Previsioni sulla produzione LED: rapporto di settembre 2013

In un recente rapporto del DOE (U.S. Department Of Energy) si è concluso che nel 2012 negli stati uniti si sono risparmiati grazie all’illuminazione Led ben 71 trilioni di BTU(British Thermal Unit) di energia primaria corrispondenti a 675 milioni di $ risparmiati. Si tratta di una penetrazione del mercato ancora modesta, se prendiamo ad esempio le lampadine per uso domestico (A-Lamps) mostrate in Figura 1 vendute nel 2012, meno dell’1% era a LED. Ma la crescita sta accelerando rapidamente come evidenziato da un aumento del 26% nelle vendite di prodotti di illuminazione LED, dal 2011 al 2012, riportato da Strategies Unlimited. La relazione conclude che saturando il mercato con la tecnologia LED, il risparmio totale sarebbe di 3,9 quadrilioni di BTU e che le vendite di prodotti a LED sono destinate ad aumentare ancora grazie al calo dei prezzi di diverse decine di punti percentuali all’anno.

Il rapporto annuale del DOE sullo stato dell’arte della produzione SSL è iniziato nel 2009 in risposta all’esigenza evidente di contribuire alla crescita della capacità produttiva ed alla riduzione dei costi, il tutto finalizzato a raggiungere l’obiettivo generale di risparmio energetico. Questa è la quinta edizione ed è destinato a fornire una guida alle priorità chiave di ricerca e sviluppo e di stabilire un ruolo forte per gli Stati Uniti nella produzione SSL. In questo senso il DOE ha finanziato progetti di R&D per 46 milioni di $. Vediamo alcuni dei punti chiave di quest’anno sulla produzione SSL:

• Il metodo utilizzato per ottenere luce bianca è ancora quello della deposizione di fosfori su LED blu e c’è ancora spazio per incrementare l’efficienza e ridurre i costi. Da segnalare l’innovativa soluzione del color-mixing ed il suo potenziale, ma c’è ancora del lavoro da fare per renderla pratica.
• Lo scoglio da superare nella diffusione dell’illuminazione OLED è l’elevato costo dei pannelli. Lo sviluppo di nuovi impianti di deposizione e l’ottimizzazione dei materiali per il substrato e l’incapsulamento degli OLED sono due punti che offrono opportunità per ridurre i costi di produzione.
• In questo momento la sfida più grande per l’illuminazione LED è quella di espandere la produzione al fine di accogliere la domanda superiore; la maggiore sfida per gli OLED è quella di stabilire un processo costo-efficienza accettabile. L’espansione della capacità produttiva dei LED richiede approcci innovativi alla progettazione e produzione, il semplice incremento della capacità esistente non è sufficiente.
• La tecnologia OLED deve trasformare i recenti successi sulle prestazioni in una produzione a basso costo, anch’essa attraverso approcci innovativi che vanno oltre a quelli utilizzati nella produzione dei display.
• Nel 2012 i LED utilizzati per l’illuminazione rappresentano solo il 23% del totale venduto.

Produzione globale

Si è registrata in Asia un boom dalla capacità produttiva dalla produzione dei wafer all’incapsulamento dei LED, fino al prodotto finito. Molti produttori internazionali si sono spostati in Asia attratti della presenza di strutture attrezzate e di laboratori a basso costo, come si vede in Figura 2.

Proiezioni di costo

In questa fase dello sviluppo tecnologico il costo della produzione LED è calato al punto che l’inserimento nel mercato ha cominciato ad accelerare in fretta, mentre il costo degli OLED è ancora fuori scala per molti compratori.

Illuminazione LED

I costi di produzione LED hanno beneficiato enormemente dell’alto volume di produzione degli schermi piatti per display e televisori. I prezzi attuali sono attorno ai 5 $/Klm per il bianco freddo e 6 $/Klm per il bianco caldo ($/Klm = dollari per ogni 1000 lumen di flusso luminoso). Questa riduzione di prezzo ha avuto l’effetto maggiore nella sostituzione delle lampade con un calo dei costi dal 2012 al 2013 del 28% come mostrato nella Figura 3.

Illuminazione OLED

Gli OLED si trovano in una posizione diversa. Anche se c’è stata espansione nell’utilizzo degli OLED per i piccoli display, in particolare per smartphones e tablets, non c’è un impatto evidente sul costo della produzione OLED. Questo perché gli OLED per illuminazione generale hanno una struttura e prestazioni diverse e la produzione è ancora in fase di evoluzione. Inoltre la scala di produzione è inferiore a quella per i display e non si può convertire velocemente. La piccola scala e la novità dell’industria dell’illuminazione OLED complica le proiezioni di costo che coinvolgono fattori non facilmente testabili. La stima dei costi mostrato nella Figura 4 non è un obiettivo o previsione di costo dei prossimi anni, ma piuttosto un’indicazione del tipo di movimento e di azione che possono essere necessari per realizzare un mercato dell’illuminazione OLED praticabile. In effetti, potrebbe essere necessario accelerare tali riduzioni dei costi di cinque anni circa per realizzare una sostanziale entrata nel marcato.

Fonte: U.S. DOE Solid State Lighting Roadmap