Theo Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc [7], chiếu sáng chiếm 15% tổng nhu cầu điện năng toàn cầu trong năm 2010. IHS ước tính rằng thị trường chiếu sáng toàn cầu tạo ra tổng doanh thu hàng năm gần 100 tỷ đô. Giá điện tăng, quan ngại về biến đổi khí hậu, và mong muốn độc lập về năng lượng đang hướng thị trường chiếu sáng toàn cầu chuyển dịch sang nguồn sáng tiết kiệm năng lượng, bao gồm SSL. Tại thời điểm này, thị trường toàn cầu cho SSL bị chi phối bởi các sản phẩm chiếu sáng LED.
Trên toàn cầu, IHS ước tính rằng sản phẩm LED chiếm 18% doanh thu chiếu sángtrong năm 2013, tương ứng với 16 tỷ đô. Các công ty chiếu sáng lớn nhất toàn cầu, Philips, báo cáo rằng trong quý IV năm 2013, doanh thu chiếu sáng LED tăng 48% và đại diện cho 34% của tất cả các sản phẩm chiếu sáng bán ra của họ hiện nay. Các công ty khác có trụsởchính tại châu Âu đã báo cáo kết quả tương tựtrong khoảng thời gian tương tự, với các sản phẩm LED chiếm 33% tổng doanh thu tại Osram và 31,5% tại Zumtobel. Trong số các công ty chiếu sáng trụ sở tại Mỹ, doanh thu của Cree chủ yếu được tạo ra thông qua việc bán các sản phẩm chiếu sángLED, tăng 42%trong quý này.
Sựchuyển đổi sang chiếu sáng LED được dự đoán rộng rãi để tăng sản xuất ban đầu trong doanh thu ngành công nghiệp toàn cầu, tiếp theo là giai đoạn bão hòa và sau đó là suy giảm. Tuy nhiên, phân tích các giả thiết khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau. Một ví dụ gần đây từ nghiên cứu của Navigant cho thành phần chiếu sáng thương mại được thểhiện trong hình 3.9.
Hình 3.9. Dựbáo doanh thu chiếu sáng thương mại toàn cầu, 2013–2020 Nghiên cứu của Navigant [7] dự báo doanh thu của LED tăng mạnh cho thành phầnthương mại toàn cầu qua chi phí của các công nghệ đèn hiện có thông qua năm 2019. Từ2019-2021 có sựgiảm nhẹvềdoanh thu LED và giảm đáng kể doanh thu từviệc bán các công nghệchiếu sángthông thường như đèn huỳnh quang (bao gồm T5, T8 và T12), đèn compact và đèn phóng điện cường độ cao (HID). Mặc dù tổng doanh thu giảm, hình 3.10 cho thấy dự báo tăng lên của các đơn vịvận chuyển hàng hóa đến năm 2021 cho cả LED và chiếu sáng truyền thống. Sự giảm doanh thu chiếu sáng toàn cầu năm 2021 được dự báo trong mô hình có thể do giá thành sản phẩm SSL giảm trong tương lai. Tuy nhiên, khi đèn LED có tuổi thọ cao hơn, chúng ta có thể mong đợi việc giảm doanh thu của mỗi đèn bán ra khi chu trình thay thế của đèn sẽ dài hơn. Bổsung một số đặc tính cho sản phẩm SSL như khả năng kiểm soát, điều chỉnh màu sắc và thông tin liên lạc thông minh sẽ làm tăng thêm giá trị cho sản phẩm chiếu sáng LED và tăng doanh thu của LED trong tương lai.
Hình 3.10. Dựbáo vận chuyển của đèn và bộ đènlĩnh vựcthương mại
Tại Mỹ:
Một số xu hướng thị trường chiếu sáng cho thấy trên quy mô toàn cầu cũng như tại Mỹ. Sự lắp đặt nguồn sáng tiết kiệm năng lượng tăng lên ở Mỹhiển nhiên giảm 9% năng lượng tiêu thụ điện chiếu sáng hàng năm từ 2001 - 2010, mặc dù chỉ tăng trưởng 18% về số lượng các loại đèn lắp đặt. Sự tăng trưởng này đang xảy ra ở tất cảcác ngành và các ứng dụng; Tuy nhiên, đáng chú ý nhất là khu vực dân cư phần lớn do sựchuyển đổi từchiếu sáng đèn sợi đốt.
Hình 3.11. Kiểm kê chiếu sáng, tiêu thụ điện và sản xuất lumen năm 2010 tại Mỹ Hình 3.11 cho thấy rằng mặc dù phần lớn các loại đèn ởMỹnằm ở khu vực dân cư, cả việc sản xuất và sửdụng năng lượng chiếu sáng bị ảnh hưởng nhiều bởi các lĩnh vực thương mại và ngoài trời, do sửdụng nhiều thiết bị chiếu sáng kết hợp với
nhiều giờ sửdụng. Điều này chứng tỏtiềm năng lớn cho tiết kiệm năng lượng trong các ngành của đèn LED sẽ thay thế đèn huỳnh quang và đèn phóng điện cường độ cao.
Đối với năm 2013, LED thâm nhập vào thị trường lắp đặt Mỹlà 1,3% cho chiếu sáng trong nhà và 5,8% cho cácứng dụng ngoài trời. Sựlựa chọn sản phẩm cho các ứng dụng trong nhà tăng vào năm 2014, khi lệnh cấm bóng đèn sợi đốt trên 40W và 60W có hiệu lực. Xu hướng tăng hiệu quả năng lượng tại Mỹ chứng minh khách hàng sẽsẵn sàng thay đổi hành vi mua hàng của họ khi đối mặt sựhấp dẫn kinh tế. Sự gia tăng các loại đèn tiết kiệm năng lượng từ 2001-2010 được minh họa trong hình 3.12. Bên cạnh đó,DOE dựbáo cho sựthâm nhập LED trong năm 2030. Nhìn chung, các dựán của DOE vềnguồn sáng trắng LED sẽchiếm 74% doanh sốlumen giờ ởMỹvà tiết kiệm 297 TWh tiêu thụ điện năm 2030.
Hình 3.12. Sựchuyển hướng tiết kiệm năng lượng chiếu sáng tại Mỹ
Theo DOE [8], mô hình thị trường chiếu sáng ước tính rằng năm 2020, LED sẽlà một công nghệchiếm ưu thế trong các ứng dụng dịch vụtổng hợp, có tổng thị phần chiếm 55% qua ba lĩnh vực trong nhà (hình 3.13)
Hình 3.13. Dựbáo thị phần dịch vụtổng hợp từ2013 - 2030 (% doanh thu lmh) Theo dự báo[8], hình 3.13, thị phần cho các lĩnh vực thương mại và công nghiệp thì tương tự nhau. Trong năm 2020, được dự báo rằng đèn LED sẽ chiếm 83% và 77% thị phần tương ứng trong các lĩnh vực thương mại và công nghiệp. Trong khi đó khu dân cư ước tính LED chỉ chiếm 47% thị phần. Khi lựa chọn để thay thế đèn sợi đốt, nhiều người tiêu dùng khu vựcdân cư sẽchuyển sang sửdụng đèn halogen hoặc compact với chi phí hợp lý cho đến khi giá của đèn LED trở nên cạnh tranh hơn. Mặc dù sựhiểu biết vềLED chậm hơn, dự kiến trên 80% năng lượng tiết kiệm choứng dụng dịch vụtổng hợp là từkhu vực dân cư do số lượng đèn lắp đặt.
Theo DOE [8], các loại đèn huỳnh quang được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở thương mại và công nghiệp bởi vì chi phí thấp, hiệu suất cao, tuổi thọ dài. Theo kết quả nghiên cứu, hệ thống đèn huỳnh quang chiếm gần một nữa của các dịch vụ chiếu sáng trong tất cả các lĩnh vực tại Mỹ. Sự xâm nhập của chiếu sáng LED có khả năng làm giảm đáng kểtổng năng lượng tiêu thụtrongứng dụng tuyến tính này. Tuy nhiên, bởi vì hệ thống huỳnh quang tuyến tính hiện đại là những đối thủ cạnh tranh khó khăn như hiệu suất, giá ban đầu và chi phí chu kỳsống. Do đó, dự báo tiết kiệm năng lượng do có sự xâm nhập của LED trong ứng dụng này thấp hơn so với ứng dụng khác.
Hiện nay, sự chiếm ưu thế của chiếu sáng huỳnh quang trong ứng dụng này lên đếnđỉnh điểm vì các lĩnh vực chỉ sửdụng công nghệnày. Khi xem xét sựkhác biệt giữ đường kính ống huỳnh quang (ví dụ T8, T10, T12) cho thấy có xu hướng chuyển từ đèn T12 sang lựa chọn đèn T5 và T8 do hiệu suất cao hơn. Cho ví dụ, trong năm 2001, hệ thống T12 chiếm khoảng 72% của sự lắp đặt đèn huỳnh quang trong lĩnh vực thương mại và 67% trong lĩnh vực công nghiệp (Navigant, 2002). Trong khi năm 2013, hệ thống T12 tương ứng chỉ chiếm 7% và 6%. Năm 2017, doanh thu lmh của đèn T12 được dự báo là rớt xuống thấp hơn 1% của tổng thị trường linear fixture. Đèn T5 và bộ đèn LED được ước tính sẽ xâm nhập vào thị trường này do sự suy giảm của đèn T12 và tương ứng tăng lên 22% và 24% trong tổng doanh thu. Trong kịch bản không có LED, hệthống đèn thương mại T5 được dựkiến sẽ tiếp tục tăng thịphần, vượt qua cảhệthống ballast và đèn T8 trong năm 2024. Hình 3.14 cho thấy rằng thị trường phụ linear fixture sẽ bị ảnh hưởng mạnh bởi tính khả dụng của sản phẩm chiếu sáng LED có hiệu suất cao trong tất cả các lĩnh vực.
Hình 3.14. Dựbáo thịphần linear fixture từ2013 - 2020 (% doanh thu lmh) Trong khi hệ thống huỳnh quang (đèn và ballast) hiện tại có hiệu suất trung bình giữa 40 và 90 lm/W. Trong năm 2016, cả đèn và bộ đèn LED dự kiến sẽ vượt qua tất cả các đèn huỳnh quang về hiệu suất. Dự báo sựxâm nhập của công nghệ LED trong thị trường phụnày chủ yếu do bộ đèn LED được dựkiến tăng hiệu suất trung bình lên nhanh chóng hơn 180 lm/W năm 2030 tăng khoảng gấp đôi hiệu suất của hệthống ballast và đèn T5 hiện nay. Do đó, mô hình dự báo ước tính LED sẽchiếm khoản 45% doanh thu linear fixture của thương mại năm 2020, và tăng lên nhanh chóng 78% năm 2030, LED sẽ tăng chậm hơn trong lĩnh vực khu dân cư của ứng
dụng này. Theo dự báo, sự lựa chọn sản phẩm LED tăng lên giúp tiết kiệm được 36% điện năng của thị trường này qua các lĩnh vực trong năm 2030.
Châu Á:
Trong khu vực châu Á, Nhật Bảnđã thúcđẩy việc mua các sản phẩm chiếu sáng LED, ước tính tỷlệxâm nhập chiếu sángLED là 15% năm 2012 và 19% năm 2013.
Tại Trung Quốc cũng cho thấy việc ứng dụng trạng thái rắnđang được thúc đẩy nhanh chóng. Trong năm 2013, sự xâm nhập chiếu sáng LED tại Trung Quốc đã được báo cáo là 8,9% doanh sốbán hàng vàđược tăng lên nhanh chóng.
Hình 3.15. Sựxâm nhập thị trường chiếu sáng LED tại Trung Quốc
Châu Âu:
Xâm nhập đèn LED ở châu Âu cũng phát triển nhanh chóng, ước tính 184 triệu đèn bán ra trong năm 2013. Thâm nhập thị trường hiện đang mở rộng từ các ứng dụng trong thương mại, công nghiệp và thành phố đến các khu vực dân cư. Các mô hình cổ phần chiếu sáng được phát triển bởi Trung tâm Luật và Chính sách xã hội (CLASP) là một cơ quan quốc tế thúc đẩy việc sử dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng. Dự đoán vào năm 2030, đèn LED sẽ cung cấp 2/3 của tất cả các nhu cầu chiếu sáng, như được hiển thị trong hình 3.16. Điều này có nghĩa rằng, mặc dù nhu cầu chiếu sáng được dự kiến sẽ tăng, việc sử dụng năng lượng sẽ giảm 24%, dẫn đến tiết kiệm hàng năm lên đến 53 TWh.
Hình 3.16.Đầu ra trữ lượng chiếu sáng của Liên minh Châu Âu, Teralumen- hours/năm
Nhìn chung thị trường châu Âu, Hình 3.17 cho thấy năng lượng sử dụng cho chiếu sáng khu dân cư ởAnh giảm khoản 30% từ năm 2007 - 2011. Việc tăng lựa chọn sản phẩm LED được dự đoán sẽ làm giảm hơn nữa nhu cầu chiếu sáng hàng nămkhoản 50%.
Hình 3.17. Nhu cầu điện cho chiếu sáng ở khu dân cư tại Mỹ