчики и производители перешли точку статического освещения люминесцентными лампами в офисных помещениях или лампами накаливания в домах.

Налицо адаптация спектра света ко времени суток, по существу имитация дневного света в помещении. Улучшения качества света или точности цветопередачи светодиодных источников также остаются в центре внимания с использованием новых люминофоров, сохраняя при этом высокую эффективность.

Технологии светодиодных настраиваемых белых систем света

Исследования и технологии для настраиваемых белых систем в настоящее время достаточно развиты. Вместе с тем на рынке появляются более совершенные системы управления и более широкие возможности.

Ценность настраиваемых белых систем в настоящее время заключается в обучении с целью внедрении этой технологии.

Технология квантовых точек способна также улучшить ориентированное на человека освещение, благодаря способности квантовых точек контролировать с высокой точностью и программировать свет.

На выходе получаются правильные насыщенные цвета, имитирующие настоящий солнечный свет. Полученное динамическое освещение способно даже улучшить циркадный ритм жизни человека, согласно результатам некоторых исследований.

Оценки и сертификация характеристик светодиодов светильников

Обеспечение качественным светом и минимальное воздействие на окружающую среду — это две дополнительные области, в которых произошли улучшения. Процесс оценки и сертификации характеристик светодиодов получил преимущества благодаря прогрессу в технологии. Прогресс помог решить вопросы относительно:

  • надёжности,
  • производительности,
  • воздействия на окружающую среду отдельных диодов.

Производимые светодиодные лампы предварительно калибруются с помощью фотометров, — инструментов, измеряющих уровень яркости на всех длинах волн. Также учитывается естественная чувствительность человеческого глаза к ряду цветов.

Под калибровку светодиодных светильников можно использовать не только профессиональные фотометры, но также обычные пользовательские смартфоны, дополненные специальным приложением

Новые светодиодные лампы оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем прежние технологии SSL.

Даже по сравнению с обычными технологиями освещения, инновационные светодиодные светильники демонстрируют лучший результат. Более новые светодиодные лампы производятся с меньшим количеством металлов, следовательно, менее опасны для здоровья.

Инновации в области светодиодов продолжают формировать новую границу техники освещения. Новые применения, когда светодиоды подключаются к смартфонам, уже рассматриваются состоявшимся нововведением.

Сложность инновационных продуктов заключается в сложности устройств, что в конечном итоге вызывает озабоченность потребителей.

Это даёт возможность разработчикам светодиодов занять лидирующие позиции в разработке бытовой электроники для переработки и повторного использования.

Светодиодные светильники — развивающиеся рынки и услуги

Доступность и возможности 3D-печати по требованию распространились, кроме всего прочего, на индустрию светодиодных SSL светильников.

Дизайнеры и архитекторы освещения теперь создают светильники на светодиодах с индивидуальными форм-факторами, специфичными для проекта. Есть даже возможность изготавливать светодиодные светильники на месте, сводя к минимуму время выполнения заказа.

Аддитивное производство также позволило интегрировать тепло-отводящие структуры светодиодных светильников, имеющие решающее значение для поглощения и рассеивания избыточного тепла от светодиодной матрицы.

Теперь радиаторы охлаждения встраиваются непосредственно в конструкцию оболочки светодиодного светильника, а не добавляются как вспомогательный компонент.

Эти производственные возможности, в конечном итоге, способствуют уменьшению общего размера и стоимости светодиодных светильников, одновременно увеличивая эстетическую привлекательность, предоставляя более широкий доступ к продуктам под изготовление на заказ.

Читайте также  Пробник для проверки светодиодов своими руками

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Новости светодиодных технологий

Здесь собраны статьи о светодиодах и технологиях производства светодиодов и связанных с светодиодами изделий.

Нанотехнологии для светодиодов

Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод увеличения яркости, эффективности и четкости светодиодов. Используя новую наноразмерную структуру, исследователи под руководством профессора электротехники Стивена Чоу, увеличили яркость и эффективность светодиодов из органических материалов (гибких листов на основе углерода) на 57 процентов. Исследователи также сообщают, что их метод должен дать аналогичные улучшения в светодиодах, сделанных из неорганических (на основе кремния) материалах, используемых сегодня чаще всего.

Получатели Нобелевской премии по физике поддерживают разработку светодиодов Deep-UV

Профессора Исаму Акасаки, Хироши Амано и Суджи Накамура получили Нобелевскую премию по физике в середине декабря 2014 года за их прорыв, который позволил создать синие светодиоды. В частности, профессор Амано и его команда в Нагойском университете интенсивно работали в течение последних нескольких лет над дальнейшим развитием ламп на основе полупроводников. Они оказали консультационные услуги японской фирме Nikkiso Co. Ltd. по дизайну первых ультрафиолетовых светодиодов (DUV-LEDs). Эти новые источники света покрывают длины волн от 255 до 350 нм, которые ранее было невозможно генерировать с помощью светодиодов. Области применения включают биотехнологии, медицину, экологические и промышленные технологии. Права на маркетинговую деятельность в Европе принадлежат дочерней компании Nikkiso Lewa GmbH, которая впервые представила эту технологию в Европе вместе с Nikkiso на Electronica 2014 в Мюнхене.

Seoul Semiconductor начинает массовое производство запатентованных светодиодных нитей

Seoul Semiconductor, мировой лидер в области светодиодных технологий, объявил о запуске массового производства своего светодиода чип-на-плате для использования в светодиодных лампах накаливания, рынок которых в настоящее время оценивается в 1,3 млрд. долл. США в глобальном масштабе.

Новые светодиоды Cree C1010 для внутренних видеоэкранов высокой четкости

Компания Cree, Inc. объявляет о выпуске светодиода C1010 — SMD светодиода RGB три-в-одном, который позволяет производителям дисплеев создавать самые современные светодиодные видеоэкраны, которые являются более резкими и динамичными, чем это было возможно ранее. Благодаря отличной геометрии и низкому энергопотреблению, новый светодиод обеспечивает на 40% лучшее соотношение контрастности и более длительный срок службы в своем классе, чем конкурирующие светодиоды. C1010 — это единственный светодиодный индикатор, допускающий монтаж высокой плотности с нулевой перекрестной засветкой между пикселями, что устраняет необходимость в жалюзи, которые добавляют стоимость и вес дисплеям.

Тёплое диммирование

По мере того, как светодиодное освещение становится популярным, растёт и потребность в улучшении и улучшении цветового качества. Традиционно, светодиодное освещение давало ярко-белое, прохладное свечение, которое было жестким для глаз и затрудняло использование в качестве основного источника света. Теплые светодиодные технологии позволили снизить эту прохладную окраску, динамично меняя текущие и будущие применения систем управления светодиодным освещением. Диммирование с теплым эффектом свечения создает больше возможностей, чем когда-либо для систем управления светодиодным освещением.

Lumileds представила калькулятор освещения для садоводства

Lumileds сегодня представила онлайн-калькулятор, который производители устройств могут использовать для более быстрой оптимизации освещения для растений. Калькулятор позволяет пользователю вводить различные комбинации светодиодов и условия работы для создания распределения спектральной мощности, фотосинтетического фотонного потока (PPF) и энергопотребления прибора с использованием светодиодов Lumileds LUXEON SunPlus Series.

Ультрафиолетовый светодиод RayVio 60 мВт для дезинфекции и стерилизации

RayVio Corp., передовая компания, занимающаяся вопросами медицины и гигиены, выпускает первый в отрасли УФ-светодиод мощностью 60 мВт. Прорыв в производительности от серии XP делает использование ультрафиолетовых светодиодов для важнейших медицинских и общественных решений здравоохранения реальностью.

Honglitronic выпускает УФ светодиод в неорганическом корпусе CMH G6060

Компания Hongli Zhihui Group (Honglitronic), лидер в производстве светодиодных компонентов в Китае, выпускает светодиод UVC G6060 (275-285 нм), который представляет собой новый CMH ультрафиолетовый светодиод с высокой надежностью: 15% снижение потока при 10000 часов старения. UVC G6060 имеет герметичный корпус, способный отвечать американскому военному стандарту MIL-STD-883, с высокой коррозионной стойкостью и длительным сроком службы. Применение: стерилизация, дезинфекция.

Светодиод XLamp XHP50.2 обеспечивает наивысшую плотность светового потока в своем классе

Cree XLamp XHP50.2 LED обеспечивает до 7% больше люмен и на 10% больше люмен на Ватт, чем светодиод первого поколения XHP50. XHP50.2 может излучать более 2500 люмен с 6 мм светоизлучающей поверхности. Новая разработка призвана уменьшить размер, стоимость и предоставить инновационные решения для прожекторов и уличного освещения. Доступны данные LM-80, чтобы сократить время для квалификаций ENERGY STAR® и DesignLights Consortium®. Светодиоды XLamp XHP50.2 выпускаются в вариантах 2700-6500 K с высокими значениями CRI.

Luxeon UV U1 удваивает мощность самого малого ультрафиолетового светодиода в промышленности

Lumileds представила Luxeon UV U1 LED для УФ-отверждения, детектирования купюр, аналитических приборов, в инспекциях и других применениях, требующих ультрафиолет и фиолетовый свет (380-420 нм). Это третье поколение УФ-светодиодов поддерживает тот же размер микрокорпуса, что и Luxeon Z UV, но обеспечивает более высокую удельную мощность.

Тенденции рынка светодиодного освещения

Некоммерческое Партнерство Производителей Светодиодов и Систем на их основе (НП ПСС) проанализировало мировой рынок светотехнической продукции и опубликовало соответствующий отчет.

Тренды в светодиодном освещении

Светодиодное освещение демонстрирует сегодня свои преимущества перед традиционными источниками света. Рынок светодиодной продукции обладает огромным потенциалом для дальнейшего развития. Среди трендов, которые сейчас складываются в светодиодном освещении и способны повлиять на дальнейшее развитие данной сферы, можно выделить следующие:

— Снижение стоимости светодиодной продукции

Производители светодиодных светильников ставят перед собой задачу снизить цены на продукцию, чтобы активнее заменять традиционные источники света. Для этого необходимо снизить стоимость производства комплектующих. Новые технологии и наращивание серийного производства существенно снижают цены на готовые светодиоды. Однако разнообразие мощностей и типов светодиодов говорит о том, что рынок еще находится в стадии определения оптимальных параметров светодиодов для использования в той или иной сфере. Более того, стоимость светодиода в большинстве случаев несущественно влияет на конечную стоимость светильника или лампы, определяющую роль играет стоимость источника питания и системы теплоотвода. Снизить их стоимость производители стремятся, заменив в радиаторе алюминий термопластиком или используя высоковольтные светодиоды, способные работать без драйверов.

— Активное внедрение систем управления освещением

С помощью приложений для смартфонов сегодня можно эффективно управлять освещением, задавая параметры яркости, включения/выключения. Светодиодные светильники в совокупности с системами управления освещением способны снизить энергопотребление на 20-60%.

— Системы освещения на базе органических светодиодов (OLED)

OLED технологии позволяют использовать для освещения тонкие сгибаемые панели, способные имитировать природный дневной свет. Такое освещение является более естественным в отличие от обычных светодиодов, но стоимость его пока еще очень высока для массового внедрения на рынок.

Новые технологии в светодиодном освещении

Стремясь повысить эффективность светодиодного освещения, внимание производителей сконцентрировано вокруг следующих технологий:

В светодиодах эффективность излучения падает при повышении плотности тока, однако, в лазерных диодах все наоборот: с ростом плотности тока увеличивается эффективность излучения.

— Нитевидные нанокристаллы (ННК)

Нитевидные нанокристаллы – сравнительно новый материал, пока не нашедший промышленного применения. Возможность создания светодиодов на их основе активно изучается некоторыми производителями. ННК обладают уникальными свойствами: отличаются большой удельной площадью поверхности, эффективно выводят свет, свободны от механического напряжения, вызванного подложкой.

— Технология удаленного люминофора

Подразумевает пространственное разделение люминофора и чипа. Данная технология позволяет увеличить световую эффективность, уменьшить яркость и слепящий эффект, решить проблему отвода тепла и создать новые возможности для дизайна. При пространственном разделении чип и люминофор не нагревают друг друга, что благоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках светильника.

География и основные сферы использования светодиодного освещения

Согласно прогнозу института промышленных исследований CSIL, к 2018 г. мировой рынок светодиодной светотехнической продукции вырастет до $63,6 млрд., что почти в 3 раза больше объема 2013 г.

Объем рынка светодиодной светотехнической продукции в 2013-2018 гг., млрд долл. США

Что касается географического распределения, большая часть рынка светодиодной светотехнической продукции приходится на страны Азии – 43% (на 2015 г.), по 25% принадлежит странам Европы и Северной Америки. Ожидается, что до 2018 г. географическая структура рынка не претерпит больших изменений и процентное соотношение останется прежним.

По сегментному распределению на 2015 г. большая доля рынка светодиодной продукции принадлежит коммерческому освещению — 39,3%. На наружное освещение приходится 37,3%, на промышленное освещение – 13,7%, на жилое освещение – 9,7%. К 2018 г. процентное распределение по сегментам не претерпит серьезных изменений.

Читайте также  Как рассчитать сечение кабеля по диаметру?

Структура рынка светодиодной светотехнической продукции по сегментам в 2013-2018 гг., %

По предварительной оценке CSIL, к 2018 г. самыми крупными рынками светодиодной светотехнической продукции станут Китай ($17,4 млрд.), Европа ($15,3 млрд.) и США ($14,9 млрд.). В плане экспорта продукции НП ПСС советует российским производителям считать приоритетным направление стран ЕС.

Современные технологии освещения

Революционные инновации в сфере искусственного освещения случаются далеко не каждый год. Тем не менее, идет постоянная борьба за качество, функциональность, экономичность и экологичность светотехники. В этот процесс вовлечены физики, инженеры, дизайнеры, программисты и медики. Новые тенденции формируются на самых разных, порой неожиданных, участках работы.

Новые источники света

В последние 2 – 3 года техническая мысль осязаемо продвинулась по 4 направлениям: применение графена в светодиодных устройствах, LED лампочки концепции Smart, автономизация светильников и внедрение OLED матриц.

Графен: сложный путь к потребителю

Графен представляет собой нанокристаллический углерод, обладающий уникальными физическими свойствами. После того, как в 2015 г. в лаборатории компании Graphene Lighting из Манчестера был создан первый удачный прототип графеновой филаментной LED лампы (graphene filament LED bulb).Казалось, вот он — идеальный источник света для жилых помещений:

  • Реальная (а не маркетинговая) отдача 100 Лм светового потока на каждый Ватт потребляемой мощности.
  • Равномерное рассеивание света без ослепляющих бликов.
  • Качество цветопередачи под 90 %.
  • Сглаженная спектральная характеристика без пиков и провалов.
  • Снижение мощности излучения не более 10 % через 3 года эксплуатации.
  • Внешний вид лампочки — прозрачная колба с винтажными нитями накала, без радиатора охлаждения, под патрон Е27 или Е14.

Налицо долгожданное сочетание всех плюсов светодиодов с достоинствами ламп накаливания. Достигается это благодаря эффективному отводу тепла от миниатюрных диодов, покрывающих филамент (нить). Отвод обеспечивают графен (находящийся между диодами и металлической подложкой) и гелий (наполняющий колбу). Но не все так просто…

Серийное производство, начатое в 2017 г. Graphene Lighting и еще одной британской компанией SERA Led Lighting, не привело к закреплению продукта на рынке. Сыграли роль недостаток производственных мощностей и высокая цена лампочки в ЕС — около £ 8,00 (660 р). Информацией о новинке воспользовались мошенники, предлагающие низкокачественные филаментные лампы под видом инновационных. На текущий момент (октябрь 2019 г.) почти все ИС, доступные в розничной продаже как «графеновые», являются фальсификатом!

К счастью, в начале 2019 г. Graphene Lighting начали строительство крупного завода в Китае и заявили о конкурентном снижении цены на свое изделие уже в 2020 г.

Рис. 1. Графеновые светодиодные лампочки Graphene Lighting разработаны как источники эргономически совершенного общего освещения типа OMNI.

Smart Bulb

Новое поколение интеллектуальных лампочек похоже на систему «умный дом», спрятанную в сами ИС. Эти устройства недешевы, зато избавляют от необходимости инсталлировать управляющее оборудование. Диммирование и изменение цветовой температуры у Smart Bulb производится по команде с компьютера, смартфона или в соответствии с выбранным графиком. Только некоторые устройства потребуют подключения входящего в комплект Wi-Fi хаба к вашему роутеру.

Динамические эффекты реализованы только у LIFX Mini Color. Они позволяют имитировать пламя свечи и другие циклические сценарии с фиксированным ритмом изменения яркости и цветности. В списке есть даже работа в режиме классической цветомузыкальной установки.

Цветовая температура настраивается у обоих видов лампочек. Но, если цветные источники могут излучать свет во всем видимом спектре, работа белых регулируется в диапазоне 2700 … 6500 К (у разных систем диапазоны незначительно отличаются).

К системам можно обращаться с помощью голосовых помощников Siri, Alexa, Google Assistant. Количество ламп, управляемых одной системой, зависит от прилагающегося софта и, в среднем, равно 50 шт.

Рис. 2. Управление лампочкой LFX + в приложении Google play

Автономные лампы

Идея автономной лампы проста: она продолжает работать от встроенного аккумулятора, когда основное электропитание отключается. Концепция работает в качестве системы резервного энергоснабжения для отдельного ИС, либо как вариант аварийного освещения.

Лидером в этой специфической нише является компания Ivition Pioneering Technology. Их единственный продукт — лампочка ON — способна:

  • Обеспечивать освещение на уровне 60-ваттной лампы накаливания в течение 3 часов или 30-ваттной — в течение 5,5 часов после обесточивания сети.
  • Не требует какой-либо специфической электропроводки, инсталляции и настройки.
  • В режиме работы от сети функционирует в широком диапазоне напряжений — 90… 265 В.
  • Имеет внутренний одноступенчатый диммер (50%/100%).

Если перевести емкость встроенного аккумулятора IVITI ON на миллиамперы в час, то получится около 80000 мА·ч. В несколько раз больше, чем у распространенных паурбанков! Поэтому устройство обладает внушительными габаритами в сравнении с обычными лампочками той же мощности и, к сожалению, не менее внушительной ценой. Поэтому продажи идут только по предзаказу.

Рис. 3. Аккумуляторная лампочка IVITI ON в сравнении с обычными 60-ваттными источниками света

Компания продолжает получать премии на ежегодных инновационных и экологических конкурсах… и ведет переговоры с лабораториями, разрабатывающими литий-полимерные аккумуляторы. Мы живем в интересное время: уже в 2020 – 2021 гг ожидается выход на массовый рынок обновленной IVITI ON с уменьшенными габаритами на базе батареи Li- Po и, что самое главное — по конкурентной цене.

OLED матрицы

Органические светодиоды (Оrganic Light Emitting Diode) функционально отличаются от неорганических низким удельным световым потоком по площади. OLED источники выдают всего лишь 1700 Лм/м². Поэтому осветительная OLED панель размером 600 х 600 мм (секция потолка Armstrong) светит слабее, чем 60-ваттная лампа накаливания (612 Лм против 800 Лм).

Казалось бы, зачем тогда их вообще использовать? Все дело в уникальных конструкционных и эксплуатационных характеристиках этих ИС:

  • Гибкость — органическая основа (полимерная пленка) толщиной 0,1 – 0,3 мм позволяет придавать любую форму светильнику.
  • Простота конструкции светильников — как вариант, можно просто приклеить матрицу двусторонним скотчем на стену или потолок и подсоединить к электросети. Равномерное мягкое освещение реализуется без рефлекторов и рассеивателей.
  • OLED матрицы могут быть прозрачными — такие можно использовать в «умных» окнах, которые при включении теряют прозрачность, превращаясь в осветительные панели.
  • Срок службы без деградации — до 100000 ч.

Так как технология пока очень дорогая, для общего освещения OLED панели почти не применяются. Совсем другое дело — ночные светильники и декоративная подсветка в стилистике Light Art.

Рис. 4. Настольный светильник с LED матрицей Photon от Flos. Дизайн Филипп Старк

Несмотря на дороговизну самой матрицы OLED ночники в виде бра, настольных и подвесных ламп получаются приемлемыми для высокой и средней ценовых групп. Такой технико-экономический эффект достигается благодаря небольшому требуемому световому потоку и простоте конструкции.

Рис. 5. Световые OLED матрицы производства LG Chem

Конструкции светильников и интерьерные тренды

Ключевые выставки светового оборудования уровня Eurolucе за последние 3 года дают картину постепенного отмирания одних и зарождения новых трендов. Антифункциональная эстетская манера имитации плафонов и абажуров графичными черными каркасами постепенно уходит в прошлое. Уменьшается и роль встроенных точечных светильников. Последнее связано с тенденцией «обнажения» потолков от подвесных конструкций.

Все больше дизайнеров и фабрик стараются актуализировать следующие темы:

  • Light Art с помощью модульных LED панелей.
  • Разделение источника света и отражателя/рассеивателя на 2 отдельных устройства.
  • Беспроводное освещение.
  • Проникновение рекламных технологий в интерьерный свет.
  • Инверсия общего освещения и подсветки.
  • Теневые рисунки.

Модульный Light Art

Пожалуй, самый яркий пример технологии — у продукта Light Panels компании Nanoleaf. Деньги на производство авторы идеи получили с помощью краудфандинга на платформе Kickstarter. Можно сказать, что потенциальный потребитель был в восторге от продукта еще до его появления.

Light Panels — это система интеллектуального декоративного света, внешне выглядящая как набор треугольных модулей. Каждый модуль представляет собой RGB LED матрицу, которая может светиться в любом цвете. Light Panels управляется с компьютера или смартфона по Wi-Fi, с помощью прикосновений и голосовых команд Siri, Alexa, Google Assistant. Отдельная опция — работа в режиме цветомузыкальной установки с помощью интегрированного в каждый элемент ритм-модуля.

Рис. 6. Сборка и работа Nanoleaf Light Panels

Деконструкция светильника

Один и способов борьбы со слепящими бликами — освещение отраженным светом. Для этого не обязательно конструировать светильники с массивными диффузорами и абажурами. Можно идти по принципу организации студийного света, используя разнесенные софит и софтбокс, либо иной способ разделения функций.

Читайте также  Как рассчитать пусковой ток электродвигателя?

Рис. 7. Деконструкция светильника на софит и софтбокс

Наработки рекламистов

Традиционные технологии рекламного освещения все чаще проникают в пространство жилого интерьера. Композиции из неоновых трубок и светодиодных лентв духе вывесок эпохи Pin-up, лайт-боксы, объемные геометрические формы и буквы из акрила — сегодня это излюбленные приемы дизайнеров, создающих интерьеры в китчевой стилистике. Иногда такими дерзкими вкраплениями разбавляют и монотонность минималистичных пространств.

Рис. 8. Неон, лайтбокс и световой куб в интерьере

Рисуя светом на стене

Мощным декоративным приемом выступает теневой рисунок. Светильник, как правило, состоит из лампы с рефлектором, направленной на силуэт из акрила или проволочного каркаса. Настройка теневого рисунка ведется изменением дистанции от рефлектора до силуэта.

Рис. 9. Примеры теневых ламп

Сложности с выбором светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».

Эволюция систем освещения. Новые технологии

Органический люминофор для светодиодов

В светодиодах белого свечения, как правило, применяется специальный люминофор из редкоземельных металлов. Запасов металлов, используемых в таких люминофорах, на Земле хватит, по прогнозам некоторых экспертов, всего на 10–15 лет при сохранении прежних темпов их потребления. Причем технологии извлечения редких металлов из отслуживших свое светодиодов пока не существует и неизвестно, появится ли она в будущем.

Исследовательская группа из IMEDA Materials Institute (Испания) под руководством Рубена Коста создала люминофор для светодиодов на основе светящихся искусственных протеинов. Этот органический материал не содержит в себе редкоземельных металлов. Технология получила название Bio-LED. Следует отметить, что данный тип светодиодов относится к неорганическим, несмотря на наличие органического люминофора, так как в основе лежит чип из нитрида галлия. Основным недостатком Bio-LED является малый срок службы люминофора — всего 6 месяцев. Но есть перспективы его значительного увеличения. На исследования в этом направлении Евросоюз выделил специальный грант.

Гониофотометр для автомобильных фар

Современные автомобильные фары представляют собой высокотехнологичные устройства. Измерение их параметров на гониофотометрах, предназначенных для обычных светильников, уже не отвечает нынешнему уровню развития технологий. Поэтому польско-немецкая компания GL Optic создала специализированный гониофотометр GLG A 50-180 для работы с автомобильной светотехникой (фарами, габаритными огнями, стоп-сигналами и указателями поворотов).

Устройство, параметры которого измеряются, фиксируется на специальном прецизионном манипуляторе, перемещающемся в трехмерном пространстве, а также поворачивающемся в плоскостях H и V. Измерение силы света осуществляется датчиком, расположенным на расстоянии 3; 10 или 25 м. Тем самым имитируются реальные условия работы автомобильной светотехники. Максимальные линейные размеры измеряемого образца — до 1800 мм, масса — до 50 кг. Гониофотометр в зависимости от комплектации может также использоваться для измерения спектра свечения либо спектра и пульсаций.

Светильник напечатают по заказу

Компания Signify (бывшая Philips Lighting) запустила первый в мире сервис онлайн-заказа 3D-печати светильников. Клиент выбирает дизайн светильника, его цвет, фактуру, а также тип установленной лампы (возможна комплектация в том числе и «интеллектуальными» лампами Philips Hue). Согласно этому заказу, светильник будет напечатан на 3D-принтере. Через две недели после совершения заказа вам доставят готовый светильник. Сервис пока доступен только в странах Евросоюза.

Материалом для изготовления светильников был выбран поликарбонат. Помимо высокой прочности и хороших оптических свойств, его выбор обусловлен тем, что поликарбонат на 100 % может быть переработан и вторично использован. Первый светильник, который Signify напечатала под заказ на 3D-принтере, был изготовлен из поликарбоната, полученного путем переработки 24 компакт-дисков. Однако это совсем не означает, что светильники будут изготавливаться только из дисков довольно редкого нынче аудиоформата. Выбор компакт-дисков был символическим действием — в свое время Philips стояла у истоков данного формата, а теперь бывшая часть знаменитой компании демонстрирует успехи в новых технологиях и одновременно некую преемственность. Более важным является не то, из какого конкретно вторсырья изготовлены светильники, а то, что их можно будет потом утилизировать без ущерба для природы.

Осветительный лазер в удобном корпусе

Новой тенденцией в светотехнике стали лазерные системы освещения. В них свет создается трехполосным люминофором, который возбуждается лазером синего свечения. Компания OSRAM создала полупроводниковый лазер PLPT9_450LA_E, специально предназначенный для такого рода систем. Длина волны этого лазера составляет 447 нм. Напряжение питания — менее 5 В, при этом потребляемая мощность составляет 3 Вт. Главная особенность данного лазера — корпус TO90, отличающийся простотой монтажа, а также хорошим теплоотводом. Благодаря этому можно ожидать, что лазерное освещение станет более массовым явлением. Производитель позиционирует новинку как продукт, предназначенный, в первую очередь, для сценического освещения.

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок»

Sunlike — светодиодный свет нового поколения

Современные белые светодиоды, использующиеся для освещения, работают по одному принципу — светодиод светит синим светом, а люминофор, которым он покрыт, преобразует свет в белый, добавляя в него красную и жёлтую составляющую. Недостаток такой конструкции в неравномерности спектра, синем пике (из-за него некоторые учёные даже выдвинули теорию о небезопасности светодиодного освещения), и «провале» на голубом и зелёном цвете.

Компания Seoul Semiconductor разработала технологию Sunlike, в которой используются светодиоды с фиолетовым светом, покрытые трёхкомпонентным люминофором, преобразующим фиолетовый свет в полноспектральный с полноценной красной, зелёной и синей составляющей.

Технология неспроста называется Sunlike (в переводе — «как солнце»). Спектр света таких светодиодов действительно похож на спектр солнечного света, а индекс цветопередачи составляет около 97. Фактически, качество света таких светодиодов не уступает качеству света ламп накаливания.

На сайте Seoul Semiconductor указано, что маломощные модули Sunlike 0.2W с цветовыми температурами 2700K, 3000K, 4000K, 5000K и 6500K уже поставляются, а мощные модули с цветовой температурой 3000K пока в разработке.

На самом деле эти же модули, но с цветовой температурой 4000K и 5000K уже поставляются в небольших количествах отдельным заказчикам, но стоят пока очень дорого — 6 евро за 6-ваттный, 13 евро за 10-ваттный, 19 евро за 15-ваттный и 23 евро за 25-ваттный.

Энтузиасту из Беларуси, который называет себя GrowByLEDs, удалось добыть 25-ваттные модули и сделать на них экспериментальные лампы, которые я протестировал.

Круглый COB-модуль диаметром 15 мм помещён на квадратную алюминиевую подложку 19×19 мм.

Для получения более точных результатов индекса цветопередачи, цветовой температуры и спектра я измерил свет ламп со снятыми колпаками. Спектрометр Uprtek MK350D показал следующие результаты.

Спектр действительно более ровный, чем у обычных светодиодных ламп. Индекс цветопередачи около 97.

Я сравнил спектры Sunlike 4000K, обычной светодиодной лампы 4000К, люминесцентной лампы, галогенной лампы и солнца.

В экспериментальных лампах, которые я протестировал, модули Sunlike 25 Вт используются на пониженной мощности — готовые лампы потребляют 11.7 Вт. При этом лампа с модулем 4000К даёт 960 лм, лампа с модулем 5000K — 1000 лм. Со снятыми колпаками лампы дают 1133 лм и 1180 лм соответственно.

Получается, что эффективность модулей Sunlike в таком режиме составляет 97-101 лм/Вт, что не уступает обычным современным светодиодам и это очень здорово.

Белорусские лампы на модулях Sunlike можно купить уже сейчас (от $20 за 6-ваттную до $50 за 18-ваттную). Я не публикую здесь ссылки, но в копии этой статьи на lamptest они будут.

Seoul Semiconductor не единственная компания, наладившая выпуск светодиодов нового поколения. Китайская Yuji LED также начала производить модули с фиолетовыми светодиодами и RGB-люминофором, дающие свет с CRI 97, но судя по информации на их сайте, фиолетовый пик в спектре существенно больше и эффективность модулей меньше — 65-85 лм/Вт.

Светодиодное освещение уже используется повсеместно и не может не радовать, что появляются новые технологии, делающие этот свет более качественным.

Новая технология только зарождается и лампы с модулями Sunlike пока дорогие, но весьма вероятно, что через 2-3 года существенная часть осветительных светодиодов будет выпускаться по новой технологии и лампы с модулями Sunlike или аналогичными будут стоить так же дёшево, как обычные светодиодные лампочки сейчас.