Управление процессом внедрения инновационной технологии в деятельность ОАО «Брестский электроламповый завод»

Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области LED должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона.

Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего 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 соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.[2]

Пример светодиодной лампы изображен на рис. 3.

 

 

 

 

 

Рис. 3. Светодиодная лампа для уличного освещения

Достоинства светодиодных ламп:

• высокий уровень светоотдачи (от 80-120 лм/Вт);
• длительный срок службы;
• мгновенное включение, отсутствие мерцаний;
• высокий индекс цветопередачи Ra>80;
• широкий диапазон цветовых температур (2700-10000К);
• отсутствует ультрафиолетовое излучение;
• высокая виброустойчивость и ударопрочность;
• низкое энергопотребление.

Недостатки светодиодных ламп:

• высокая стоимость;
• низкая предельная температура;
• направленность свечения (для получения привычной для человека освещенности в помещении необходимо больше светильников, чем при использовании ламп накаливания и люминесцентных ламп);
• для питания светодиодов от сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты;
• Помимо перечисленных выше недостатков светодиодного освещения можно ещё одно замечание: наличие небольшого свечения светодиодной лампы (цоколь Е27) в отключенном состоянии выключателя, оснащённого подсветкой неоновой лампы, имеющей небольшой ток утечки (около 2-ух миллиампер).[5]

 

1.4. Выбор и обоснование  инновационной технологии (технологии с элементами инноватики)

Чтобы определить какую технологию стоит задействовать в производстве, проведем анализ технологий с помощью матрицы выбора инноваций (табл. 1):

Таблица 1

«Матрица выбора инноваций»

Факторы	Ртутные дуговые лампы (Базовая Технология)	Натриевые дуговые лампы (С элементами инноватики)	LED светильники (Инновационная  технология)
Научно-технические
1. Эффективность  существующих изделий	2	3	5
2. Возможность  технологических улучшений	2	3	5
3. Наличие материальных  и трудовых ресурсов	4	4	3
4. Возможность  затруднения в производстве	2	4	4
5. Возможность  патентной защиты	1	3	4
6. Сроки разработки  и реализации проекта	5	3	1
Итого:	16	20	22
Экономические
1. Возможная прибыль	2	4	5
2. Емкость рынка	3	3	5
3. Уровень капиталовложений	5	5	3
4. Расходы на  стадии экспериментального проектирования	3	2	2
5. Срок окупаемости  изделий	2	3	5
Итого:	15	17	20
Социальные
1. Улучшение условий  труда	2	3	5
2. Снижение экологической  напряженности	1	1	5
3. Возникновение  технологической безработицы	3	3	4
4. Уменьшение травматизма	3	4	5
Итого:	9	11	19
Всего:	40	48	61

Таким образом, стоит приступить к внедрению технологий производства LED светильников.

2. Особенности технологии производства светодиодных светильников

Рассмотрим уличный фонарь, в котором LED используются в качестве источника освещения и который позволяет свести к минимуму отклонение яркости в разных зонах освещаемой области, увеличивая площадь освещаемой области, а также яркость всей освещаемой области.

Уличный фонарь состоит из:

• корпуса, расположенного на переднем торце опоры;
• панели с множеством светодиодов, разнесенных друг от друга, расположенного внутри корпуса;
• теплоотводящих устройств, отводящие тепло, создаваемое при излучении света светодиодов, плотно прилегающих к панели.  Где множество светодиодов отличаются друг от друга разным уровнем яркости. Уровень яркости постепенно увеличивается от центра панели к краям панели. [6] На рисунке 4 изображен чертеж светодиодной лампы.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Чертеж LED лампы

 

Технологический маршрут сборки светодиодов. Основная технология выращивания кристаллов - металлоорганическая эпитаксия, дл которой необходимо использование чистых газов. В современных установках присутствуют такие функции, как автоматизация и контроль состава газов, раздельные потоки для них, точная регулировка температуры газов и подложек. Диапазон толщин выращенных слоев контролируется и измеряется от десятков ангстрем до нескольких микрон. За один такой процесс длиною в несколько часов, можно вырастить структуры, которые умещаются на 6-12 подложках с диаметром 50-75 мм.

Один из важных пунктов данного процесса является контроль и обеспечение однородности структур, расположенных на поверхности подложек. Также немаловажным этапом данной технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Следующим этапом является преобразование их этих чипов в LED. Для этого необходимо смонтировать в корпусе кристалл, далее сделать контактные выводы и в конце изготовить оптические покрытия, просветляющие или отражающие поверхность для вывода излучения. Если LED белый, то люминофор наносится. Потом следует обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучении. Примерно половина стоимости светодиода определяется на этом этапе производства.

Традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять потребности производителей из-за того, что теплоотвода недостаточно, а все из-за необходимости увеличения мощностей, направленного на повышение светового потока. В связи с тем, что была необходимость максимального приближения чипа к теплопроводящей поверхности на смену пришла COB технология (chip on board). Светодиоды, выполненные по СОВ-технологии, монтируются непосредственно на общую подложку, которая также может быть в роли радиатора – при этом она изготавливается из металла. Пленку, которую вырастили на одной подложке, можно разделить на несколько тысяч чипов размерами от 0,24x0,24 до 1x1 мм2. Стоимость таких установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan и США Emcore), достигает 1,5 - 2 млн долларов.

Практика разных фирм показала, что за 1-3 года вполне можно научиться создавать на таких установках структуры с необходимыми параметрами. Именно так создаются LED модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму размером 50-75мм и быть жесткими или гибкими. Данная технология может удовлетворить любую прихоть дизайнера. Бывают и LED лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются LED сборки на круглом массивном радиаторе. Раньше в светодиодных сборках было очень много LED. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиод становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Управление процессом внедрения инновационной технологии в деятельность ОАО «Брестский электроламповый завод»

Первый этап.

1. Продажа устаревшего оборудования.
2. За счёт продажи оборудования на территории предприятия появятся свободные помещения, которые можно преобразовать в сборочные цехи.
3. Закупка нового оборудования и оснащение площадей под сборку светодиодов.
4. Установление контактов с импортерами и поставщиками комплектующих.
5. Организовать обучение персонала по использованию нового оборудования.
6. Запуск сборочного производства

Объем инвестиций, необходимые на первом этапе составит около 37 млн. рублей.

По оценкам экспертов, внутренняя норма доходности подобного проекта составит около 147 % годовых.

Второй этап

Организация производства светодиодной продукции полного цикла:

1. Продажа устаревшего оборудования. Ожидается освобождение площади 3500 кв. м.
2. Затраты на приобретение лицензий – 80 млн. руб.
3. Покупка оборудования и оснащение цехов.
4. Затраты на покупку оборудования и их размещения – 320 млн. руб.
5. Монтаж и наладка оборудования
6. Затраты на монтаж и наладку оборудования составят приблизительно 2 млн. руб.
7. Организация обучения персонала. Прием на работу специалистов в области светодиодного приборостроения. Затраты: 1,5 млн. руб.

Суммарный объем инвестиций составит 500 млн. руб.

По оценкам экспертов, внутренняя норма доходности подобного проекта составит приблизительно 152 % годовых.

Ожидаемый срок окупаемости проекта составит от 1 до 2 лет.

Наличие собственных запатентованных технологий производства светодиодных ламп, новизна и актуальность продукции для страны, налаженные контакты с субподрядчиками, прямыми импортерами и поставщиками комплектующих должны стать основными предпосылками успешной реализации проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте были рассмотрены современные технологии производства уличных светильников, а именно натриевые газоразрядные лампы, ртутные газоразрядные лампы и светодиодные светильники.

Был произведен анализ технологий, которые использует на ОАО «Брестском электроламповом заводе», за счет которого была определена наиболее выгодная инновационная технология производства.

Необходимость внедрения новой технологии связана с устаревшим оборудованием, экономией энергии, что повлечет за собой финансовую выгоду.

Также произведено исследование выбранной технологии с подробным описанием процесса ее реализации. Преимущества LED светильников в том, что они мало нагреваются, светодиоды излучают свет в узкой части спектра и имеют чистый цвет, механически прочен, надежен, его срок службы может достигать до 100 000 часов, и наконец, LED – низковольтный электроприбор, а значит, безопасный.

Эффективное использование энергии — ключ к успешному решению экологической  проблемы - сохранение невозобновляемых источников энергии.

Результатом курсового проекта стали проектные, управленческие и организационные решения по внедрению технологии производства LED в деятельность ОAО «Брестского электролампового завода».