Российская светотехника на новом этапе: академик АЭН РФ Г.С. Сарычев

В 1970–80‑х гг. Россия имела промышленное производство основных источников света, собственное производство световых приборов (во всем номенклатурном многообразии того времени), создавала современные (оригинальные) светотехнические установки (например, для Олимпиады‑80), имела современное производство всей номенклатуры ПРА, ЭУИ, патронов, проводов, а также современных светотехнических материалов.

Государство (Министерство электротехнической промышленности, Госплан, Госкомитет по науке и технике и др.) активно участвовало в жизни и развитии стратегически важной светотехнической подотрасли.

Министерство высшего образования имело несколько кафедр в высших учебных заведениях по светотехнике, вносящих серьезный вклад в развитие светотехнической науки и техники и в подготовке высококвалифицирован-ных специалистов (Москва, Саранск, Тернополь, Смоленск, Ереван, Томск).

Два отраслевых института светотехнической подотрасли (ВНИСИ и ВНИИИС) имели хорошо налаженные научно-производственные связи с КБ большинства промышленных предприятий страны и практически полностью владели «светотехнической ситуацией» в стране, являясь квалифицированными и заинтересованными консультантами управляющих госструктур страны.

СССР имел весьма прочные позиции в СЭВ,е, в МЭК,е, в МКО и других международных организациях, поддерживая творческие контакты с ведущими светотехническими предприятиями Германии, Франции, Японии, ЧССР, ВНР, ПНР и др.).

В 1990 г. в Российской Федерации было произведено¹: более 1 млрд. шт. электрических ламп (код ТН ВЭДТС 8539); в 2014 г. произведено 337 млн. шт., импортировано более 650 млн. шт. ламп.

Ламп накаливания произведено в 1990 г. более 500 млн.шт., в 2014 г. – произведено около 260 млн.шт.; импорт составил более 280 млн. шт.

Люминесцентные лампы за это время несколько подросли с 74 млн.шт. до 82 млн. шт.; в 2014 г. РФ закупила 38 млн. шт. современных Л.Л.

Выпуск ДРЛ снизился в РФ с 5,8 млн. шт. до 2,4 млн.шт., зато страна была «осчастливлена» импортом ДРЛ в кол. 4,3 млн. шт. (2014 г.).

Аналогичное «благо» было получено в 2014 г. по КЛЛ (106,2 млн. шт. – импорт).

Возрос импорт МГЛ и даже ДНаТ, которые сравнительно успешно развиваются в РФ.

Не лучше обстоит дело со светотехнической арматурой². По данным 2010 г. импорт светотехнических изделий (светильники, в основном) превысил экспорт в 10 раз (562,2 млн. долларов). При этом, практически вся комплектация отечественных светильников (ПРА, ЭУ, клеммные колодки, патроны и др.) и важнейшие материалы (поликарбонат, аланод и т.п.) – зарубежного производства.

Таким образом, за одно поколение была уничтожена стратегически важная подотрасль, она стала импортозависимой.

Такое развитие событий можно было и предвидеть, но паническая конста-тация прозвучала лишь в десятые годы [Л.1,2,3,4], которые совпали с началом светодиодного бума и официальной реакции правительства [Л.5,6,7].

Формально Россия приняла ряд мер, почти адекватных мерам ведущих стран – США, Китай, Япония, ФРГ, Корея, Тайвань и др. Разница была (и остается) в том, что эти страны, приняв Правительственные Программы, не перестали усовершенствовать традиционные источники света (ИС) и освети-тельные приборы (ОП) и начали энергично развивать светодиоды (СД).

В результате, мы по-прежнему закупаем продвинутые зарубежные разрядные лампы и ОП на их базе и пытаемся создавать светотехническое оборудование на базе импортных СД.

Из всех предложений, которые сейчас можно рассматривать как развернутую программу выхода России из создавшейся ситуации, можно рассматривать программу [Л.8], в которой была сделана попытка рассмотреть подотрасль в целом и дать конкретные рекомендации.

К 2015 г. программа, даже в первой авторской редакции, начала «работать». Это наиболее ярко проявилось в бытовой светотехнике:
- во-первых, в продаже официально появилась вся номенклатура ЛОН (об этом мы просили еще в 2012 г. [Л.1] );
- во-вторых, программа закрыла на своих страницах дверь РФ перед КЛЛ3;
- в-третьих, и это самое отрадное, появились доступные импортные и даже отечественные ретрофиты [Л.10]; некоторые трудности по замене ЛОН мощностью 75 Вт и 100 Вт, по-видимому, разрешатся до конца 2016 г. см. например [Л.11,12, 13];
- в торговой сети предлагаются галогенные лампы накаливания; они будут нужны примерно столько же, как и во времена ЛОН.

К сожалению, не отслеживается запрет на КЛЛ, они продаются как «энергоэкономичные». СД - аналоги ЛОН такой рекламы не удостоены.

Наши фирмы (некоторые) собирают СД - ретрофиты ЛОН на импортной комплектации, собирают аккуратно, но продают по ценам 400-500 руб. Парк ЛОН РФ, составляющий более трех сотен млн. шт. этой экзотикой не удовлетворить: производство их надо перестраивать и очень быстро, т.к. китайские ретрофиты стоят в 5 раз дешевле.

К важным, пока нерешенным в РФ вопросам в этой части светотехнического рынка относятся:
- определение мощностного ряда ретрофитов с указанием минимально допустимых световых потоков и рекомендации по цене этих ламп; можно принять сложившуюся номенклатуру ЛОН;
- комплекс работ, оценивающих тепловой режим ретрофитов в существующих бытовых светильниках, в частности, все рассеиватели бытовых светильников в основном утепляют лампу;
- на наш взгляд на рынке должна появиться модификация ретрофита с использованием удаленного люминофора и центрально размещенного блока СД [Л.14, 15].

К этому списку следует добавить работы, сформулированные в [Л.9] и касающиеся цветопередачи ламп, оценки циркадной составляющей излучения, опасной «синевы», возможного использования светорегулирования и др.

Программа, представляющая генеральную модернизацию подотрасли, должна прежде всего оценить экономическое преимущество модернизации.

Если говорить о жилом фонде, то ясно, что в нем ЛОН должны быть заменены их светодиодными аналогами (см. рис. 1). Из Таблицы 1 следует, что годовая экономия при замене ЛОН 60 Вт на светодиодный аналог (сегодня мощностью 8 Вт) составит ≈ 78 кВтч (273 руб.) и исключит замену одной ЛОН (50 руб.).

Мы надеемся, что к концу 2018г. РФ будет иметь собственное массовое производство светодиодов.

Совершенно очевидна необходимость заменить КЛЛ на ретрофиты ЛОН; при этом нет смысла подсчитывать финансовые выгоды: это не финансовый вопрос, а вопрос экологии, обширности России, менталитета и т. п.

Сравнительные технико-экономические оценки определяют предпочтение в группе люминесцентных ламп (Л.Л). Мы не исключаем, что через 2,5-3 года светодиодные ретрофиты составят серьезную массовую конкуренцию Л.Л. К этому следует добавить ртутную опасность Л.Л, хотя утилизация этих ламп налажена давно, а в быту они практически массово никогда не применялись.

Рис. 1. Затраты при эксплуатации ЛОН и СД – аналога. Стоимость электроэнергии 3,5 руб/кВтч; цена ЛОН – 60 руб.; цена СД – аналога – 200 руб.

Заметим особо, что в этой области светотехники до сих пор не вполне ясны способы оценки и «борьбы» с высокими дискомфортными яркостями СД.

Ежегодная экономия электроэнергии при замене Л.Л. на светодиодный аналог люминесцентной лампы составит около 25 кВтч (Табл. 1.)

Вытеснение ОП на ДРЛ обязательно. Эта задача имеет три решения: создание СД - ретрофитов ДРЛ, выпуск светильников с монтажом СД и оптикой (светодиодные светильники) и, наконец, замена светильников с ДРЛ на приборы с лампами МГЛ4. Предпочтение будет отдано светодиодному светильнику. Следует заметить, что здесь интерес опять будет представлять СД [Л.11-13]. При этом ежегодная экономия электроэнергии на одну световую точку составит 641 кВтч (Табл. 1).

Таблица 1. Ежегодная экономия электроэнергии при замене светильника с традиционными лампами на светодиодные аналоги

Тип светиль-ника (изделие)	Мощность с ПРА, Вт	Световая отдача, лм/Вт	Световой поток, лм	Срок службы лампы, час	Потреб- ляемая эл. энергия в год, кВтч	Экономия электро-энергии в год, кВтч
Лампа ЛОН   Ретрофит с СД	60   8	13   100	780   800	1 000   40 000	90   12	78*
Светильник с ЛЛ 18   Светильник с СД	21   10	50   100	1 050   1 000	15 000   40 000	47,3   22,5	25**
Светильник с ДРЛ 400   Светильник с СД	425   140	40   120	17 000   16 800	12 000   40 000	956   315	641**

* - время эксплуатации светильника в жилом секторе 1500 ч в год [Л.16];
** - время эксплуатации светильника для общественных и производственных зданий 2250 час в год [Л.17].

Группа ламп МГЛ пока не требует светодиодной модернизации. Во-первых, потому, что возможности совершенствования МГЛ еще не исчерпаны, во–вторых, не исчерпаны варианты их применения. Тем не менее см., например, [Л.18].

Вопрос создания роботизированных линий сборки ретрофитов ЛОН – один из острейших в нашей подотрасли.

Особого внимания требует ДНаТ, их парк составляет сейчас около 3 млн. шт. и используются они, в основном, в дорожном освещении и тепличных комбинатах. И в том и в другом случае дефицит красной и синей составляющих излучения натриевого разряда является существенным недостатком этих ламп. Компенсация этого недостатка предложена в [Л.19,20]. Ресурсный и светотехнический потенциал ДНаТ требует к себе серьезного внимания.

Таким образом, в целом подотрасль, как нам представляется, охвачена почти пристальным вниманием, некоторые «детали»: архитектурное, спортивное, специальное и др. освещения, а также недостаточно пока ясные интересы (и вопросы) к незрительным реакциям организма на облучение, могут быть решены за пределами реализации этой Программы.

Модернизация парка бытовых светильников за ближайшие 3 года в объеме 1 млн. световых точек даст общую экономию электроэнергии около 78 млн.кВтч, т.е. 270 млн.руб. Чтобы начать указанную модернизацию необходимо затратить около 200 млн. руб. (стоимость СД, организация производства и т.п.). То есть указанная модернизация не только окупается, но и дает возможность финансировать дальнейший прогресс подотрасли.

К этому заметим, что подобная замена будет обязательно иметь своим следствием повышение освещенности, за чем следует повышение производительности труда, снижение брака, повышение качества создаваемого продукта [Л.21]. По данным фирмы Philips производительность труда возрастает на 3-11 % при росте освещенности с 300 лк до 500 лк, при увеличении от 300 лк до 2000 лк – на 15-20% [Л.22].

Если принять во внимание рост ВВП России после реализации программы, то к 2019 г. мы получим дополнительно еще несколько млрд. руб. экономии. Сейчас эта составляющая бюджета отсутствует, ее следует учитывать.

Приводя результаты эти расчетов, мы не только призываем коллег к стремительным, активным действиям, но имеем в виду, что конкретные технические решения уже есть. О некоторых из них мы уже упомянули. Но творчеству здесь нет предела.

Оптимальная организация работы по обновлению светотехнической подотрасли едва ли не главное сейчас в этой проблеме. Мы не исключаем, что указанная в [Л.23] идея выбора национального лидера отрасли может стать счастливым решением.

-----------------------------------------------------------------------------

1. Сведения получены от Ассоциации «Российский свет»
2. Сборник [Л.4].
3. Смотри также [Л.9].
4. Задача считается решенной, если срок окупаемости не превышает 2-3 года

Литература

1. Сарычев Г.С. К вопросу о развитии светотехники в России //Современная светотехника. № 6. 2012.
2. Кокинов А.М. Некоторые проблемы развития производства источников света //Тезисы докладов 5‑й Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света». Т. 2. 16–18 апреля 2007 г. Саранск.
3. Волков В.Д. Послание Главы Республики Мордовия Государственному Собранию Республики Мордовия. Известия Мордовии. 9 (10)–19 (9). 27 января 2015. Саранск.
4. Сборник «Светотехническая промышленность и рынок светотехнических изделий в России». ПРООН/ГЭФ. Минэнерго. 2012.
5. Алферов Ж. И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур //Физика и техника полупроводников. 1998. Т. 32. № 1.
6. Юнович А.Э. Свет из гетеропереходов //Природа № 6. 2001.
7. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261‑ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ».
8. Шевченко А.С. Программа продвижения энергоэффективного освещения в России //Светотехника. № 1–2. 2014.
9. M. Siminovitch and K. Paramichael. A strategic approach that avoids the Pitfalls of the CFL launch will be needed if LED replacement lamps are to dislodge incandescents in residential applications//LD+A. 2012. August. ISSN 0039–7067.
10. Доброзраков И. Е. Светодиодная филаментная лампа «Лисмы»: новое слово на рынке источников света //Светотехника. № 5. 2015.
11. Сарычев Г.С., Мудрак Е. И. Интенсификация съема тепла со светоизлучающих диодов. Известия АНЭ РФ. № 2. 2008.
12. Туркин А.Н. Новинки светодиодной продукции Lumileds. Полупроводниковая светотехника. № 4. 2015.
13. С. Юсупов, М. Червинский, Д. Юровских. Решения Cree и LEDIL для «высокотемпературных» режимов работы светильников LED //Полупроводниковая светотехника. № 1. 2016.
14. Сысун В.В. Мощная светодиодная лампа с охлаждением //Патент на изобретение № 2568105. Рег. в Госреестре изобретений РФ 10 сентября 2015.
15. Сарычев Г. С, Сысун В.В. Светодиодная лампа белого свечения //Патент на изобретение № 2408816. Рег. в Госреестре изобретений РФ 10 января 2011.
16. Айзенберг Ю.Б. Энергосбережение в осветительных установках. Дом света. Москва. 2007.
17. ГОСТ 32498–2013. Здания и сооружения. Методы определения показателей энергетической эффективности искусственного освещения.
18. Карачев В. Научно-техническая база эффективного и экономичного освещения дорог и автострад //Полупроводниковая светотехника. № 1. 2016.
19. Репин Ю. В., Сарычев Г. С., Сысун В. В. Комбинированный осветитель. Патент на изобретение № 2516001. Рег. в Госреестре изобретений РФ 20 марта 2014.
20. Сарычев Г.С., Гаврилкина Г.Н., Туркин А.Н., Ю.В. Репин. Светодиоды и интенсивная светокультура растений //Полупроводниковая
светотехника. 2014. № 1.
21. Труханов А. А. Об экономических основах нормирования искусственного освещения промышленных предприятий //Светотехника. № 7. 1958.
22. В. Ван Боммель, Г. Ван Ден Бельд, М. Ван Оойжен. Промышленное освещение и производительность труда //Светотехника. № 1. 2003.
23. Энергосбережение в освещении. Интервью Шевченко А. с Никифоровым С. //Полупроводниковая светотехника. № 6. 2015.

Источник: журнал Современная светотехника №3, 2016