Радомский Н.В.
Географический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова
[email protected]

Введение

Создание светодиода белого цвета компанией Nichia в 1996 году можно назвать революционным событием в области полупроводниковой светотехники. Это событие позволило использовать в осветительных системах принципиально новый, высокоэффективный источник света и послужило началом бурного развития технологий производства в различных компаниях. Научные исследования, проводимые ведущими компаниями, были направлены на повышение эффективности светового потока полупроводниковых источников, снижение их себестоимости, увеличение срока службы. Появление сверхмощных светодиодов и развитие микроэлектроники не оставило без внимания и Россию. Начиная с 2005 года, появляются первые отечественные светодиодные системы освещения, а с конца 2007 года начинается серийный выпуск отечественных светодиодов. В 2008 году на российском рынке производителей осветительных систем начинается конкуренция.

Проблемы российского рынка светодиодной продукции

Чтобы лучше понять, что собой представляет сегодня российский рынок светодиодной продукции на фоне лучших мировых производителей, приведу некоторые цифры. На конференции, состоявшейся во Франкфурте, агентство Strategies Unlimited опубликовала отчет, согласно которому общий объем продаж LED компонентов в 2010 году составил 10,8 миллиарда долларов США, это 68% роста. Рынок светодиодов в 2010 году по регионам представлен на рисунке 1. По доходам крупнейшие поставщики светодиодов в 2010 году распределились следующим образом: Nichia, Samsung LED, Osram Opto Semiconductors, Philips Lumileds Lighting, Seoul Semiconductor, LG Innotek, Cree.

Анализ рынка LED был представлен Элла Шум на конференции 23 февраля 2011 г. в Санта-Кларе, штат Калифорния (Элла Шум, директор крупной консалтинговой фирмы HB-LED Research at Strategies Unlimited) .

Признанным лидером рынка светодиодной продукции стала компания Nichia. Ее прибыль от продажи светодиодов в 2010 году составила свыше 2,2 млрд. долларов США. Компания Samsung LED в 2010 году добилась существенного прогресса – 1,14 млрд. долларов против 508 млн. в 2009 году. OSRAM – один из ведущих производителей светотехники в мире добился в 2010 году объема продаж в масштабах всего мира 4,7 млрд евро. Продукция OSRAM выпускается на 46 производственных предприятиях, расположенных на территории 17 государств и поставляется в 150 стран мира. Потрясающие показатели. Всплеска прибыли в 2010 году добилась компания LG INNOTEK 783 млн. долларов против 229 млн. в 2009. Южно-корейская компания Seoul Semiconductor достигла уровня доходности 726 млн. долларов. Данные о прибыли различных компаний от продажи светодиодной продукции получены из доклада . Согласно данным 2011 Annual Report прибыль компании CREE в 2010 составила 988 млн долларов США (рост на 14%) . В работе проведен тщательный анализ светодиодной продукции ведущих мировых производителей.

А что же происходит в России? По данным маркетингового агентства «Навигатор» В 2010 году объем продаж светодиодов в нашей стране составил около 0,5 % от мирового или 54-56 млн. долларов. При этом рост рынка светодиодов в России отстает от общемирового примерно в два раза. По словам Долина Е. В. (генеральный директор «Корвет-Лайтс») «Точных данных по объему российского рынка светодиодов и связанных с ними продуктов нет. Причина проста – отсутствуют соответствующие группировки и товарные коды в ОКП (Общероссийский классификатор продукции) и в ТНВЭД (Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности), а значит нет и подробной статистики. Экспертные оценки рынка колеблются от 25 до 100 млн. долларов».

Безусловно, есть понимание важности развития отрасли. На данный момент государственная поддержка светодиодного начинания выражается в прямом финансировании нескольких проектов. Однако отрасль развивается еще слишком медленно. В числе ключевых факторов, сдерживающих развитие российского рынка светодиодного освещения, называют следующие.

1. Отсутствие системной комплексной нормативно-правовой базы.

До сих пор в РФ не разработана методика и стандарты по измерению характеристик светодиодов, поэтому возникают проблемы с сертификацией конечной продукции. Надо заметить, что 23 ноября 2009 года принят Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и энергоэффективности». 20 июля 2011 г. принято Постановление Правительства РФ N 602 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения». С 26 октября 2011 года в действие вступают следующие требования по энергоэффективности светодиодного освещения:

• светильники для наружного уличного освещения должны иметь энергоэффективность не менее 50 лм/Вт до 30 июня 2012 г. и не менее 60 лм/Вт - с 1 июля 2012 г.;
• светильники для внутреннего освещения общественных и производственных помещений, светильники для нужд ЖКХ - не менее 50 лм/Вт;
• продолжительность горения - не менее 25000 часов;
• спад светового потока светодиодных ламп менее 30 процентов за 25000 часов.

Эти законодательные акты заложили основы для модернизации и стимулирования новых энергосберегающих технологий и продуктов, в том числе и развитие полупроводниковых источников света. Однако необходимо еще обязательно разработать национальные и отраслевые стандарты и СНиПы, усовершенствовать гигиенические правила и нормы, способы контроля. Кроме этого, необходимо создать независимые испытательные центры, оснащенные специализированным метрологическим оборудованием и методиками испытаний и измерений, которые позволят достоверно подтвердить соответствие стандартам и требованиям. Сегодня в этом заинтересованы только национальные производители. Государство в лице Министерства промышленности и торговли по данному направлению ничего не предпринимает. Вместе с тем, на уровне руководства страны все нужные слова и политические решения приняты.

2. Высокая стоимость энергоэффективных осветительных технологий (при низкой стоимости электроэнергии).

Что касается второго фактора, то ситуация неоднозначная. С одной стороны научные исследования и развитие технологий приводят к систематическому снижению себестоимости светодиодов, а это должно сказываться на стоимости осветительных систем. А с другой стороны на цене конечного продукта начинает серьезно сказываться стоимость драйвера питания, конструкции корпуса светильника. То есть только падение стоимости чипов не окажет решающего влияния на цену конечного продукта, и проблему высокой себестоимости светодиодных светильников надо решать комплексно. Стоимость электроэнергии в России постоянно растет и приближается к показателям ведущих стран. Поэтому переход к энергосберегающим осветительным системам в нашей стране с каждым годом становится все актуальней. В таблице 1 приведены тарифы электроэнергии в 2010 году в ряде стран (источник: журнал “Биржевой лидер” ).

Таблица 1.

3. Низкая востребованность инновационных решений российскими предприятиями.

Наше традиционное неумение просчитывать на несколько ходов вперед, чтобы оценить будущую прибыль; экономия на научных исследованиях проектов, прибыль от которых на первый взгляд неочевидна. К тому же ряд серьезных ошибок при изготовлении осветительных систем отпугивает потенциальных инвесторов:

• ошибки в выборе светодиода с определенными характеристиками;
• ошибки в тепловом проектировании конструкции светодиодного светильника;
• ошибки при выборе и/или производстве драйверов питания.

С целью снижения общей стоимости конечного продукта выбираются самые дешевые комплектующие. На российском рынке огромное количество светодиодов, произведенных в Китае или еще где-нибудь на кустарном производстве с серьезными отклонениями от технологического процесса. Эти светодиоды имеют стоимость существенно ниже стоимости комплектующих ведущих компаний, но при этом и характеристики соответствующие. Да и менеджеры торгующих фирм не всегда честно информируют покупателя. В итоге, конечный продукт на таких светодиодах имеет низкие потребительские характеристики, что дискредитирует идею энергосберегающих осветительных систем на светодиодах.

Не всегда грамотно проводится расчет параметров теплоотводящих устройств, а порой и вовсе, не проводя расчетов и тепловых испытаний, светильники запускаются в серию. Проблемы с отводом тепла станут заметны только спустя какое-то время, когда плотность светового потока начнет резко снижаться. По-моему мнению ошибку совершают и те, кто пытается сделать светодиодные лампы в корпусе подобном лампам накаливания, чтобы потребителю облегчить процесс перехода. Однако в этом случае усложняется проблема отвода лишнего тепла, и, главное, себестоимость такой конструкции становится существенно дороже. Поскольку используется принципиально новый источник света, необходимо и конструкцию светильников делать иной, а не создавать «монстров». Немецкая компания Ledo LED technologie на Московском международном светодиодном форуме «Светодиоды в светотехнике» (Interlight Moscow) в ноябре 2011 года представила серию ламп под общим названием Bulled. Эти лампы были спроектированы этой компанией и выпущены на рынок. Розничная цена ламп колеблется около 90 евро за одну штуку. Подобные лампы, представленные российской компанией «Оптоган», имеют стоимость порядка 1000 рублей. Что тоже очень дорого для обычного потребителя.

Производители светодиодов указывают срок службы их изделий - 50-100 тыс. часов. А некоторые комплектующие драйверов питания не всегда могут отработать надежно так долго, поскольку для снижения себестоимости драйвера питания производитель заложил копеечные электролиты. В итоге срок службы осветительных систем будет существенно снижен.

4. Не достаточное количество квалифицированных кадров.

Отрасль растет стремительно, но сейчас будущих светотехников в России готовят всего несколько десятков человек в год вузы в Москве (МЭИ Кафедра Светотехника), Саранске (Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева Кафедра светотехники и источников света), Томске (Томский политехнический университет Кафедра лазерной и световой техники) и Казани (Казанский государственный энергетический университет Кафедра Светотехники и медико-биологической электроники). В целом, ситуация катастрофическая. Специалисты по стандартам и метрологи на светотехнических предприятиях практически отсутствуют. Без них выпускать качественную продукцию невозможно, апеллировать и приглашать к обсуждению стандартов некого. Отсюда и проблемы с формированием нормативно-правовой базы.

Российские производители светодиодной продукции

В 2010 году образована единственная в России профессиональная ассоциация НП ПСС (Некоммерческое Партнерство Производителей Светодиодов и Систем на их основе). В настоящий момент в ассоциацию входят следующие компании: ЗАО «Оптоган», ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника», ООО «Фокус», ООО «Планар-Светотехника», ООО «Завод «Световые Технологии», ЗАО «Производственное объединение «Электроточприбор», ЗАО «Связь Инжиниринг М», ООО «ИНТЕССО», ООО «ЭКОЛАЙТ» («ЛидерЛайт трейд»). Цель ассоциации НП ПСС – это объединение усилий участников российского рынка, выпускающих продукцию высокого качества, для создания нормативно-правовой базы отрасли, повышение профессионального уровня всех участников, создание метрологических центров по контролю качества продукции, объединение ресурсов для решения глобальных задач отрасли, снижение затрат на доступ к новым технологиям.

Одним из лидеров в производстве светодиодов на российском рынке является группа компаний «Оптоган» (г. Санкт-Петербург). Это частная компания с привлечением государственного капитала (контрольный пакет принадлежит группе ОНЭКСИМ, 17% - “Роснано”, 33% минус одна акция - якутскому ОАО РИК) была основана в 2004 году в Хельсинки. Компания производит осветительные системы на основе светодиодов собственного производства:

• светодиодные чипы OHT-x454510x;
• сверхяркие светодиоды: OLP-X5050F6L, OCM-X120R01A (белые светодиоды до 120 Вт со световым потоком до 9000 лм), цветные светодиоды;
• светодиодные модули OMT-X450R225-XXFX;
• светодиодные светильники - Оптолюкс-Офис, Оптолюкс-Стрит, Оптолюкс-Холл.

На LED-Форуме в Москве в ноябре 2011 года был представлен модуль Optogan X10 на керамической подложке, разметка которой позволяет разделять его на более мелкие части в соответствии с пожеланиями клиента. Один сегмент Optogan X10 потребляет 6,5Вт и имеет энергоэффективность выше 100лм/Вт. Нагрузка при желании может быть увеличена до 500 Вт. Функциональность целого блока особенно важна для индустриальных светильников.

«Оптоган» в 2011 году открыл в Германии (г. Ландсхут) завод по выпуску светодиодных чипов. По мощности (более миллиарда светодиодных чипов в год) это второе производство в Европе после Siemens. Чипы будут использоваться для производства светодиодных ламп на основном заводе компании в Петербурге.

23 ноября 2011 компании «Оптоган» и «Планар-Светотехника» объявили о выводе на российский и зарубежные рынки линейки полноцветных светильников (RGBW-светильники) совместной разработки, выполненных на компонентной базе «Оптоган». Новые светильники будут выпускаться под торговой маркой «Оптолюкс».

По итогам 2011 года компания прогнозирует пятикратный рост (до 20 миллионов долларов).

Важное место на российском рынке производителей светодиодов занимает ЗАО «Светлана-ЛЕД» (г. Санкт-Петербург). В ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника» производство светодиодов выделено в отдельное предприятие ЗАО «Светлана-ЛЕД». Первая партия продукции сошла с конвейера в апреле 2011 г., а официально объявлено о запуске первой очереди в июне. Проектная мощность ОАО «Светлана-ЛЕД» составляет 3-3.5 МВт/мес. Оборудование для производства светодиодов закуплено за рубежом и позволяет получать технические характеристики, сравнимые с лучшими мировыми аналогами. На сегодняшний день продукция представляет собой линейку из девяти моделей светодиодов, которые имеют различные показатели мощности, светового потока и соответственно различные сферы применения. В настоящее время завершается этап сертификации светодиодов SVETLED в одной из крупнейших лабораторий Европы Nemko (Осло, Норвегия).

В статье приведены технические характеристики светодиодов ЗАО «Светлана-ЛЕД»: SVL01/02/03 – однокристальные, SVL04/05 – многокристальные, SVL06/07/08 – светодиодные матрицы (от одноваттных до 100 Ваттных).

В 2004 появилась компания ООО ТД «Фокус» (Фрязино Московской области), которая выполняет полный производственный цикл от разработки светильников до внедрения их в жизнь. Имеется множество инновационных разработок, патентов и реализованных проектов, в сфере энергосбережения. Компания в своих светильниках применяет светодиоды японской корпорации Nichia и немецкой компании Osram и электронные компоненты ведущих мировых производителей. В настоящее время предприятие серийно выпускает светодиодные светильники следующих типов (характеристики светильников можно посмотреть на сайте компании):

• уличные светильники серии УСС;
• промышленные светильники типа Колокол;
• светильники для офисов серии СПО.

В 2011 году достигнуто соглашение между мировым лидером в производстве высококачественных светодиодов корпорацией Nichia (Япония) и российской компанией «Фокус» на эксклюзивное применение уникальных светодиодов для освещения автомобильных дорог и магистралей на территории Российской Федерации и стран СНГ. Корпорация Nichia предоставила эксклюзивные права на использование светодиодов с широкой диаграммой направленности. Этот светодиод был специально разработан для компании «Фокус».

Компания «Планар Светотехника» (Санкт-Петербург) основана в 2008 году. Основная деятельность:

• проектирование, производство и монтаж систем светодиодного освещения;
• разработка уникальных моделей светодиодных светильников;
• разработка систем электрического питания и управления светильниками.

Компания «Планар-Светотехника» проектирует и поставляет системы светодиодного освещения для фонтанов, бассейнов, садов и парков, коттеджей, торговых помещений (в особенности для ювелирной торговли).

Компания «ИНТЕССО-Светодиодные системы» (г. Новочеркаск Ростовской обл.). В октябре 2011 года компания «ИНТЕССО» открыла завод по производству светодиодных светильников. Производство создано в сотрудничестве с ГК «Оптоган». Производственная мощность составляет 5000 изделий в месяц. Продукция компании:

• светодиодные светильники для внутреннего освещения офисов, общественных мест (подъезды, технические помещения, подземные переходы) (Solaris LO);
• садово-парковое освещение - для декоративно-художественного освещения больших открытых площадок (Solaris LSD);
• светодиодные светильники для уличного освещения (Matrix S);
• промышленные светодиодные светильники для освещения торговых залов, складских помещений, производственных цехов (Matrix I, Solaris LL).

МГК «Световые Технологии» (г. Рязань). Международная группа компаний «Световые Технологии» - ведущий производитель светотехнического оборудования на территории СНГ. На сегодняшний день под торговой маркой «Световые Технологии» на собственном производстве выпускается более 1000 модификаций светильников для 50 областей применения от административных и офисных зданий до промышленных объектов и стадионов. Некоторые типы светильников МГК:

• серия WAVE LED - предназначены для использования в офисно-административных помещениях премиум класса;
• DL 20LED - предназначены для использования в торговых помещениях;
• подводные светильники NUR 20LED.

ПО «Электроточприбор» (г. Омск). ЗАО Производственное объединение «Электроточприбор» знакомо всем больше, как производитель переносных светодиодных светильников взрывозащищённого исполнения, электроизмерительных приборов и оборудования для добывающих отраслей. Несколько лет назад руководством предприятия было принято решение об использовании накопленного опыта по производству индивидуальных светильников для разработки и изготовления стационарных энергосберегающих устройств на основе светодиодов:

• Светильник головной СГГ-10;
• Промышленный светильник ССП01-20;
• ССБ10-х (х – количество светодиодов в светильнике: 3, 4, 6, 72) – светильники для нужд ЖКХ (аналог лампы накаливания)

Технические характеристики на сайте компании.

ЗАО «Связь Инжиниринг» (г. Москва). Предприятие создано в 1997 г. на базе отделов Радиотехнического института им. академика Минца. Компания ЛЕД-Эффект , входящая в холдинг «Связь Инжиниринг», занимается разработкой и производством энергосберегающих светодиодных систем освещения. Компания производит светодиодную продукцию для освещения объектов ЖКХ, административно-офисных помещений, магазинов, складских помещений, автостоянок и промышленных объектов. Светильники на светодиодах компании Nichia:

• Классика-1 (на количество точечных источников от 8 штук);
• Офис 40-1 (количество светодиодов 40 штук;
• Стадарт-1 (количество светодиодов 32 штуки.

Компания “ЛидерЛайт трейд” (г. Москва) является ведущим поставщиком светодиодных светильников и ламп российского производства под торговой маркой ECOLIGHT. Ассортимент выпускаемой продукции рассчитан на широкое применение в таких областях, как офисно-административное, уличное, промышленное освещение, освещение в секторе ЖКХ, а также сектор бытового освещения:

• светодиодные линейные лампы серии EcoLamp;
• потолочные светильники EL-ДВО;
• Уличные светильники EL-ДБУ-01-095 с IP65.

В 1998 году создано ООО «Корвет-Лайтс» (г. Москва) Компания занимается разработкой сферических однокристальных светодиодов, а также светосигнальных и осветительных приборов на их основе. К таким приборам относятся: рекламные табло, декоративная подсветка, специализированные источники света (полупроводниковые светофоры для РЖД, прожекторы для локомотивов, автодорожные светофоры). В 2006 году началось строительстве завода ЗАО НПО Российские системы автоматики и телемеханики (РоСАТ). Производственная мощность завода – 3 млн. однотипных светодиодов в месяц. Примеры разработок:

• СДК-Б465-85-1W - одноваттный белый светодиод;
• SQuare 10K-2600-24 - светодиодный источник света для уличного освещения;
• Line 290-500-24 - протяженный светодиодный источник света;
• Светодиодный светильник СОЛ1(1) для нужд ЖКХ;

В России существует ряд других компаний, производящих светодиоды и системы освещения на базе полупроводниковых источников свечения, которые следовало бы кратко упомянуть.

НПЦ ОПТЭЛ (г. Москва). Научно-производственный центр оптико-электронных приборов «ОПТЭЛ» основан в 1998 году группой ученых и инженеров, специалистов в области полупроводниковой оптоэлектроники. Основные направления разработок и производства НПЦ «ОПТЭЛ»

• мощные светодиоды белого свечения для целей освещения;
• мощные светодиоды различных цветов свечения для интерьерного освещения;
• светодиодные модули;
• светодиодные фонари и линейки белого для архитектурно-ландшафтного и подводного освещения;
• светодиоды для отображения визирных знаков.

Некоторые типы мощных светодиодов производства НПЦ «ОПТЭЛ»:

• У-337БЛ-Т1 - одноваттный белый светодиод;
• У-362БЛ - 7 Ваттный белый светодиод;
• У-133БЛ -Т - 3-х Ваттный белый светодиод.

Подробные характеристики можно увидеть на сайте компании.

ЗАО «Планета-СИД» (г. Великий Новгород) занимается производством и разработкой различных типов маломощных светодиодов (многоцветные светодиоды для индикации). Например:

• КИПД 131 Г9 – Г (для поверхностного монтажа);
• КИПД 66 (светоизлучающие светодиоды);
• КИПД 66И (сверхяркие).

ОАО «Протон» (г. Орел) является одним из крупнейших производителей светодиодов и светотехнической продукции в России: светодиодные приборы маркировки взлетных полос и вертолетных площадок, светодиодные светильники для нужд ЖКХ. Например:

• мощные светодиодные матрицы КИПД 137 белого цвета свечения;
• КИПД 138 - однокристалльный светодиод;
• КИПД140 (аналог «Luxeon», «Prоlight»).

Гельветика-Краснодар (г. Краснодар). Компания производит светодиодные линейные лампы для декоративной подсветки (светодиодные трубки). Они могут использоваться для внутренней подсветки в световых коробах. Более 100 светодиодов внутри трубки с номинальной мощностью 25мА. LU-PC-1W - это лампа, в которой в качестве источника света используются светодиоды высокой мощности. Предназначены лампы для декоративного интерьерного и наружного освещения.

Компания «IntiLED» (г. Санкт-Петербург), а также Завод «Пульсар» и НИИ «Пульсар» (г. Москва) - производители инновационных светотехнических систем и светильников на основе LED-технологий.

НТЦ Оптоника (г. Москва) занимается разработкой светотехнических устройств и систем различного назначения на базе светодиодов.

Заключение

Российский рынок сейчас только формируется. В настоящий момент для производства светодиодных осветительных систем используется 99% компонентов ввозимых в Россию (примерно 40% – продукция Cree, 20% - японской корпорации Nichia, 10% - светодиоды Lumileds и Osram. 30% - светодиоды, произведенные в Китае. Постепенно происходит создание внутренней вертикально интегрированной инфраструктуры по производству светодиодов в России, чему способствует приток государственных и частных инвестиций в отрасль. Одной из главных проблем рынка светодиодного освещения РФ является низкое качество продукции. Это связано с тем, что рынок только формируется, отсутствует нормативно-правовая база в полном объеме, нет сертифицированных испытательных центров, а большинство компаний не имеет достаточного опыта.

Ряд мероприятий в области светодиодных осветительных систем, которые проводятся в нашей стране в последнее время, вселяет оптимизм:

• Проведение в ноябре 2011 года Московского Международного светодиодного Форума «Светодиоды в светотехнике» (Interlight Moscow).
• Семинар «Источники питания для светодиодной светотехники». Последний семинар состоялся на выставке «Силовая электроника» 30 ноября 2011.
• Конференция при выставке LED TECH EXPO.
• Научная конференция GaN.
• Секция на Нанофоруме Роснано.
• Систематические заседания профессиональной ассоциации в светодиодной отрасли НП ПСС, которая объединяет ведущих российских производителей светодиодов и светодиодных систем.

Появилось несколько специализированных изданий:

• Журнал «Полупроводниковая светотехника»;
• Журнал «Рынок светотехники»;
• Журнал «Светотехника»;
• Журнал «Современная светотехника»;
• Научно-технический журнал «Фотоника».

Хочется верить, что все эти усилия смогут переломить ситуацию на российском рынке в лучшую сторону. Свидетельством высокого потенциала развития российского рынка выступает расширение заинтересованности в развитии здесь собственного бизнеса крупнейшими производителями светодиодной продукции (такими как PHILIPS Lumileds, Cree, Nichia).

Литература

1. Global and China LED Industry Report, 2010-2011.
2. Радомский Н.В. Сравнительный анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов «Полупроводниковая светотехника» №3, 2010. С.14-20.
3. Молодцов В. Линейка светодиодов SVETLED Полупроводниковая светотехника №6 2010. С.16-18

Публикации

На рынке осветительных приборов светодиоды стремительно набирают популярность. Ведущие мировые компании по производству led освещения держат ценовую планку на высоком уровне, что делает их продукцию достаточно дорогой для российских покупателей. Производство светодиодов в России только набирает обороты. Давайте разберемся, как производят светодиоды, посмотрим технологии производства и фирмы, которые занимаются этим.

Каждая компания скрывает технологический процесс за занавесом коммерческой тайны. Поэтому раскрыть особенности создания в полной мере не получиться, однако попробуем дать общие понятия производства. Весь процесс разделяется на этапы. Давайте посмотрим, что это за этапы и разберем каждый из них более подробно.

На этом этапе берётся подложка из кристалла (чаще всего используют искусственный сапфир), помещается в специальную герметичную камеру.

Камеру заполняют газовыми смесями нужного состава и начинают нагревать. Этот процесс называется пиролиз. В результате, на кристаллической подложке происходит наращивание кристаллической плёнки толщиной в несколько микрон.

Сортировка чипов по категориям

Этот этап называют сортировкой, так как созданные ранее чипы из одной подложки имеют неоднородную структуру. Чипы различаются по более чем 150 параметрам, но существуют три основных признака разделения:

• по максимальной длине волны излучения;
• по напряжению и мощности.

Чипы разделяют по группам с наиболее подходящими параметрами. Это позволяет добиться максимального сходства изготовленной продукции.

Создание светодиодной продукции

Происходит подбор специальных оптических из силикона, пластика или стекла. По усмотрению может добавляться люминофор. Проводится сборка светодиода и каждого светодиода на специальных испытательных стендах.Создание светодиодной продукции

Более подробную информацию о производстве светодиодов, сортировке на категории и создании продукции на основе светодиодов Вы можете просмотреть в этом видео:

Производство в России

Несмотря на то, что российские технологии отстают от европейских, производство светодиодной продукции распространяется и по регионам России.

Светодиодную отрасль в России характеризуют по двум пунктам:

• предприятия, которые осуществляют полный цикл производства светодиодов;
• предприятия, выполняющие сборку светодиодов из импортных чипов и сырья.

Так, как в России светодиодная отрасль только начинает набирать обороты, предприятия с полным циклом производства светодиодов являются достаточно редкими. В основном, российские производители led продукции работают с импортированным сырьём.

Известные производители светодиодов

Мировая светодиодная отрасль, как и любая другая, имеет своих лидеров. Среди компаний занимающих ведущие позиции в изготовлении и сбыте светодиодной продукции можно выделить пять самых популярных:

1. Nichia Corporation – компания из Японии. Продаёт люминофоры различных цветов. Также разрабатывает линейку лазерных светоизлучающих диодов.
2. Samsung LED – южнокорейский производитель led продукции. Основная сфера деятельности: изготовление и продажа подложек из искусственного сапфира. Занимается научными разработками и исследованиями.
3. Osram Opto Semiconductors – ведущая немецкая компания, занимается изготовлением полупроводников. Основным продуктом импорта компании являются светодиоды.
4. LG Innotek – занимается разработкой led компонентов. На основе компонентов компании LG создаются оптические датчики и лазерные светоизлучающие диоды.
5. Seoul Semiconductor – корейская компания, что специализируется на производстве led устройств. Продуктом производства являются корпуса для светоизлучающих диодов.

Российские производители светодиодной продукции

Все компании на российском рынке светодиодной индустрии делятся на два типа:

Компании с полным циклом производства.

К ним относятся:

• «Оптоган» г. Санкт-Петербург;
• ЗАО «Светлана-ЛЕД» г. Санкт-Петербург;
• ЗАО «Планета-СИД» г. Великий Новгород.

Компании с частичным использованием привозного сырья.

К ним относятся:

• ООО ТД «Фокус» Фрязино, Московская обл.;
• МГК «Световые Технологии» г. Рязань;
• «Планар Светотехника» г. Санкт-Петербург.

Российский рынок только проходит этап формирования, поэтому большая цена оборудования для производства светодиодов замедляет развитие данной отрасли.

Заключение

Производство светодиодов в России только на этапе формирования и развития, существующие фирмы можно пересчитать на пальцах. Большая часть сырья закупается за границей. Но, не смотря ни на что, российские компании стремительно развиваются в данном направлении и в скором времени составят достойную конкуренцию зарубежным производителям.

Комментарии: 0

Знакомство с протукцией

Светодиодная отрасль в нашей стране только начинает развиваться. Наблюдается ее динамичный рост, но, несмотря на это, еще не определены нормативы и правила выпуска этой продукции. На их разработку и утверждение понадобится не один год. Тем не менее, производство светодиодов в нашей стране существует. Сам процесс выпуска достаточно сложный. Организация проекта требует больших вложений. Давайте сегодня рассмотрим, что для этого необходимо.

Светодиодные лампы - это источник света, который позволяет экономить энергию. Изобрели их в конце 80-х годов прошлого столетия. Однако в быту их стали использовать сравнительно недавно.

Led лампа - это электронный прибор, который состоит из платы со светодиодами, устройства для изменения тока и охлаждающего элемента. Инженерам долго не удавалось достигнуть белого излучения от светодиодов. Недавно за счет смешивания других цветов, был получен необходимый эффект. С точки зрения бизнеса, led продукция и в том числе и светодиоды - достаточно удачный выбор. Население уже поняло, что с ними можно экономить расход энергии в квартире.

Технология производства светодиодов.

На первом этапе такому предприятию, придется преодолеть нелегкую конкуренцию с китайскими изделиями. Они обычно дешевле наших аналогов. Однако маркетологи пророчат успех и нашим предприятиям. Особенно тем, которые будут работать, используют новые технологии и достижения науки, в частности по выпуску led ламп.

Уже сегодня есть такие предприятия, которые освоили процесс выпуска светодиодов. А вот с фирмами, которые выпускают led лампы, дело обстоит хуже. В нашей стране имеется все сырье и материалы, которые необходимы для ламп. Среди них металлы, материалы «проводники», чистые газы, люминофоры, подложки. Однако сама сборка чаще идет за ее пределами. Тем не менее, специалисты считают, что у наших аналогов есть большая перспектива вытеснить китайские товары. Это возможно за счет качества.

С чего начать производство светодиодов?

Чтобы организовать производство светодиодов нужно здание, общей площадью не меньше 3,5 тыс. кв.м. Если говорить только о сборочном участке, то для этого достаточно 200 кв.м. Все помещения должны быть оснащены системами вентиляции. Главное в выпуске электронной продукции - это чистота. Скорее всего, в цехах нужно будет сделать ремонт, чтобы добиться в будущем идеальной чистоты. Любые частицы грязи и пыли, которые попадают в помещения, значительно снижают качество.

Производство светодиодных осветительных устройств.

Сколько нужно денег для старта бизнеса?

Кроме цеха необходимо выделить складские помещения, участок приемки и контроля продукции и офисы. Самый простой вариант бизнеса - это предприятие, на котором led лампы будут только собираться. Базовые инвестиции в этот проект составят около 5 млн. рублей. Выгодность бизнеса специалисты определяют на уровне 130 %. Срок окупаемости такого мини-завода - около двух лет. Все эти показатели могут быть достигнуты только при условии полной реализации всей led продукции. В итоге получаются следующие подсчеты.

При планировании сбыта и определении ценовой политики стоит учитывать, что стоимость ваших изделий всегда будет выше товаров из Китая. Это происходит из-за высокой стоимости рабочей силы. Китайцы за счет этой статьи затрат значительно экономят. Надежно укрепиться на рынке нашим led изделиям поможет только их неоспоримое качество и надежное оборудование для производства светодиодов .

Технология изготовления светодиодных ламп

Технология их изготовления трудоемкая. Нужно быть специалистом в данной области, чтобы грамотно построить весь процесс и спланировать деятельность. Выделяют несколько рабочих этапов:

Кремниевые пластины, которые получают из кристаллов, выращенных в специальных условиях, производить достаточно сложно. Для этого требуется специальное и дорогое оборудование. Его закупка и монтаж стоят миллионы долларов. Поэтому для малого и среднего бизнеса можно ограничиться заводом. Именно на нем и собираются led диодные лампы.

LED-лампы нового поколения.

Различают несколько типовых конструкций led модулей для светильников. Они различны по исполнению кристалла, интерфейсу "кристалл корпус", и исполнению линзы. Чаще всего используются модули, которые пригодны для легкого монтажа. Еще сегодня выпускают модули светодиодов, которые монтируются сразу на плате.

Основной проблемой при эксплуатации led приборов является их перегрев. Поэтому одной из главных задач является обеспечить надежный теплоотвод в изделии. Сегодня уже не нужно "изобретать велосипед". Большинство стандартных изделий можно делать по лицензии. Новые технологии позволяют производить новые led - приборы, которые легко можно заменять при нужде.

Из оборудования для запуска линии, понадобятся такие приборы, как:

• оборудование для измерения и контроля параметров готовых изделий;
• инструменты и оборудование для сборки;
• доп. инструменты, мебель и оборудование.

Принято закупать всю линию по сборке у одного поставщика. Ее будет проще обслуживать и выполнять ремонт. Для начала бизнеса подойдет и китайское оборудование. Базовая его цена - около 10 млн. рублей. Сэкономить поможет вариант приобретения б/у оборудования. Главное проверить, чтобы оно было в рабочем состоянии и не выработало полностью свой ресурс. Чем больше будет линия работать в автомат режиме, тем меньшее количество персонала понадобится для ее обслуживания.

Поскольку мы говорим хоть и о небольшом, но полноценном производстве, нужно набрать штат сотрудников. Кроме рабочих необходимы будут технолог и главный инженер. Обязательно нужно иметь в штате бухгалтера и специалистов по закупкам и сбыту готовой продукции. На хороших кадрах экономить, никогда не стоит. А для организации сложного производства тем более.

Сегодня на каждом углу можно увидеть множество различных фонариков. Во многом это именно светодиодное освещение, которое сегодня завоевывает всё большую популярность нас в стране, да и в мире в целом. Впрочем, на данный момент говорить о полном засилье диодов и смещении световых систем старого образца не приходится. Не приходится только потому, что производство светодиода – достаточно дорогостояще, и производство в массовом режиме практически невозможно. Впрочем, специалист сходятся во мнении, что массовый переход от традиционных источников освещения на твердотельные (каковыми являются светодиоды) – только вопрос времени. Светодиодное производство предоставляет ряд преимуществ, игнорирование которых практически невозможно.

На данный момент, светодиод является достаточно революционным методом решения проблем освещения. И, скорее всего, технология освещений переживает некоторый подъем, который позволит сделать освещение более доступным и экономичным. Один из американских университетов опубликовал данные любопытного исследования. Так, оказалось, что если бы человечество в одночасье перешло на светодиодное освещение, то за 10 лет можно было бы сэкономить порядка 1 миллиарда тонн нефти, которая используется для производства электричества. Понятно, что это вызвало бы незначительное падение и на цены в целом. Однако это не все преимущества, которые нас бы могли ожидать.

Как мы уже отмечали выше, сегодня производство светодиодов имеет некоторые трудности, связанные как с ресурсным вопросом, так и нормативно-правовым. В частности, поскольку этот вид освещения является достаточно новым, ещё не были разработаны нормативные параметры, которые были бы общими для всех производителей. Отсутствие таких рамок может серьезно повлиять как на качество продукции, так и на её безопасность. Стоит отметить, что, конечно же, работы над созданием единых нормативов и правил производства данного освещения ведутся, однако, до завершения они ещё далеки.

Теперь стоит рассмотреть этапы создания светового диода. На первом этапе происходит выращивание кристалла, который и будет отображать свет. Процесс выращивания называется металлоорганической эпитаксией. В ходе этого процесса, кристалл выращивается на основе другого кристалла. Для того чтобы процесс запустился необходимо особо чистые газы, а также множество других элементов, которые стимулировали бы рост кристалла. На этом этапе производители встречают свое первое испытание. Оборудование для производства кристалла может стоить до 1,5 миллионов евро, а настройка этого оборудования – занимать года. На втором этапе из полученного кристалла необходимо сделать специальные чипы, которых должно быть несколько тысяч. На этом этапе необходима более чем ювелирная работа, чтобы соблюдать необходимую толщину и состав чипа.

Третий этап называется бинированием. Если говорить простыми словами, то в ходе этого процесса, происходит группирование чипов по своим характеристикам. Группирование должно объединять группы чипов с наиболее похожими характеристиками. Они определяются отдельно, в зависимости от чипа. Сложность данного процесса состоит в том, что крайне тяжело найти хотя бы два похожих чипа, так что приходится создавать дополнительные группы и выделять новые критерии схожести. Это тоже процесс не одного дня. Наконец, четвертый этап. На этой стадии необходимо правильно соединить группы кристаллов-чипов с проводниками, а также выходами к электричеству. На этом же этапе светодиод комбинируется в рамках одного корпуса.

Стоит сказать, что производители крайне осторожно подходят к выбору линз и пластика, который будет заламывать лучи диодов.

Оборудование для производства светодиодов

Не менее дорогим, чем производство самих светодиодов, является оборудование для их производства. Для выращивания кристаллов необходимо иметь специальную лабораторию, в которой поддерживалась бы правильная температура, влажность и освещение. Кроме того, машина, которая наращивает кристалл, стоит не меньше нескольких сотен тысяч долларов. Так что даже на первом этапе производства, компания-производитель уже затрачивает порядка миллиона долларов. Последующие этапы выполняются в основном вручную, так что миллионных расходов уже не будет. Однако для найма специалистов и предоставления им нормальных лабораторных условий также необходимо иметь хорошую материальную базу. На заключительном этапе необходимо сложить все получившиеся компоненты, но это тоже делается в основном вручную.

Отдельное внимание уделяется разработке компьютерного обеспечения для светодиода, которое необходимо для работы тысяч чипов, о которых мы говорили выше. На данный момент человечество не сумело создать дешевого и быстрого способа создания светодиода, поэтому говорить о революции в освещении ещё рано. Как бы там ни было, это не мешает нам наслаждаться прекрасной палитрой цветов этих новых “светильников”.

Светодиодные лампы уверенно вытесняют с рынка неэкономичные лампы накаливания, этому способствует принятие закона о запрете реализации изделий, потребляющих электроэнергию свыше 75 Вт.

Рост спроса, наблюдается как со стороны крупных промышленных предприятий, так и у частных лиц. Светодиодные лампы становятся неотъемлемой частью интерьера, их выгодно обыгрывают дизайнеры, к тому же они значительно экономят электроэнергию и имеют длительный срок годности. Все это создает благоприятные условия для развития бизнеса, а основные капиталовложения - линия по производству светодиодов, окупаются за два года.

Еще одним преимуществом для инвесторов служит отсутствие конкурентоспособных отечественных предприятий. Основная часть продукции – китайский импорт, только каждая пятая лампочка произведена в России. Отсутствие конкуренции объясняется сложным технологическим процессом и стоимостью капитальных инвестиций. Также для производства необходим квалифицированный персонал, с соответствующим уровнем оплаты, что увеличивает себестоимость и розничную цену светильников. Китайская продукция дешевая и в большей степени некачественная, поэтому при организации бизнеса следует сделать акцент на качестве и оригинальном дизайне.

Технология производства светодиодов

Необходимо понимать, что производство будет состоять из последних стадий технологического процесса – сборки модулей, контроля качества и упаковки. Начальные стадии – выращивание кристаллов и эпитаксиальных пластин – высокотехнологические и наукоемкие процессы. В России ни одно предприятие не занимается таким производством. Процесс сборки светодиодных модулей начинается с операции монтажа кристаллов, который осуществляется с помощью токо- и теплопроводящего клея. Для этого процесса используют линию по производству светодиодных светильников, кристаллы подаются в виде пластин на липкой ленте, механизм определяет годные элементы и обрезает ленту в нужном месте. В производстве светодиодных ламп используются мощные кристаллы на сапфировых подложках, на основе GaN-структур, а для получения белого света их покрывают люминофором. Затем осуществляется механический и визуальный контроль на предмет сдвига кристалла.

Следующий этап первичного монтажа – заготовки светодиодов крепятся на плату вместе с элементами электропитания. Крепление осуществляется с помощью паяльной лампы. Готовые платы уже можно монтировать в светильник. Дальше следует последнее контрольное испытание, на специальном стенде линии по производству светодиодов. Успешно прошедшие контроль качества изделия готовы к упаковке.

Составляющие части лампы Для улучшения качественных характеристик можно использовать промежуточный процесс плазменной обработки изделий, для этого используются различные газы:

• аргон;
• азот;
• кислород;
• водород.

Эта операция проводится перед нанесением клея для более тщательного очищения поверхности, благодаря чему будет обеспечена максимальная фиксация и снижен процент брака.

Сырье для производства

Трафарет для производства светодиодов

Поскольку отечественная промышленность не способна обеспечить исходным сырьем, его необходимо будет приобретать у зарубежных производителей. Наиболее распространены торговые марки Японских, Швейцарский и Китайских компаний, таких как:

Возникает вопрос, об экономической эффективности. Если все комплектующие детали закупаются у иностранцев, чаще в Китае, а предприятие будет осуществлять только сборку, будет ли продукция конкурентоспособной. Действительно, закупаемое сырье идет с торговой наценкой, в которую иногда включены и посреднические организации. И затраты на оплату труда в Китае ниже, чем в России, но все же есть одно преимущество – таможенные сборы. При ввозе сырья и комплектующих – процент сборов будет в несколько раз ниже, чем при импорте готовых изделий. Именно это преимущество и дает возможности для развития отечественного бизнеса.

Помещение для размещения производства

Для организации процесса изготовления светодиодных светильников потребуется просторный цех, площадью более 300 м 2 , оборудованный хорошей вентиляционной системой. Поскольку производство использует рабочую силу и в достаточно большом количестве, необходимо организовать комфортные условия труда. Понадобится также офисное помещение, для размещения управленческого персонала. Готовая продукция будет храниться в складском помещении, для которого следует предусмотреть удобный подъезд автотранспорта. Размещать предприятие можно в любом районе города, оно не выделяет токсичных паров и не загрязняет окружающую среду.

Персонал

Если планируется выпускать в одну смену до 5000 светодиодных лампочек, то потребуется шесть работников цеха, один главный технолог, грузчик. Для предприятия понадобятся менеджеры по закупке сырья и сбыту готовой продукции, бухгалтер, руководитель. Если планируется строить производственный процесс помощью мини-линии по производству светодиодных светильников, потребуется гораздо больше работников цеха, поскольку эта линия не автоматизированная, и используется полностью ручной труд.

Производственное оборудование

Основной этап изготовления проходит с помощью высокопроизводительного автомата для монтажа кристаллов. Например, модель 2200 evo, отличается высокой производительностью, точностью, полной автоматизацией, наличием различных программ. Технические характеристики:

• производительность – до 5000 единиц в час;
• температура нагрева – до 350 о С;
• толщина кристалла – до 7 мм;
• рабочая область подложки – 13*8 дюймов;
• габариты – 1200*2000*1225 мм;
• вес – 1300 кг.

Кроме монтажного аппарата, линия по производству светодиодных светильников включает измерительное оборудование для оценки качества готовой продукции, это может быть стенд с вмонтированными в него патронами.

При организации мини-завода по изготовлению светодиодов автоматический монтажный аппарат полностью заменяется ручным трудом. На специально оборудованных столах происходит процесс крепления кристаллов и других элементов к плате с помощью клея и паяльника. Для такого способа производства понадобятся:

• столы;
• паяльные лампы;
• отколочный автомат;
• транспортер с обдувом;
• мелкий инструмент.

Стоимость автоматической линии по производству светодиодов может составить 2 миллиона рублей, а стоимость оборудования для мини-завода – 500 тысяч рублей.

Видео: Производство светодиодных ламп