На протяжении уже нескольких лет Всероссийская светотехническая конференция, ежегодно проводимая в Москве, является площадкой, где обсуждаются наиболее злободневные проблемы отрасли. Не стала исключением и конференция, прошедшая в апреле 2025 г. На этот раз общеотраслевые моменты были вынесены в отдельную секцию «Самые важные вопросы светотехники: от науки до практики». Именно об этой секции мы и расскажем в данном материале.
Яркое начало конференции
Сергей Никифоров, сооснователь лаборатории «Архилайт», выступил с докладом «Методы и идеология оценки неравномерности яркости». Речь идет о параметре, оказывающем важное влияние на комфортность освещения. ГОСТ 34819-2021 нормирует, что габаритная яркость светильника не должна быть больше 5000 кд/кв. м. Но данное положение ГОСТ подразумевает учет всей светящейся поверхности светильника. Для определения неравномерности яркости в ГОСТ предусмотрена следующая методика: берется участок с наибольшей яркости (соответствующий критериям стандартного наблюдателя МКО) и вычисляется его отношение к общей габаритной яркости. Соотношение должно быть не больше 5:1 для больниц и детских учреждений и 10:1 для всех остальных случаев.
В то же время, ощущение дискомфорта от неравномерности яркости свечения возникает потому, что глаз сравнивает яркость соседних участков светящейся поверхности. Методика не учитывает, например, возможность такой ситуации, когда промежутки между светодиодами или светодиодными лентами сильно затемнены. Поэтому нормам ГОСТ формально соответствуют в том числе и светильники, вызывающие значительный зрительный дискомфорт из-за реально существующей неравномерности яркости. По мнению докладчика, существующая сейчас методика определения неравномерности нуждается в совершенствовании.
Большой интерес у собравшихся вызвал доклад главного технолога телеканала «Матч ТВ» Владислава Федорова «Прогнозирование слепимости световых приборов на этапе проектирования». Слепимость светильников и прожекторов важна для тех видов спорта, где спортсмены часто смотрят вверх: волейбол, баскетбол, акробатический рок-н-ролл и т. п. Необходимо выяснить максимальное отношение яркости светящейся поверхности к общей яркости на объекте. Для определения данного параметра докладчик поставил серию опытов на себе с использованием разных светильников и прожекторов. Владислав Федоров переводил глаз со светового прибора на ноутбук, яркость дисплея которого была установлена на уровне окружающего освещения. Критерием ослепления была невозможность прочесть текст на ноутбуке через 1 с после того, как взгляд переведен на него. Было установлено, что максимальное отношение яркости светящейся поверхности к общей яркости на объекте составляет 500:1 при угловом размере светящейся поверхности в 0,5 градуса. Ранее предполагалось, что данное отношение может достигать 1500:1. Кроме этого, в процессе исследования было установлено, что, с точки зрения слепимости на спортивных объектах лучше использовать осветительные приборы с линзами, а не с отражателями. Докладчик признал, что его оценка является очень приблизительной и призвал заинтересованные организации продолжить данные исследования на более высоком уровне.
Екатерина Ильина, преподаватель кафедры светотехники НИУ «МЭИ», сотрудник испытательного центра комании «МДМ-Лайт» в своем докладе «Альтернативным методам измерения распределения яркости - быть?» (соавторы — Дмитрий Смирнов, Олег Губарев) продолжила тему доклада Сергея Никифорова. Измерения габаритной яркости, а также неравномерности яркости светильников по световому отверстию сейчас проводят фотографическими или фотоэлектрическими яркомерами. Эти параметры определяют для основных плоскостей симметрии светильника в направлениях, лежащих в зоне ограничения яркости. Для симметричных светильников со светодиодами габаритную яркость определяют в направлении оптической оси. Оборудование, позволяющее провести измерения традиционным способом, стоит очень дорого и доступно далеко не всем компаниям.
В лаборатории «МДМ-Лайт» был испытан новый способ измерения габаритной яркости и неравномерности распределения яркости. Суть его заключается в следующем: создается эталонный источник света, по которому калибруется цифровая фотокамера, измерения осуществляются на основе сдеанных ею снимков. В опытах была использована камера Canon EOS 850D, по утверждению докладчика, можно использовать и некоторые другие модели, но принципиально важно, чтобы у них было дистанционное управления с приложения на смартфоне. Это связано с тем, что во время измерений камера не должна двигаться. Светочувствительность фиксируется на уровне ISO 100, диафрагма также не меняется. Делается серия снимков светильника с различными выдержками. Из набора снимков удаляют те из них, которые имеют полностью засвеченные или полностью черные участки. Оставшиеся снимки объединяют в единую HDR-фотографию. Анализ полученной фотографии позволяет определить габаритную яркость и неравномерность яркости. Причем этот метод корректно работает для дизайнерских светильников, к которым традиционные методы зачастую неприменимы. Наконец, предлагаемым методом можно оценивать реальную неравномерность посредством сравнения яркости соседних площадок на поверхности.
Казусы технического регулирования
На пути развития отечественной светотехники нередко встают проиворечивые, а порой и просто странные требования нормативной документации. Об этом в своем докладе рассказал технический эксперт АНО «Консорциум Светотехника» и АПСС Станислав Лермонтов.
В качестве примера он привел нормирование визуального дискомфорта на дорогах. В ГОСТ 34819-2021 тип светораспределения в зоне слепимости определяется максимальными значениями силы света в меридиональной плоскости под углами 80° и 90° к оптической оси светильника. Это работает, когда светильник расположен приблизительно горизонтально. В то же время, в России обычной практикой является установка уличных светильников под углом от 15° до 45° относительно поверхности дороги, в таком случае методика оценки из ГОСТ оказывается просто неприменима. Кроме этого, ГОСТ 34819-2021 нормирует предельную силу света «в направлении водителей». Но как именно понимать термин «в направлении водителей» - четкого критерия нет. К тому же, нормирование предельной силы света только в одном направлении приводит к увеличению светового загрязнения окружающей среды.
Докладчик предложил следующий способ решения данных проблем. Нормы по предельной силе света должны быть представлены в ГОСТ в виде таблицы с учетом сложившихся в нашей стране реалий. А нормирование «в направлении водителей» должно быть заменено нормированием освещенности по кругу.
Отечественные осветительные светодиоды все еще существуют?
Несколько выступлений объединила тема отечественного производства светодиодов. Правда, формально с 1 января 2025 г. обсуждавшиеся на конференции осветительные светодиоды российскими уже не назовешь. Причина — изменение критериев, прописанных в приложении к Постановлению Правительства РФ N719. Раньше для получения звания российского светодиода достаточно было, чтобы в нашей стране выполнялись операции корпусирования и покрытия люминофора, да и сам люминофор был отечественным. Теперь же должно выполняться еще минимум одно из двух условий: чип отечественного производства и корпус, изготовленный в России. К сожалению, чипы для осветительных приборов в нашей стране сейчас не производят, как и корпуса. Но есть и хорошие новости для производителей — светодиоды, которые успели попасть в реестр отечественной продукции до 1 января 2025 г., на момент проведения конференции продолжали оставаться в нем, и такой переходный период, как ожидается, продержится до тех пор, пока не завершится действие ранее выданных сертификатов о российском происхождении (это лишь оценочное мнение автора репортажа, его не следует воспринимать в качестве рекомендации к действию, ориентируйтесь на актуальные постановления регулирующих органов).
В частности, успели «вскочить в последний вагон» и новинки производства российской компании GS LED, которые представил на конференции ее главный технолог Сергей Цмокалюк. Эта фирма освоила выпуск светодиодов с цветовой температурой 2000 — 2200 K. При использовании в уличном освещении они уменьшают нагрузку на природные экосистемы. А в интерьерном освещении создают обстановку спокойствия и уюта, позволяя расслабиться. Еще одна новинка — серия светодиодов с высокой (до 210 лм/Вт) светоотдачей. В химической и нефтегазовой промышленности, в сельском хозяйстве, а также для освещения автомобильных тоннелей представит интерес уникальная серия светодиодов GS LED с защитой от действия сероводорода. Наконец, недавно ассортимент продукции GS LED пополнился светодиодами, сочетающими в себе индекс цветопередачи CRI более 90 и высокую светоотдачу.
Осваивая производство полностью отечественных светодиодов, возможно, есть смысл не копировать зарубежные технологии, а создать собственные. Возможно, здесь окажется полезными идеи, высказанные в докладе аспиранта НИТУ МИСИС Евгения Кобзева, высказанные им в докладе «Оптимизация многокомпонентной InGaN гетероструктуры при помощи легирования редкоземельными элементами». Предлагается вернуться к давней идее — формировать свечение белого цвета без люминофора, складывая излучения красных, зеленых и синих светодиодов. На одной сапфировой подложке выращиваются гетероструктуры InGaN и GaN, легированные теми или иными редкоземельными элементами, что позволяет получать нужные длины волн излучения. Докладчик в своем исследовании особое внимание уделил формированию красного цвета. Для создания гетероструктур, излучающих свет в диапазоне 630 — 670 нм, Евгений Кобзев предлагает частично замещать атомы индия атомами европия. При этом длина волны варьируется в зависимости от концентрации указанной примеси. Исследование пока что находится на стадии математического моделирования.
Для того, чтобы отечественные светодиоды были конкурентоспособны, важно добиться их высокой надежности. Коллектив авторов из УФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН и Ульяновского конструкторского бюро приборостроения в составе Фролов И.В., Сергеев В.А., Радаев О.А., Зайцев С.А в своем докладе представили результаты экспериментов по отбраковке потенциально ненадежных светодиодов и светодиодных матриц. Обнаружена значительная корреляция между тепловым сопротивлением и спадом интенсивности излучения в процессе испытаний. Это позволяет отнести тепловое сопротивление матрицы к числу параметров, на основании которых может произволиться отбраковка. Кроме этого, опыты показали, что процесс деградации излучения белых светодиодов следует рассматривать как совокупную деградацию излучения системы кристалл-люминофор.
Не только светодиоды
Впрочем, не следует делать ставку только на совершенствование светодиодов. В настоящее время энергоэффективность осветительной установки во многом определяется ее системой управления. На это в ходе обратил внимание исполнительный директор ТПК «ВАРТОН» Сергей Мордавченков. По его словам, сейчас в России достигнут очень высокий уровень разработок в этом направлении. Отечественные системы управления освещением являются одними из лучших в мире и широко применяются в самых разных проектах за рубежом. Нужно продолжать развитие в данном направлении. Тем более, что рост производства систем управления стимулирует развитие отечественной электронной промышленности.
Сергей Никифоров в дополнение к выступлению Сергея Мордавченкова отметил, что существующая в России нормативная база в области систем управления действительно стимулирует выпуск отечественных электронных компонентов и это можно рассматривать как положительный пример.
Когда размер имеет значение
И, все-таки, почему чипы для светодиодов в России сейчас не производятся? Александр Богданов, руководитель отдела нормативно-технического регулирования МГК «Световые технологии», провел анализ сложившейся ситуации. С 2014 по 2016 годы российская промышленность освоила производство монокристаллических пластин диаметром 2 дюйма (51 мм), на основе которых можно изготавливать чипы для белых светодиодов. Размеры чипа для светодиода, рассчитанного на заданный ток, определяются максимальной плотностью тока, протекающего через него. Были освоены в производстве кристаллы с плотностью тока 14; 25 и 100 А/кв. см. В зависимости от мощности производимых светодиодов, количество чипов, изготавливаемых на одной пластине, варьировалось от 1000 до 9000 штук. Подложкодержатель вмещает в себя 6 пластин. В итоге в едином технологическом цикле можно было произвести либо 6000 мощных, либо 54000 относительно маломощных чипов. В настоящее время параметры светодиодов определяются экономикой. Производство мощных светодиодов стоит дорого, но при их использовании в светильниках нужно меньше электрических соединений. Маломощные светодиоды стоят дешево, но их нужно устанавливать в светильник в большом количестве со всеми сопутствующими проблемами. С этой точки зрения оптимальным вариантом являются чипы с плотностью тока 25 А/кв. см.
Мало того, в середине 2010-х годов были созданы отечественные корпуса для светодиодов. И даже выпускались светодиоды с таким корпусами. Данный опыт был учтен при разработке (в 2018 — 2019 г.г. - примечание автора репортажа) критериев отечественного происхождения светодиодов, которые вступили в действие в 2025 г. К сожалению, после 2016 г. по ряду причин производство отечественных кристаллов и корпусов для светодиодов развития не получило и фактически было свернуто. Сейчас производить чипы в России экономически нецелесообразно — в Китае используют пластины диаметром 200 мм, даже 100 мм уже считаются архаикой. Это дает значительно большее количество чипов, изготавливаемых в едином технологическом цикле. Корпус же светодиода, изготовленный в России, стоит в 10 раз дороже китайского.
Тем не менее, за 6 лет в России сформировалась целая отрасль по производству светодиодов на основе импортных чипов и корпусов. По мнению докладчика, само по себе это достойно уважения — люди инвестировали свои деньги. Александр Богданов выразил свое скептическое отношение к решению проблемы посредством унификации производства СВЧ приборов на GaN и светодиодов. По мнению спикера, технологические процессы значительно различаются.
Корреспондент Elec.ru задал Александру Богданову вопрос о включении в статистику индикаторных светодиодов, полный цикл производства которых освоен в нашей стране еще с советских времен. Спикер на это ответил, что делить светодиоды на осветительные и индикаторные применительно к статистическим данным по производству некорректно хотя бы потому, что такое деление не прописано в ГОСТ. Да и сама граница между индикаторными и осветительными светодиодами, по мнению докладчика, является весьма условной.
Выводы
Конференция показала, что у нас есть грамотные специалисты, научная и производственная база, что позволяет двигать вперед отечественную светотехническую отрасль. Но на пути ее развития встают проблемы стандартизации и адекватных нормативов по российскому происхождению светодиодов. Иногда кажется, что разрабатывали их люди, живущие на другой планете… По мнению автора репортажа, сейчас мы пожинаем плоды развала существовавшей в советские времена системы стандартизации. Да, она во многом не отвечала требованиям времени и нуждалась в совершенствовании. Тем не менее, в советское время над разработкой стандартов работали лучшие ученые страны и наиболее опытные производственники, а круг организаций, допущенных до выработки стандартов, был четко ограничен. Не говоря уже о том, что научные исследования по стандартизации финансировались в приоритетном порядке. Нужно восстановить то лучшее, что было достигнуто в данной области, и создать современную, компактную, а также доступную для понимания широкими кругами специалистов-практиков систему нормативных документов по светотехнике. В идеале российские стандарты должны занять достойное место в мировой системе стандартов наравне с немецкими и американскими. Тогда это будет способствовать не только импортозамещению, но и росту экспорта высокотехнологичной продукции.
Еще больше интересных новостей из мира электротехники, умного дома и энергетики вы можете найти на портале Elec.ru.
Подписывайтесь на наши социальные сети:
🔹Дзен