impactul tehnologiei SSL-LED in Romania

Implementarea si impactul tehnologiei SSL-LED in Romania

     Abstract. In tehnologia iluminarii se produc schimbări dramatice intr-un ritm demn de secolul XXI. Daca pana nu  de mult, LED-urile (Light Emitting Diodes) erau folosite doar ca simple indicatoare, azi cu noile tehnologii SSL  (Solid-State Lighting) se produc lampi LED de putere cu un grad de eficienta si caracteristici asemanator celor  traditionale. Lampile cu incandescenta dar si cele fluorescente sunt inlocuite azi de LED-uri cu performante optice  asemanatoare, care opereza la temperaturi mult mai scazute avand un grad de fiabilitatate extrem de ridicat.

  Romania a detinut nu de mult o infrastructura de cercetare si dezvoltare din domeniul LED-urilor, care daca ar fi  fost sustinuta pana astazi ar fi putut fi rasplatita din plin pentru acest efort. Pe plan mondial tehnologia SSL aduce  profituri imense atat din comercializarea cat si din economiile de energie rezultate prin utilizarea lor. In multe tari  activitatea din acest domeniu de varf este deosebit de intensa iar ancorarea Ńării noastre,  s-ar putea face cu un  sprijin adecvat din partea statului: “Cazul unei iniŃiative naŃionale pentru lumina cu semiconductori”.

     Privire de ansamblu

Nu de mult, Diodele Emitatoare de Lumina sau LED-urile erau cunoscute doar ca indicatoare, afisoare numerice, sau reclame luminoase. Lumina insuficienta precum si domeniul rastrans de culori, a limitat folosirea lor. Recent insa, ca urmare a materialelor si tehnologiilor descoperite se produc LED–uri intr-o o varietate larga de culori si cu eficiente luminoase mai ridicate chiar decat a lampilor asa zis traditionale.Deosebit de fiabile si cu o durată de viată mult mai indelungata, LED-urile au intrat pe piata surselor de iluminat, inaccesibila lor cu ani urmă. De la semafoare si indicatore de frana la automobile, utilizarea lor s-a extins la iluminatul general si stradal sau in aplicatii speciale din medicina si zootehnie.


     Ce sunt si cum se fabrica Led-urile?
LED-urile sau “Light Emitting Diodes”, sunt componente semiconductoare ce convertesc energia electrica in fotoni, respectiv in lumina. Aceasta operatie se face la rece, cu o eficienta extrem de ridicata comparativ cu sursele de lumina obisnuita cu filament. Lumina este generata in interiorul unui cristal semiconductor, ce este parcurs de un current electric.
   Acest cristal consta dintr-o jonctiune semiconductoare de tip NP din Aluminiu-Indiu-Galiu (InGaP) sau
Indiu-Galiu-Azot (InGaN) care poate genera 4 culori specifice, Rosu, Galben, Verde, si Albastru cu nuantele asociate lor. O paleta mult mai larga se obtine prin combinarea culorilor in diferite proportii, asemanator procesului din televizoarele color. Culoarea alba se obtine prin combinarea culorilor Rosu,Verde si Albastru in proportii egale sau intr-un cristal generator de albastru sau UV peste care s-a adaugat un strat de fosfor rosu sau galben.
   Cristalul semiconductor din interiorul unui LED are dimensiuni ce pot depasi chiar 1 mm2, unde capsula din plastic si terminalele ocupa cea mai mare parte din volum. Procesul de manufacturare al Led-urilor este cunoscut sub denumirea de “epitaxial”, deoarece structurile cristaline ale materialului semiconductor sunt crescute efectiv una deasupra celeilalte. Acest proces de crestere epitaxiala permite folosirea de materiale semiconductoare ce nu puteau fi anterior utilizate si care permit obtinerea cu precizie de structuri de inalta puritate. Situatia pe piata mondiala a tehnologiilor Led Tehnologia LED si-a atras pe buna dreptate renumele de “cea mai mare revolutie a iluminatului de la inventia becului“ si a obligat aproape toate companiile de traditie, sa-si revizuiasca strategia pe termen lung si investitiile technologice.

   In prezent aproape 17 % din cifra totala de afaceri a pietei surselor de lumina apartine LED-urilor. In acest context, multe firme de traditie s-au grabit sa se alinieze la noua technologie si chiar sa renunte la tehnologia bazata pe sticla si prelucrarea gazelor. Cele mai multe, s-au asociat cu firme sau grupuri din domeniul semiconductorilor pentru a-si mentine suprematia. Spre exemplu, Philips si Hewlett Packard au format compania “Lumileds” , General Electric si Emcore Corp. au format “GelCore LLC” iar Osram si Siemens au format “Opto Osram” etc. De curand au intrat in parteneriat cu comapnii producatoare de corpuri de iluminat cu LED-uri sau chiar cu firme din software, pentru a intregi linia de produse sau servicii. Technologia LED fiind o technologie a ”semiconductorilor” suprematia in privinta pietei si a know-how-ului este detinuta de alte companii decat cele producatoare de lampi. Ambele insa au realizat foarte repede ca atat expertiza dar si experienta lor sunt la fel de importante, iar solutia este o cooperare sau chiar asociere.

   Investitiile de asociere au depasit chiar sute de milioane de dolari, constând din achizitionarea de parti sociale sau companii de profil electronic capabile sa utilizeze capitalul pentru perfectionarea si valorificarea eficienta a technologiei LED. Pe de alta parte, aceste asocieri si investitii au fost incurajate si chiar sustinute de guverne cu vederi inaintate, constiente de progresul pe care-l reprezinta noua tehnologie. In special daca se considera consumul energetic extrem de redus precum si impactul ecologic pozitiv (grad ridicat de reciclare a materialelor). Spre exemplu, guvernul Japonez a finantat un program de 5 ani, pentru dezvoltarea si perfectonarea technologiei LED, in valoare de peste 44 milioane dolari, pentru inlocuirea becurilor cu filament surse bazate pe Led-uri. Ministerului Japonez al Industriei si Comertului apreciaza ca inlocuirea a numai 10% din sursele conventionale de lumina cu noile Led- uri va produce o economie de energie
electrica echivalenta cu 5 centrale de 1 350MW. Un alt exemplu este oferit de Australia, unde municipalitatea orasului Melbourne a initiat un program , in valoare de 57 milioane lire, pentru inlocuirea a peste 60 000 de semafoare cu LED-uri, ceeea ce va atrage o reducere a consumului energetic de pina la 90%, si reducerea costului de intretinere cu aproape 76%.
   Tehnologia LED este insa cel mai puternic sustinuta in USA, atat ca finantare din partea guvernului cat si a
vitezei de implementare. In orasul Los Angeles s-au cheltuit peste 120 milioane dolari la implemntarea
“programului verde” destinat dotarii semafoarelor cu Led-uri. Numarul oraselor dornice sa introduca noile surse de lumina este insa mult mai mare.
   Situatia Romaniei in domeniul technologiei Led.
In pofida unui oarecare embargo impus de catre tarile industrializate (vestice) dar si a dificultatilor inerente
create de un sistem economic neperformant, scoala romaneasca a continuat sa produca, inca din perioada
comunismului, valori intelectuale incontestabile care ar putea aduce o contributie de substanta la reconectarea tarii nostre la circuitul tehnologic si tehnico-stiintific mondial. Industria de semiconductoare a facut primii pasi inca din 1968 prin infiintarea IPRS Baneasa in ideea de a alimenta pe plan national, cu un spectru larg de componente electronice, industria electronica romaneasca. A urmat apoi, in 1977, cu infiintarea Intreprinderii Microelectronica in scopul extinderii si diversificarii gamei de componente electronice pentru a deservi necesitatile interne dar si a pietei CAER. In 1988, aceasta a facut un pas semnificativ in reducerea decalajului tehnologic fata de tarile dezvoltate, prin realizarea in premiera a microprocesorului Z80.
   Decalajul tehnologic era la acea vreme de numai trei ani si avea tendinta sa se reduca si mai mult prin
eforturile specialistilor de atunci. Un alt pas important in reducerea decalajului tehnologic dar si in scurtarea
perioadei de trecere de la cercetare la productia de componente de vârf s-a produs prin crearea Institutului de Microtechnologie. La implementarea noilor tehnologii au fost atrase si alte institute de cercetare si intreprinderi cum au fost IPA, Electroprecizia, Electromagnetica, Automatica, IPR Curtea de Arges etc., si care le-au utilizat ulterior in domeniul lor specific de activitate, respectiv automatizari, telecomunicatii si industria auto. In aceasta perioada technologia LED a atins apogeul la Microelectronica, care a devenit unul dintre importantii furnizori de LED- uri (obisnuite) din Estul Europei.
   Dupa 1989, schimbarile politice intervenite au permis industriei de semiconductoare romaneasti sa se
cupleze la piata internationala prin producerea de componente din telecomunicatii, computere si LED-uri. Lipsa de experienta in marketing si dotare tehnica, a impiedicat insa acest lucru in special pentru ca s-a lovit de o concurenta puternica din est, precum China, Koreea, Taiwan si Hong Kong. Chiar daca patrunderea pe piata a fost modestă, nu trebuie ignorat faptul ca baza teoretica si technologica a Romaniei era ridicata si destul de dinamica la acea vreme. Acest lucru ar fi putut permite, nu fara un sprijin din partea guvernului, demararea in forta a acestui sector pentru recuperarea decalajului tehnologic. Astazi evolutia tehnologiei Led se masoara mai degraba in zile, iar orice intarziere in sustinerea ei, ar duce la pierderea terenului competitional. In Romania au avut loc foarte putine evenimente, cu titlu de incercare de patrundere si expunere a acestui domeniu de varf. Seminarul organizat de Academia Romana in 2001, cu invitarea unor personalitati de renume din domeniu si anuntarea fabricarii primului Led de culoare alba din Romania, a fost unul dintre ele. La acea vreme mai existau sanse de a reduce decalajul technologic daca s-ar fi mobilizat si resurse financiare din partea statului sau a unui investor serios. In caz contrar, riscul de instrainare a tehnologiei, care de altfel ar fi putut aduce beneficii inzecit tarii era major .
   Dupa cum este cunoscut, Romania nu face parte din lumea producatorilor de semiconductori de talie
mondiala si foarte putine companii participa la lantul Industrial Internantional astfel incat sa-si permita
achizionarea pe cont propriu a echipamentelor necesare. In plus, desi este vorba de o tehnologie in premiera,
companiile se confrunta si cu dificultati in demararea pe scara mai larga a productiei , care tin in principal de :
  -taxe pentru importul de materiale si structuri rare, precum si de componente si subsamble necesare
fabricarii semiconductorilor
  -lipsa de experienta in domeniul aprovizionarii cu materii prime rare si in comercializarea produselor finite
  -inexistenta unui program articulat de dezvoltare in care aceasta industrie sa fie reconsiderata etc.
  Ar fi timpul ca factorii politici sa considere serios sustinerea acestui sector de activitate , unde numai
specialisti de varf activeaza, si care trebuiec retribuiti si apreciati in mod corespunzator si nu pusi laolalta cu alte domenii (si tratati ca simpli salariati). Specialistii din domeniul semiconductorilor apar si se dezvolta in
jurul unei experiente iar secretul perfectionarii lor este pasiunea si accesul la informatie.Un astfel de specialist odata pregatit in tara si perfectionat in strainatate, cu experienta acumulata, nu are inlocuitor nu numai in Romania dar si oriunde in lume.
   Perspectivele technologiei Led in Romania
Romania a posedat o infrastructura in domeniul semiconductorilor, care cu fonduri relativ reduse ar fi putut fi imbunatatita si perfectionata, astfel incat sa aduca profituri imense din produsele. 
   Technologia Led implica dezvoltarea cerintelor pe orizontala , pentru unele produse chimice, substante rare si materiale cu grad ridicat de prelucrare, care la randul lor atrag alte necesitati legate de instruire si perfectionare, respectiv scoli, facultati, institute de cercetari s.a.. Se poate spune ca ,in acest domeniu, comparativ cu cel al tehnologiilor traditionale, principiul concurentei interne nu se mai aplica ci mai degraba
relatia de investitii.
   Introducerea technologiei Led in Romania este iminenta, Guvernului Romaniei nu-i ramane decat sa hotareasca la ce pret si cat de repede. Integrarea Romaniei in Comunitatea Europeana a fortat probabil Romania sa accepte orice fel de componente si technologii Solid-State, ceea ce va determina aceasta industrie sa se refaca la un pret costisitor. Un program adecvat de sustinere ar economisi multe milioane de Euro, nemaivorbind despre economia imensa de energie care s-ar realiza in acest interval.
   Una dintre modalitatile simple de promovare , la care riscul de afacere ar fi extrem de redus si care se
deruleaza cu succes in mai multe tari ,este de a se initia programe de sponsorizare , la nivel local sau national,
pentru introducerea Led-urilor in semafoare si indicatore luminoase (prin inlocuirea becurilor traditionale).
Aceast program poate avea caracter de parteneriat intre stat si industria, in care producatorul se obliga sa furnizeze si sa intretina componente SSL cu resurse proprii iar Guvernul se angajaja sa le achizitioneze in termeni si conditii flexibile .
   O alta posibilitate ar fi relaxarea si chiar eliminarea taxelor pentru achizitionarea de materii prime sau
structuri din domeniul technologiei Led, ceea ce ar diminua costurile de fabricatie si cresterea competitivitatii
acestor componente pe piata mondiala a semiconductorilor, cu efectul diminuarii decalajului fata de tarile cu
traditie. Pe langa dificultatile mentionate mai sus dar si a faptului ca Romania este considerata ca fiind de nivelul “lumii a treia”,
   Statele cu traditie in materie de tehnologii Led mentin oarecari restrictii la transferul de utilaje si practica
preturi exagerate la unele materiale si componente. In domeniul tehnologiilor SSL lumea a fost deja impartita si este putin probabil ca vreun investitor sa-si mai indrepte atentia spre Romania, atata timp cat Asia indepartata pare mult mai atractiva.Singura cale pentru ancorarea tarii noatre in domeniul acestor tehnologii de varf ar putea fi doar un sprijin consistent din partea statului precum si atragerea pe cat posibil a unor fonduri de la Uniunea Europeana.
   Impact , Avantaje.

Este bine cunoscut ca un bec obisnuit foloseste mai putin de 40% din energia electrica in timp ce restul este 

irosit prin caldura degajata. De asemeni, probabilitatea de defectare este de cca 50% dupa numai 3000 de ore de 

functionare. Aceste lucruri precum si fiabilitatea scazuta (corp de sticla si un filament subtire) fac ca technologia

   Led sa ofere incontestabil o solutie net superioara. Dintre avantajele acestora se numara:
  -consumul energetic redus.
  -rezistente la intemperii si agenti chimici.
  -nu genereaza caldura, ceea ce este essential in cadrul sistemelor cu aer conditionat.
  -au durata de functionare extrem de lunga ( cel putin 10 ani).
  -pot oferi o gama foarte larga de culori , lucru esential in cazul panourilor de afisaj.
  -au dimensiuni mici.
  -lumina se concentreaza pe o directie care nu mai face necesara folosirea de reflectoare sau alte sisteme 

optice.

  -au domenii de aplicabilitate extrem de largi.
   Sub aspectul aplicabilitatii , aria de utilizare a Led-urilor a depasit de mult sectorul strict al iluminarii. 

Astfel, in medicina, lumina lor quasi-monocromatica produce vindecari ale ranilor usoare si este foarte eficienta in 

tratamentul migrenelor.In agricultura, Led-urile accelereaza cresterea plantelor, sporirea in greutate a puilor de 

gaina si dezvoltarea locomotorie (aproape de doua ori mai repede decat in cazul celor crescuti sub lumina 

obisnuita). In fermele de gaini, lumina pe baza de Led-uri atrage imbunatatirea productiei de oua si carne. Luand in 

considerare numai acest din urma aspecte, se poate aprecia ca sursele de lumina cu Led pot aduce celor ce le 

utilizeaza si, in general statului, profituri substantiale.
   In prezent technologia Led este pe cale sa inlocuiasca complect lampile din semafoare, indicatore rutiere si feroviare precum si cele din sistemele de afisaj sau reclama, indicatoare din magazine, in scoli, aeroporturi, etc. Marile panouri de reclama din piete sau centre populate au devenit deja aplicatii traditionale iar lampile cu neon sunt aproape pe cale de disparitie.Promovarea technologiilor SSL ar putea creea necesitati in sectorul industrial ,de instruire si perfectionare, sau in facultati, institute de cercetări, cu orientare specifică (Led). În present, Led-urile de mare intensitate sunt în totalitate importate la un pret inaccesibil pietei Românesti. Un studiu de piata al situatiei SSL cât si posibilitatile lor în România este absolut necesar.