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.

Особенности создания

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.

Далее проводят напыление контактов на плёнку и её последующее разделение на тысячи отдельных чипов.

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 линз из силикона, пластика или стекла. По усмотрению может добавляться люминофор. Проводится сборка светодиода и проверка работоспособности 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.

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.

Часть первая. Долгожданные комментарии представителей компании «Оптоган»

Владислав Бугров, исполнительный вице-президент компании «Оптоган»*

Почему в лампе «Оптолюкс E27» используется поликарбонат, а не стекло? Несмотря на то, что стекло примерно в 2,5-3 раза тяжелее, чем поликарбонат, на изготовление «колбы» уходит гораздо больше материала (она выполнена из поликарбоната большой толщины), чем на рассеиватель из стекла, и, таким образом, суммарный вес этой части лампы получается сопоставим. К тому же из-за большой колбы, и необходимости отдельной площадки под её «приклеивание», увеличен размер алюминиевого радиатора, что также сказывается на стоимости и весе лампы.

Мы сделали рассеиватель для лампы из матированного поликарбоната по двум причинам: во-первых, этот материал небьющийся, и во-вторых, он дешевле.

А насколько дешевле, можете привести цены на стекло и поликарбонат, используемые компанией «Оптоган»?

Мы, как и любой другой производитель, не раскрываем структуру себестоимости нашей продукции, поликарбонат обходится нам примерно на 20% дешевле, чем стекло. Хотя, разумеется, все зависит от требуемых характеристик и формы рассеивателя. Надо признать, что стекло в чем-то имеет преимущество, в частности, у него лучше коэффициент пропускания. К примеру, матовый поликарбонат, дающий равномерное рассеяние света поглощает около 15%, тогда как матовое стекло с похожими характеристиками – 9-10%. В принципе, в будущем мы планируем для каких-то светильников использовать стекло, а для каких-то поликарбонат. Пока было важно сделать лампочку небьющейся, потому что как оказалось, первое, что все (и Вы в том числе) проверяли – это как она будет биться.

Корпус у светодиодных модулей производства «Оптогана» OLP-X5050F6* схож с корпусами компании «СветаLED» (SVL03P1-FX-XX). Закупаются ли эти корпуса у сторонних производителей или это разработка «Оптогана»?

Компания «Оптоган» помимо производства модулей Chip-on-Board (на недавно завершившейся выставке Interlight компания Оптоган представила второе поколение COB), наподобие того, что используется в лампе Оптолюкс E27, занимается продажей светодиодов, корпуса для которых закупает у сторонних производителей, поэтому визуальное совпадение может быть. И не только у «Оптогана» и «Светланы», но и у подаваляющего большинства мировых производителей. Разница в данном случае состоит в том, какой светодиодный чип используется внутри стандартного корпуса, а также в применяемых силиконах и фосфорах (в данном случае, Г-н Бугров имеет ввиду «гель»-заливку на основе силикона и люминофор).

Повторюсь, что в лампочке Оптолюкс источник света – это не плата с дискретными светодиодами, а именно единый светодиодный модуль. В этом, разработанном нами модуле, отсутствует пластиковый корпус, и именно такой модуль является примером интегрального решения, которые мы активно продвигаем на рынке.

Стандартные корпуса со светодиодами от «Оптогана» перед упаковкой в ленту*

Как компания планирует снизить цену готовой продукции в 2 раза?

Очень просто: через экономику масштаба. Хотя этого не всегда достаточно. Сейчас я везде пропагандирую (на круглом столе, во многих интервью, на Interlight рассказывал) — надо уходить в интегральные решения. Первый шаг вы видели. Если разобрать лампочки разных производителей, то в подавляющем большинстве Вы увидите индивидуальные светодиоды, а также индивидуальный драйвер, состоящий из отдельных электронных компонентов. И как ни крути, но получается, что используется большое количество дискретных элементов. А мы сделали первый шаг к интегральному решению – разработали интегральный световой модуль (COB).

Следущий шаг – мы будем разрабатывать в интегрированный драйвер, а потом постараемся объединить разные модули в одно решение. Это похоже на переход на микросхемы в свое время. Когда-то были такие компьютеры, которые занимали целые комнаты и даже здания. Потом изобрели полупроводниковые микросхемы. Сейчас стоимость микросхем варьируется от сотен долларов за процессор до единиц долларов за какие-то простые решения. В светотехнике будет примерно то же самое. Вот наша философия.

Возможно, COB-решение с одни большим светодиодом не оправдано (например, ухудшается теплоотвод, что потенциально может привести к преждевременному «износу» светодиодного модуля)? Может быть, стоило пойти по пути лидеров мирового рынка?

Потому что COB, т.е. интегрированное решение, как раз позволит снизить цену в будущем. Насчет ухудшения теплоотвода – это ошибочное утверждение.

Термическое сопротивление наиболее используемого в настоящий момент 0,5 Вт светодиода в корпусе 5630 Rjs (junction-solder point) составляет примерно 40-60 K/Вт. При посадке данного светодиода даже на металлический борд с небольшим термическим сопротивлением (типичные значения 1-4 K/Вт), из-за наличия слоев пассивации, разделяющих контакты с базой, общее сопротивление Rjb (junction-board) будет являться суммой сопротивления борда и самого светодиода, т.е. примерно будет равно термическому сопротивлению светодиода (в лучшем случае 7К/Вт, в типичных приложениях > 40К/Вт).

В модуле СОВ чипы посажены напрямую на металическую основу, что позволяет обеспечить Rjb (junction-board)
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:

Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.

В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»

Утилизация.

Ни лампы накаливания, ни светодиодные лампы не требуют специальных мер по утилизации. В отличии от люминесцентных. В состав люминофора даже современных ламп дневного света входит ртуть: крайне токсичное, трудно утилизируемое вещество. Ко всему прочему имеющее чрезвычайно неприятную особенность: она не выводится из организма, аккумулируется в нем и со временем ее вредные эффекты усиливаются, вплоть до тяжелых форм отравления.

Недаром в большинстве развитых стран приняты законы, требующие особых мер по утилизации люминесцентных ламп.

Производство.

Таким образом, именно светодиодные приборы являются наиболее экологически чистым источником свет. Но и тут есть ложка дегтя. Сам светодиод имеет наибольший КПД по преобразованию электрической энергии в световую. Но напрямую подключить его к сети переменного тока нельзя, необходим специальный преобразователь. А вот его компоненты выделяют уже весьма много тепла и требуют массивного алюминиевого радиатора. Производство же алюминия является очень энергоемким (электролиз) и с выделением большого количеством таких вредных веществ как серная кислота и угарный газ.

Вывод ученых очень прост, если не сказать прозаичен: в ближайшие пять лет они прогнозируют появление более компактных и соответственно, более экологически чистых радиаторов.

Со своей стороны хочу отметить, что увеличение эффективности компонентов светодиодных ламп даст не только уменьшение массы системы охлаждения, но и увеличит КПД всей системы в целом.