Бизнес план производство светодиодных светильников. Производство ламп накаливания. Линии для изготовления плафонов

В докладе на открытии 26 конференции Международной Комиссии по Освещению в Пекине было отмечено, что общее направление работы светотехнической научной общественности должно быть направлено на сокращение энергопотребления и уменьшение загрязнения окружающей среды. То есть речь идет не об уменьшении освещённости, а о более рациональном и эффективном использовании освещения. Одним из наиболее перспективных шагов на этом пути, является разработка и использование энергоэкономичных источников света – светодиодов.

Светодиод – полупроводниковый диод, излучающий свет при прохождении тока через p-n–переход. Чтобы p-n-переход излучал свет, должны выполняться следующие два условия. Во-первых, ширина запрещённой зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона, а во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы их соблюсти, одного р-n-перехода в кристалле недостаточно. Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры. Их называют гетероструктуры (именно за изучение гетероструктур академик Алферов получил Нобелевскую премию). Это послужило новым этапом в развитии технологий изготовления светодиодов.

Производство светоизлучающих диодов сталкивается с некоторыми трудностями. Поскольку создание светодиодов - это динамично развивающаяся отрасль светотехнической промышленности, то сложившихся законов и правил их применения пока не существует. Нет нормативной документации, относящейся к процессу производства и использования светодиодов. Каждое крупное производство старается найти свои критерии отбора продукции, но, к сожалению, некаких международных соглашений не существует. Хотя в этом направлении в последнее время ведется активная работа и достигнуты хорошие результаты, надо понимать, что создание единых требований к светодиодной технике – дело не одного года. Чтобы понять, в чем сложность создания подобной документации, следует ознакомиться с технологией производства.

Рассмотрим поэтапно процесс создания светодиодов.

1) Выращивание кристалла.
Здесь главную роль играет такой процесс, как металлоорганическая эпитаксия. Эпитаксия – это ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Эпитаксиальный рост полупроводников (а светодиод – это именно полупроводник) осуществляется методом термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы. Для такого процесса необходимы особо чистые газы, что предусмотрено в современных установках. Толщины выращиваемых слоев тщательно контролируются. Важно обеспечить однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста доходит до полутора миллионов евро. А процесс наладки получения высококачественных материалов для будущих светодиодов занимает несколько лет.

2) Создание чипа.
На этом этапе имеют место такие процессы, как травление, создание контактов, резка. Весь этот комплекс получил название «планарная обработка пленок». Пленка, выращенная на одной подложке, разделяется на несколько тысяч чипов.

3) Биннирование.
Биннирование (сортировка чипов) – особенно важный процесс производства светодиодов, о котором несправедливо часто забывают упоминать в литературе. Дело в том, что при производстве любой продукции должны соблюдаться некие критерии отбора. Но на вышеописанных стадиях производства светодиода невозможно добиться абсолютного сходства изделий по его характеристикам. Изготовленные чипы изначально имеют характеристики, различающиеся в некотором диапазоне. Чипы сортируют на группы (бины). В каждой группе определённый параметр варьируется в определённых пределах.

Сортировка происходит по:

длине волны максимума излучения;
напряжению;
световому потоку (или осевой силе света) и т. д.

Биннирование, как способ градации светодиодной продукции, находит применение на производстве и, следовательно, в наименовании поставляемой продукции. Оба эти факта делают применение светодиодов доступным для широкого круга пользователей.

4) Создание светодиода.
Создание непосредственно светодиода – это заключительный этап технологической цепочки. Создается корпус будущего источника света, монтируются выводы, подбирается люминофор (если он необходим). Но особо стоит отметить такую важную часть, как оптическую систему (а именно, изготовление линз). Линзы для светодиодов изготавливают из эпоксидной смолы, силикона или пластика. К ним предъявляется широкий спектр требований, т.к. оптическая система светодиода играет большую роль (направляет световой поток светодиода в нужный телесный угол).

Линзы должны:

быть максимально прозрачными;
пропускать свет во всем оптическом диапазоне;
обладать хорошей клейкостью материала к материалу печатной платы;
быть температура стабильными;
обладать высоким сроком службы (что характеризуется к воздействию излучения кристалла и химическому воздействию люминофора, если таковой применен).

Благодаря большому количеству положительных качеств (малой потребляемой мощностью, отсутствию ртути, низкому напряжению питания, высокой надежности, малым габаритам и т.д.), на основе светодиодов создаются разнообразные и высококачественные осветительные светодиодные приборы. Можно долго перечислять различные типы светодиодных светильников : это и прожекторы, и линейные светодиодные светильники, и светильники общего или специального назначения. Однозначно можно сказать, что светодиоды – это динамично развивающиеся источники света. А технология производства светодиодов – сфера деятельности высококлассных мировых специалистов, способных достигать все более высоких результатов.

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.

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:

Nichia Corporation – компания из Японии. Продаёт люминофоры различных цветов. Также разрабатывает линейку лазерных светоизлучающих диодов.
Samsung LED – южнокорейский производитель led продукции. Основная сфера деятельности: изготовление и продажа подложек из искусственного сапфира. Занимается научными разработками и исследованиями.
Osram Opto Semiconductors – ведущая немецкая компания, занимается изготовлением полупроводников. Основным продуктом импорта компании являются светодиоды.
LG Innotek – занимается разработкой led компонентов. На основе компонентов компании LG создаются оптические датчики и лазерные светоизлучающие диоды.
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.

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

Светодиодные светильники можно использовать для домашнего, уличного или промышленного освещения, подсветки фасадов домов, фонтанов или бассейнов, световой рекламы. Особенно интересны интерьерные светильники.

Они бывают потолочные, настенные или мебельные. С их помощью можно правильно расставить акценты в интерьере, создать уютную и комфортную атмосферу. Поэтому производство светодиодных светильников является достаточно выгодным занятием.

Инвесторы интересуются данной сферой деятельности

Производство светодиодных светильников сейчас неимоверно интересно для инвесторов. Причина этого кроется в указе президента, в котором говорилось о повышении энергетической эффективности, а проще говоря, о переходе на энергосберегающие технологии. Были введены некоторые ограничения на продажу ламп накаливания, и в дальнейшем они будут полностью сняты с продажи.

Следует создавать свое собственное дело

Таким образом, сейчас самое время создать предприятие и наладить производство светодиодных светильников. При правильном подходе данная разновидность предпринимательской деятельности – очень выгодный бизнес уже в ближайшем будущем. Особенно учитывая тот факт, что ученые решили проблему белого света светодиодов. По прогнозам аналитиков рынка, уже в 2015 году доля светодиодных светильников в общих продажах энергосберегающего освещения достигнет 30% (в 2011 доля рынка светодиодных ламп – 10%).

Сбор документации

Для того чтобы организовать свое собственное производство светодиодных светильников, необходимо собрать, а главное, правильно оформить документы. От государства в этом вопросе помощи не дождешься, так как оно просто не поддерживает такую сферу деятельности. На сбор документации потребуется около двух недель. Потратить понадобится около 10 тысяч рублей. Но стоит понимать, что все будет зависеть от региона, в котором вы решили открыть свою компанию.

Каким образом можно производить лампы?

Желая открыть свое собственное производство светодиодных светильников, можно пойти двумя путями: полный цикл либо только сборочное производство.

В первом случае будет крайне тяжело конкурировать с китайскими производителями. Вложить в такой бизнес придется достаточно много денег. Учитывая стоимость оборудования, аренды, рабочей силы, никак не получится добиться сколько-нибудь конкурентной себестоимости продукции.

Хотя всегда есть надежда, что руководство страны начнет заботиться об отечественном производителе и перекроет поток некачественных, дешевых товаров из Китая. Однако пока технология производства светодиодов с помощью полного цикла не пользуется популярностью среди предпринимателей.

Приобретение сырья

Вариант сборочного производства потребует покупки плат, микросхем, светодиодов и паяльников. Помещение под сборочный цех должно быть достаточно большое (около 350 кв. м для цеха с 10-ю сборочными столами). В нем следует обеспечить хорошую вентиляцию. Также нужно арендовать складские помещения и сделать стенд для проверки готовой продукции.

Поиск сотрудников

Производство светодиодных ламп потребует ориентировочно 10 сотрудников сборочного цеха, несколько менеджеров в отдел сбыта, менеджеров в отдел закупок, маркетологов, а также хорошего опытного бухгалтера. Водители, уборщики, упаковщики, грузчики не обязательны в постоянном штате сотрудников.

Покупка оборудования для производства

Надо будет приобрести специальное сборочное оборудование для производства светодиодных светильников. Его стоимость будет достигать примерно 400 тысяч рублей. Но оборудование делает возможным сокращение расходов за счет найма минимального числа работников. Вместо, например, 20 сотрудников можно нанять всего трех наладчиков, которые будут следить за состоянием производственной линии.

Для открытия завода потребуется паяльное оборудование, необходимое для создания печатных плат. Также потребуется участок термопластавтоматов, с помощью которого будет происходить производство корпусов. Надо будет приобрести намоточный участок. Для более успешной работы потребуется лаборатория САПР.

Сопутствующее оформление

Продумать придется упаковку и методы продвижения готовой продукции. Сторонняя организация разработает проект упаковки, напечатает и соберет коробки для светильников. Делать маленький тираж невыгодно, поэтому нужно быть готовым к большим затратам на упаковку.

Маркетинговая деятельность компании

Производство светодиодов следует хорошо прорекламировать. Методы продвижения: сайт компании, реклама в прессе, на билл-бордах, промоакции в супермаркетах и так далее. Обычно затраты на маркетинг находятся в диапазоне 1-5% от объема реализации. Но это не касается расходов на вывод на рынок нового продукта. Эти расходы огромны и окупаются далеко не сразу.