Развитие освещения и различных энергосберегающих технологий не стоит на месте — на смену лампочек Ильича постепенно стали приходить компактные люминесцентные лампы, которые радовали нас тем, что так здорово помогали экономить электричество и снижать воздействие на окружающую среду, но огорчали содержанием паров ртути и необходимостью обязательной специальной утилизации.
Сейчас мы с вами становимся свидетелями нового этапа в развитии освещения — светодиодные лампы. Конечно, диоды появились далеко не сегодня, но именно сейчас светодиодное освещение начинает потихоньку становиться доступным для людей. И если раньше производители светодиодных ламп были нацелены на работу, в первую очередь, с крупными промышленными объектами, то в данный момент они начинают ориентироваться и на изготовление оборудования именно для бытового использования.
Как оказалось, в Петербурге уже больше 11 лет работает компания «Светлана-Оптоэлектроника», которая реализует полный цикл производства светодиодных источников света — от различных разработок в области «выращивания» светодиодов (рис. 1) до производства систем интеллектуального управления светодиодным освещением. Волонтеры и сотрудники Гринпис отправились на экскурсию на производственную линию компании, чтобы узнать, откуда собственно берутся светодиоды.
Сотрудники компании рассказали нам (рис. 2), что в России всего около десятка организаций, которые производят осветительное оборудование на основе светодиодов. Чаще всего под производством имеется в виду сборка светодиодных светильников из готовых компонентов, а «Светлана-Оптоэлектроника» производит сами светодиоды и светодиодные светильники на их основе.
Жизнь диода начинается здесь — в святая святых производства — эпитаксиальном реакторе (рис. 3). Именно здесь изготавливается основа для будущего светодиода. Называется сей процесс весьма умно — «Эпитаксиальное выращивание полупроводниковых наногетероструктур».
Суть процесса состоит в том, что в течение 8 часов в реакторе при огромной температуре на предварительно подготовленную сапфировую подложку наносятся различные вещества. Заместитель генерального директора по научной и проектной работе Дмитрий Андреевич Бауман с гордостью демонстрирует нам работу эпитак-сиального реактора. Это наиболее наукоемкая и нанотехнологическая часть цепочки.
Рядом с реактором ученые могут сразу исследовать результат работы — на фотографии 4 как раз виднеется сапфировая пластинка с выращенными на ней структурами. И хотя сотрудники «Светлана-Оптоэлектроника» очень не любят употреблять термин «нанотехнологии», то, чем они занимаются, — самые настоящие нанотехнологии.
После реактора основа для диодов отправляется уже на производственную линию. На производстве соблюдается строгая чистота — внутри всех помещений (или так называемых «чистых зон»), в которых происходят различные технологические процессы, допускается наличие не более 35(!) пылинок на кубометр воздуха. Поэтому, мы наблюдаем за производством в окошки (рис. 5).
Вот так выглядит смонтированная заготовка для светодиодов, вышедшая из реактора и обрамленная пластиковой рамкой (рис. 6).
Далее эта заготовка проходит еще ряд процессов, вдаваться в подробности которых я не буду. Скажу лишь, что весь производственный цикл автоматизирован, а оборудование для производства российских светодио-дов собрано со всего мира — Япония, Швейцария, США, Голландия, Германия, Австрия, Тайвань. Российского оборудования, кроме микроскопов, здесь нет.
Хотя все производство автоматизировано, специалисты осуществляют постоянный контроль над качеством продукции. Это позволяет отправить в брак всего несколько сотых процента от готовых светодиодов. Кстати, любопытная деталь: специалисты различных участков — технологи, операторы, наладчики — одеты в халаты разного цвета. Это позволяет главному технологу легко контролировать производство.
Один из важных этапов производства — нанесение люминофора (рис. 7). Кристалл светодиода изначально синий, а люминофор имеет различные оттенки желтого и, собственно, задает цветность будущего диода.
В финале все диоды тестируются и раскладываются по группам, чтобы не получилось так, что в одной лампе диоды светят по-разному. После этого готовые диоды упаковываются в короба. Часть диодов компания продает другим фирмам, производящим готовую продукцию, а часть отправляется в собственный цех сборки светодиодных ламп.
Производственная линия компании «Светлана-Оптоволокно» сейчас выпускает около 2–3 миллионов светодиодов в месяц (в переводе на 1-ваттные диоды) и может увеличить производительность до 5 миллионов, поэтому, если вдруг произойдет всплеск спроса на светодиоды, компания будет готова его удовлетворить.
Как говорит главный технолог Елена Владимировна Маслова, эта производственная линия почти безотходна — цветные металлы сдаются по документам государству (помимо драгоценной сапфировой пластинки, в диодах есть и тонюсенькая золотая проволока), а тара для транспортировки диодов оборотная (рис. 8).
У компании «Светлана-Оптоэлектроника» есть и своя собственная измерительная лаборатория. Заведующий лабораторией демонстрирует нам удивительного вида установку диаметром аж 2 метра, позволяющую определить угол распределения светового луча (рис. 9).
В сборочном цеху светодиодные модули, системы питания и системы охлаждения вставляются в различные корпуса. После сборки светодиодные светильники ставятся на так называемый «прогон», работая во включенном состоянии не менее 8 часов для того, чтобы пройти проверку работоспособности перед тем, как попасть к потребителю. «Светлана-Оптоэлектроника» разрабатывает продукцию, которая может заменить уже существующие системы освещения — например, на фотографии вы видите светильники, которые можно использовать вместо стандартных квадратных светильников, использующихся в подвесных потолках во многих офисных помещениях.
В ассортименте компании системы освещения для различных нужд — уличное, офисное, промышленное, бытовое, внутридомовое.
Например, вот это — один из элементов мощнейшего мачтового светильника-прожектора, который может осветить 2 га (рис. 10). Такие светильники используют Российские железные дороги для освещения своих объектов. Как говорят сотрудники «Светлана-Оптоэлектроника», РЖД с большим удовольствием переводит на диодное освещение различные помещения, например, цеха мойки и экипировки поездов «Сапсан» и «Аллегро» уже освещены светодиодными лампами. Также светодиодами компании освещены Литейный и Троицкий мосты, а также Ростральные колонны в Петербурге. Метрополитены используют диоды для освещения депо, различных подсобных помещений и тоннелей (рис. 11).
Сейчас основными потребителями светодиодных ламп являются, по большей части, коммерческие компании, но в перспективе ими должны стать люди. Как раз сейчас компания готовится к выводу на рынок светодиодной лампы со стандартным цоколем Е27. В самое ближайшее время эти лампы уже появятся в розничной продаже и будут стоить от 600–700 рублей за штуку. 60% стоимости любого светодиодного прибора — это стоимость самого светодиода, поэтому с совершенствованием технологий светодиодные лампы будут дешеветь. Производитель дает гарантию на светодиодные светильники и лампы до 10 лет, т.к. срок службы LED (светодиодов) составляет 50–100 тысяч часов. Это примерно 10–20 лет в зависимости от того, какое количество часов в день будет светить светодиодная лампочка.
Поэтому то, что за светодиодами будущее — отнюдь не пустые слова.
Мария МУСАТОВА
Фотографии Георгия ТИМОФЕЕВА
