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我国稀土光功能材料产业发展现状与趋势

更新时间:2016-01-18  来源:未知  有87人阅读

核心提示:稀土是功能性材料、战略物资的源头,光与色的精灵,稀土应用是科技创新、自主知识产权、原创核心技术的精髓,新材料之母、强国之宝、振兴中华的里程碑,更是环保节能光源产业经济发展的原动力和坚强后盾,发展低碳经济、绿色消费、生态社会的生命之本。 我们

稀土是功能性材料、战略物资的源头,光与色的精灵,稀土“应用”是科技创新、自主知识产权、原创核心技术的精髓,新材料之母、强国之宝、振兴中华的里程碑,更是环保节能光源产业经济发展的原动力和坚强后盾,发展低碳经济、绿色消费、生态社会的生命之本。
我们提倡科学用光、安全用光、健康用光,为创造生态、舒适、可持续发展的生态照明新局面,研发生产高效灯用稀土三基色、多组份荧光粉的同时,加快对白光LED照明用蓝光和紫外激发的黄色、红色、绿色、橙色、蓝色荧光粉和新型宽带全色荧光粉以及EL、OEL、OLED、稀土配合物、荧光染料、量子点纳米晶、透明陶瓷荧光材料的研制开发和产业化。加强自主知识产权保护,由自主专利进入市场化,增强产品在国际市场上的竞争能力,打造国际品牌,获取稀土与稀土深加工产品的“话语权”和“定价权”,早日实现从稀土资源大国向稀土应用强国的根本转变。
 
一、稀土发光材料与绿色照明
1、稀土节能荧光灯
我国每年有年产量70-80%的紧凑型荧光灯出口至美国、西欧、日本、韩国、澳大利亚、印度等国家和地区。2008年虽受金融危机的影响,我国荧光灯、高强度气体放电灯、白光LED灯的年产量和出口量有所增长。但2012年以来,T2细管径小功率、高光效带罩灯,T5、T8高光效稀土节能荧光灯的需求量有所下降,消耗灯用稀土荧光粉近4000吨左右。据统计,目前我国稀土荧光粉产能已达2.5万吨/年,出现产量严重过剩的局面,望进一步优化整合,提高稀土深加工产品、灯用稀土荧光粉的质量和品牌意识,实现低碳经济、绿色消费、高附加值的战略目标。
由于稀土节能荧光灯企业的竞相压价直接影响到相关配套企业的有序竞争,并产生了负面影响,力求创民族品牌,在行业中起一个表率作用。跨国公司采购商每年对OEM贴牌产品的收购价下降5%,并逐年递减,由于他们拥有的知识产权、品牌和市场,掌握了“话语权”、“定价权”,使我们稀土节能荧光灯行业始终处于微利时代,长期以来导致了整个产业链面临亏损的潜在危险。
稀土节能荧光灯应具有微汞化、高光效、高显色,低光衰、长寿命、色漂移小的优点,使整个生产应用中达到低碳经济、绿色消费、安全生态、节能环保的目的。2013年1月19日,联合国环境规划署正式宣布《水体汞污染防治公约》将于2020年履约。我国工信部、科技部、环境保护部联合制定了《中国逐步降低荧光灯汞含量线路图》。目前,欧盟ROHS指令对原有害物质(汞、铅)豁免限值进一步收紧,并将限期分段实施。国内外对高效稀土节能荧光灯的能效标准,尤其对汞与铅含量的限制,安全环保指标的逐年提高,进一步强调“企业标准高于地方标准,地方标准高于国家标准”的技术规范,更有益于稀土发光材料产业向高端发展。进一步提高稀土紧凑型荧光灯的发光效率和光通维持率,使灯管的光效从70 Lm/W提高100-120Lm/W,显色指数Ra从65提高到85甚至90以上,取代传统卤粉双端荧光灯,并且减少灯用稀土荧光粉的涂敷量和汞的使用量,有利于国际、国内对高效节能照明电器产品的能效标准和光的质量进一步提高。
六年来,响应联合国教科文组织《地球一小时》活动。二零一四年三月二十九日星期六20:30-21:30上海、北京、广州、重庆……,世界各地同时启动了绿色生态理念一小时,上海东方明珠等地标建筑景观灯熄灭一小时。促进广大市民节能行动更常态化,生活化…同时把绿色照明节能减排核心价值观融入企业灵魂。
2、灯用稀土荧光粉
我国稀土资源丰富,已探明稀土矿藏储量占全球的23%,而我国稀土出口占全球总出口量的90%以上,其中主要应用产品稀土紧凑型荧光灯80-90%产于中国且以OEM为主,而出口价仅一个美元。我们以宝贵的稀土资源和人力物力,污染了自己环境,为世界的绿色照明事业付出了巨大的代价……同时也取得丰硕成果。
新型灯用稀土荧光粉具有色泽纯真的窄带线光谱和色彩丰富的宽带光谱及优越的二次特性,耐高温、低汞耗、耐电子轰击和抗紫外辐射的能力,提高在低汞、微汞条件下的量子转换效率,以发射光谱的能量分布提高红色比,控制光与色的质量。达到发光效率高、色漂移小、光色好、显色指数高、光通维持率高、寿命长的目的。近年来,新标准、新材料、新工艺、新装备、新光源的不断涌现,稀土发光材料产业进入了规模经济时期,我国灯用稀土三基色荧光粉从1986年的1.2吨/年发展到2008年的5500吨/年,同2007年相比,产销量虽下降了14%,但粉的质量普遍提高。2009年为6000吨,比2008年增长9%,2010年和2011市场均为8000吨,比2009年增长了33.3%,2012年为4500吨,比上年减少了43.8%。2013年为3600吨比去年又下降了20%,据目前国际国内市场需求分析,其原因:1)稀土价格的波动;2)囤积稀土氧化物和灯用稀土三基色荧光粉;3)下游产业的质量和产品价格瓶颈,卤粉荧光灯卷土重来;4)近年欧美的经济低迷、全球金融危机和国内市场萧条;5)白光LED产业趋向成熟,由于白光LED产业的十年磨练,节能减排生态平衡的需要,促进照明产业的结构调整,2012年LED荧光粉约34吨,比上年增长240%,2013年LED荧光粉47吨,又增长了28%预计将持续增长。2011年下半年以来我国灯用稀土三基色荧光粉产销量波动加剧,生产和应用市场进入低潮,至今仍显下降趋势。
 
二、发展与建议
1、要从源头上解决稀土荧光粉的生产应用问题
我国的环保节能照明已从一个普通照明迈入生态照明、功能照明、智能化照明时代。
首先,要解决稀土荧光粉合成所需的稀土氧化物与非稀土氧化物的前处理,及氧化铝、氧化镁等用于稀土荧光粉的技术标准问题,稀土氧化物、钇、铕共沉淀,镧、铈、铽共沉淀,铝基、磷基共沉淀等稀土氧化物及非稀土氧化物、复合氧化物系列产品,以满足各种不同灯用稀土荧光粉制造工艺及材料的需要,从源头上解决灯用稀土荧光粉标准化、系列化、规范化、专业化、产业化、多元化、实用化及生产应用的问题。
其次,由于荧光灯的品种款式的多样化,当今灯用稀土三基色荧光粉已跟不上发展的需要,必须不断拓展,提高完善。需要着力解决稀土发光材料与非稀土发光材料、窄带光谱与宽带光谱、传统光源器具与现代光源器具、科学技术和人文艺术的相容问题。充分利用窄带光谱的纯度及效率和宽带光谱的舒适度及补色作用,从微观上弄清粉体与颗粒的关系,把荧光体的“发光光谱拉宽、颗粒级配变窄”,提高稀土荧光粉的发光质量和二次特性。以不同灯种、不同结构、不同光电特性要求来配置不同理化特性的荧光粉体。近年来国际和国内的发展新动向,研发稀土及非稀土纳米荧光包膜补色增光材料,完善荧光粉体的后处理技术,应用和混合粉科学配置技术,合理控制荧光粉涂覆量,在进一步减少汞的摄入量的基础上,减少玻管、荧光粉、金属等对汞蒸气的吸附。满足在低汞、微汞制灯工艺中光转换效率,全面提高灯用稀土荧光粉的发光效率、光线密度、显色性、光通维持率、二次特性。加强稀土纳米荧光材料和稀土纳米粉荧光体包膜及荧光灯保护膜材料研究开发应用,完善粉体包膜工艺及新型荧光灯管纳米材料保护膜应用技术,提高制灯后的光色一致性及光电性能等技术指标。
加强对磷酸盐体系的绿色、蓝色灯用稀土荧光粉,有益于解决超长直管形荧光灯的色差,减少用粉量。加强白光LED用蓝光和紫外激发的黄色、红色、绿色、橙色、蓝色及氮化物荧光粉的开发应用和白光LED光色、显色性、光效、寿命的有机统一,提高荧光灯和LED灯具的光电技术指标和产品一致性,全面落实从源头到终端的节能减排和资源回收。
研究开发有助于植物生长及医疗保健的特种功能性灯用稀土荧光粉。不同植物、叶浆、茎系、根系植物所要求的辐照,由不同组分光谱组成,光照度及光周期亦不同,主要包括波长为620-720nm红色、橙色和400-510nm的蓝光、紫光以及620-660nm红光和710-740nm远红光等。将红色、橙色、蓝色等特征谱线的灯用稀土荧光粉用于FL、CFL、CCFL、EEFL、LVD、HID、LED、OLED、特种照明光源器具。
随着国际、国内对高效节能光源产品的能效标准和市场准入的门槛不断提高,生产企业应由原来“只追求产量”转变为“注重质量和性价比”,以达到“量变到质变”的绿色经济增长方式的根本转变。务必在原灯用稀土三基色荧光粉和白光LED用稀土红色、深红色、橙色、绿色、黄色荧光粉的基础上进一步提升光电特性和理化性能,减少荧光粉中的稀土用量,降低生产成本,提高实际应用水平,以微汞、低粉量和低功耗的要求,需进一步弄清汞谱线、芯片的发射波长同荧光体的最佳量子效率,寻找最佳激发光谱和发射光谱的稀土荧光粉同新型节能光源的对应关系。研发从紫外光到可见光双重复合激发的新型灯用稀土发光材料和可见光转可见光的稀土发光材料,有益于提高发光亮度,改善光色及增加红色比(R9>20)和肤色比(R15>20),提高显色指数,实现传统节能光源同白光LED的复合发光光源的互补。
二十多年来,杭州远方光电信息股份有限公司从事光辐射、光信息、光电子、电光源、照明器具、发光材料等热材料及电真空、光电子产品智能化生产流程与质量在线检测控制。
长期研发、不断创新,尤其,从传统照明到固态照明的过渡中,吹响了集结号,成为攻坚战中的排头兵,九十年代就参与灯用稀土三基色荧光粉国标起草制定,目前,远方公司已参与国际、国内照明标准的制修订工作。现已成为我国光电信息装备研究、开发、量产的先锋,创业团队不仅从知识产权、原创核心技术、深加工、产业化到市场化运作,在国际上登场亮相,如今远方公司已成为中国智造走向世界的领军企业。
充分发挥稀土资源在电光源产业、光电子产业、光功能产业、光信息产业的综合优势,模仿别人,照搬照抄是没有出路的,最终要失败的。急功近利,拔苗助长,结果是两败俱伤,吃力不讨好,里外不是人。我们必须在“应用创新”上狠下功夫,尤其是在新材料、环保节能技术上的高端产品的开发应用,从基础理论和应用技术上全面升华,构造自主知识产权的钢铁长城,树中华国际品牌,从产品到商品,提高产品品位和附价值。当前,稀土产品交易中心的市场运作机制,有益于物价政策的贯彻、市场准入证制度的实施和交易过程中透明度的增强,达到以市场为导向,货真价实、稳定物价、公平、公正、合理的目的,建议组建中国(上海)自由贸易试验区稀土深加工应用产品交易平台,增强在国际市场流通中的竞争能力。
稀土节能光源市场应对高纯稀土氧化物和灯用稀土荧光粉实施以经济为杠杆的科学配置制度,其涉及到成本、环保、产值、利润、税收、经济效益和社会效益等一系列问题,加大创新力度,推进稀土关键应用技术研发和产业化,组织和引导稀土应用生产企业走产、学、研的道路,大力开发稀土深加工和综合利用技术,推动自主知识产权的科技成果转化。实施整个产业链低碳经济发展目标,全面整合,优胜劣汰,迅速解决整个产业链长期存在的低水平重复,低端产品产能过剩,“多”而不“精”、“大”而不“强”的严重问题。提高科技含量,实现高附加值,是我们当前十分急需的任务。要充分利用稀土资源和非稀土资源,全面提升稀土发光材料的性价比,从源头抓起,进一步贯彻科学发展观,全方位落实整个系统的“节能减排”绿色经济。
2、发展新型绿色节能光源
稀土推广应重点抓住应用的创新技术核心和自主知识产权,组织创业团队,全方位优化整合掌握科学的生产制造工艺,创建先进制造业,把产品做优,做精,做强。从生产的源头到终端及其应用的全过程,体现绿色经济、绿色消费、绿色生活,从样品—产品—商品以达到最佳的性能价格比。
陶瓷金属卤化物灯集高压钠灯的发光效率高和石英金属卤化物灯的光色和显色指数高的双重优势,誉称之二十一世纪环保节能光源,其主要由电弧管、支架零件、玻璃外壳等组成。电弧管由透明的稀土多晶氧化铝陶瓷构成,掺入稀土与非稀土金属卤化物(铟、钪、镝、钬、钠)、汞以及惰性气体(氩、氪或氙)。由稀土铈钨合金、稀土钇钨合金制成具有耐高温、高发射电子能力及顶端自动削尖功能的铈钨电极、钇钨电极取代含放射性的钍钨电极,有利于环保。它不仅光效高、光色和显色性好、色漂移小、结构紧凑,体积仅是同功率石英金属卤化物灯的一半,光效95-110 Lm/W,显色指数Ra可达90-98。而高压钠灯Ra仅30,除发光效率和透雾性不及高压钠灯,在视物的分辨率、清晰度、明度、可见度、舒适度方面远远优于高压钠灯。据悉,陶瓷金属卤化灯的光效比石英金属卤灯高20%,寿命提高了33%,节电29%。
我国已有世纪亚明光源、福建源光亚明、广东雪莱特、常州凯凯、浙江新光阳、南京三乐、普罗斯等企业研发生产陶瓷金属卤化物灯,但大部分的陶瓷管材料依赖于进口,尤其一体化陶瓷管外方拒绝供货和专利问题制约了我国一体化陶瓷金属卤化物灯的发展。我国沈阳玻璃研究院、中国科学院上海硅酸盐研究所、广东潮州三环有限公司、厦门虹鹭钨钼工业有限公司等单位首先对透明陶瓷管进行研究开发,并取得了一定的成效。通过掺入稀土元素氧化钇和非稀土元素氧化铱提高陶瓷金卤灯电弧管的热振性和管壁耐压强度,适应于不饱和蒸汽压的工作状态,防止陶瓷金卤灯点灯状态下卤酸盐液体的析出,影响陶瓷金卤灯的发光质量,而限制了发光特性、光效、光色、显色指数、光通维持率和寿命。解决灯功率、环境温度和燃点位置变化所引起的色漂移,通过提高的气体压力和管壁负载,使所有的盐处于气态,而不会吸附在电弧管管壁的不饱和陶瓷金卤灯燃点过程中,光电参数优越,色温4000K,光效可达90Lm/W以上,显色指数Ra>98,色坐标可保持稳定状态的燃点时间超越17000h。
中科院上海硅酸盐研究所采用先进的挤压成型和共燃结工艺开发了“五件套”、“三件套”半透明氧化铝陶瓷管,又采用灌浆注射中空椭球形及球形两端带尾管的多晶透明氧化铝陶瓷管的精密成型和烧结工艺技术成功制备了掺入稀土氧化物的多晶一体化陶瓷管。目前,广晟集团中科—天一电光源公司,从稀土陶瓷电弧管—封装制灯—灯具(电子镇流器),从材料—器体—整灯—灯具系列化,实现陶瓷金属卤化物灯产业化,近期应向大功率方向发展。
3、加强白光LED的研究开发
白光LED光源是绿色环保节能光源,目前主要采用InGaN超高亮度蓝色芯片和光转换效率高的稀土黄色、红色荧光粉的组合产生复合白光。最近,氮化镓基板的研发成功,解决了热管理问题,从而大大提高了白光LED的发光效率、显色指数、寿命、安全可靠性,改善了光色。制造成本逐年下降,应用技术的不断创新,尤其在芯片、荧光粉、封装、点胶、热管理、光学配光、电子驱动器、灯具结构、模块化和智能化调光调色控制技术的创新推进了行业的健康发展。
LED照明光源是指白光连续光谱带,要有足够的光强、亮度照度和照度均匀值,光色分别由低色温到高色温(2700-6400K),并有较好的色彩还原性、高显色指数,兼顾到照度、亮度、色温及光线的舒适程度以及色彩还原的明度和视物的感度,分辨率、清晰度等。建议用于照明的白光LED以中性色温4000K-5000K左右,家居照明以色温3000K-4000K为好,以光谱能量分布随时把握发光效率、光色、一般显色指数、特殊显色指数和寿命的关系。
紧紧抓住LED窄带定向发光和结温上升光效下降的弊病,上海力兹照明电气有限公司创新研发了高可靠性、恒流、恒压、恒功率、低谐波、低纹波、无传导干扰和辐射干扰、三次谐波,EMC达标的高功率因数的驱动器及智能化无线调光、调色温驱动器和白光LED整灯热管理分析系统。四川新力光源股份有限公司以稀土发光材料的余辉时间与光电子数控同步匹配技术降低AC高压白光LED的频闪波动深度,为满足一体化LED灯及智能LED灯具的市场需要,解决照明用功率型白光LED模块化综合集成的创新技术瓶颈和性价比问题,是当前十分紧迫的任务和攻关重点。福建省万邦光电科技有限公司长期同中国科学院福建物质结构研究所、有研稀土新材料股份有限公司合作,走产、学、研自主科技创新的道路。从材料、工艺、结构、生产装备技术,全方位实现知识产权保护,充分发挥MCOB芯片封装集成技术工艺采用高导热、高绝缘、高透光、高折射率专用硅胶同芯片、荧光粉体直接固晶与金属粘接为一体,导热快、散热好,多维发光,光束角宽。自动检验挑晶配置组合及以荧光粉补粉技术达到光、电、色、热的最佳组合,使整灯的光效达到100Lm/W以上,配光角>140°,光色一致性好。初步解决同色异谱,同谱异色的问题。使暖白光色温可控在±150K以内,冷白光可控在±200K以内,色容差在5 SDCM以内,7W3000K暖色调白光LED球泡灯光效100Lm/W,显色指数Ra>82,R9>10,光通维持率1000h为99%,采用无电解电容驱动电源及调光功能使整灯寿命更长,且结构紧凑,耗材少,成本低,重量轻。
白光LED的有效寿命应该是在保证光效、光色、显色指数(Ra、R9、R15)、色坐标、色容差前提下的实际寿命,并非是理论计算值。
研发发热量低,光电转换效率高的薄膜芯片,红、橙、黄、绿、蓝,全彩复合多芯片及稀土有机荧光染料、稀土配合物等,解决有机荧光材料和无机荧光材料的相融问题,充分发挥稀土发光材料低能耗、高量子效率等特点。组合从OEL-WOLED同建筑材料为一体的平面发光照明体系,以达到生态照明的目的。
近年来,随着白光LED照明产业的迅速发展,新技术、新材料、新工艺层出不穷,发光效率和光的质量不断提高,成本不断下降,掺稀土氮化铝陶瓷基板、稀土陶瓷高热导率散热材料、高热导率稀土铝合金、稀土铝镁合金、稀土铜铝镁合金散热器、高效导热纳米胶、纳米碳等,既解决了热管理问题,又减轻了灯具及一体化白光LED灯泡型灯具和大功率白光LED路灯的重量,提高了抗氧化性能、掺稀土光学透镜的应用,又减少了可见光传输和配光中的损耗。
白光LED采用稀土铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、卤酸盐、硼酸盐氧化物黄色、绿色、红色荧光粉和氮氧化物红色、橙色、绿色、蓝色荧光粉,其光转换效率不断提高。随着蓝光转白光的光转换薄膜和陶瓷荧光薄片,UV转白光的荧光玻璃硅胶塑料薄膜和二次远程转换扩散罩、稀土塑料、玻璃、硅胶、陶瓷光学透镜、反射板、扩散板、导光板纷纷问世,目前正在研发光电转换、热管理、光学配光为一体的功率型、模块化和优化机械结构的白光LED照明器具。
2013年,我国LED荧光粉需求量为50吨,国外需求量为40吨,其中国内部分主要有英特美、有研稀土、希尔德、博睿、远大、根本化学、中村和根、新力光源、中国五矿、大连路明等公司提供。目前已从单一的YAG黄色荧光粉转向铝酸盐、硅酸盐、硼酸盐绿色、橙色、红色、深红色荧光粉和氮化物、氮氧化物绿色、红色荧光粉。
随着封装方式从单颗点胶→集成封装→COB封装→MCOB封装→倒装芯片封装→多维封装;以远程光转换及二次光转换光扩散技术.....透明荧光陶瓷光转换技术。
从过去一味追求光效到光的质量,以激发光谱和发射光谱的能量分布组合来评判光的质量,以光源光谱光线的综合管理来达到均衡、和谐的光环境,使人们感觉到天人合人的视觉效果。
上海三思电子工程有限公司从国内LED大屏幕显示屏的领军企业到白光LED灯具的结构调整、做好显示到照明的过渡。充分利用光电子产业的优势创新研发了1-1.5W一体化白光LED镂空散热二次配光光模具,以空气对流导热降温方式达到了良好的散热效果,以独立、紧凑灵活、小巧的结构件如同下棋能进、能退发光模组的标准件,可任意从单兵到队列矩阵组合。
中宙光电股份有限公司长期从事发光二极管的贴片、封装。从单颗白光LED灯珠的点胶封装到COB白光LED封装。集成白光LED模具封装。近日以自主创新技术研发生产了仿白炽灯式0.8W小功率高光效、高显色、低色温、低能耗灯丝状三维发光白光LED灯丝状模组。配套服务于下游整灯企业。有助于白炽灯厂家的产业结构调整,优势互补,从热炽发光---电致发光的稳步过渡。又开拓了国内外“怀旧照明”新市场。
上海鼎辉科技股份有限公司和上海德士电器有限公司创新开发了320°的翅形球面发光COB封装金属支架直接与热枕连接的新型透气散热结构的低色温14W白光LED球泡灯。光通量1200Lm,光效85Lm/W,显色指数Ra85,可取代原100W白炽灯。
2013年我国白光LED灯具出口名列前茅的有以下企业:上海强凌电子有限公司、上海宜美电子可以有限公司、立达信绿色照明股份有限公司、厦门阳光恩耐照明有限公司、厦门海萊照明有限公司、福建万邦光电科技有限公司等,同比整长200%。其中出口到美国占比超过16%。
昆山市诚泰电气股份有限公司、上海洛咖朋光电科技有限公司,以自主知识产权和专利技术,从光学配光材料到光学器件开发创新,由背光源LED器件到侧面发光模组的超薄型白光LED平面灯、双面发光平板灯、空气净化为一体的平板灯、智能化调光平板灯。防眩低蓝光,创举“见光不见灯”漫射照明的新思路。
上海盛丽光电科技有限公司,长期来以“品质为基础,设计为突破、口碑为荣誉”企业创新发展理念,全方位体现“专业”和“一流,”率先开发了上射光30%、下射光70%的白光LED平板灯。坚信“没有最好,只有更好”赢得了市场,赢得了信誉。
充分发挥多元文化、边缘科学、交叉学科应用技术的集成创新,需要研发增光补色、配光防眩新材料,创导室内照明见光不见灯的新举措,研发液晶显示屏白光LED背光源用高效率、宽色域、高密度、长寿命、纳米,亚纳米荧光粉、白光LED高清影视场景灯光用新型稀土荧光粉、影视照明用新型稀土全光谱荧光粉,D65标准光源用稀土荧光粉和无汞荧光灯稀土荧光粉。进一步强化人工发光源的光谱能量分布,使光线自然和谐的更理性化、人性化、健康化、实用化、艺术化、功能化。达到光与影、光与色、光与线、光与物、光与果、光与景、光与情……有机完美统一。
2012年我国LED的生产能力将占世界整体的40%,然而,LED企业过度依赖政府补贴,过度依赖LED照明产品替代普通白炽灯的偏差心态难成气候。全国遍地开发投入多,收益少。白光LED灯具的标准出台,对整合、规范产业的有序发展起了推进作用。近年来,国际金融市场的低迷,稀土三基色荧光灯整个产业链受到很大影响,与去年同期相比,尤其对11W以下的稀土紧凑型荧光灯和直管形T5、T8稀土三基色荧光灯的消费市场带来一定影响。由4-7W的一体化白光LED球泡型灯具取代家居照明还有一个性价比、应用市场的培育和消费的适应过程,但小功率、低色温、高显色白光LED照明进入家庭的步伐正在加快,有望进一步扩大内需市场。
光的质量的提高是近年来照明论坛技术展览的亮点,日前中国科学院海西研究院及福建省万邦光电科技有限公司、三安光电共同研制、先后发明了高效率的侧壁蚀刻芯片,高导热高透过率的BOSS底胶,选用了北京有研稀土新材料有限公司、四川新力光源有限公司等稀土高效LED黄色、绿色、红色荧光粉。采用自主创新的MCOB封装结构、透明塑料以导热、散热透光为一体、配光角为330°的完善结合与镂空散热结构的空隙间透射部分散射光,更有效完美地以高科技、低成本材料工艺技术及结构创新达到优越的光电性能指标。国内,福建万邦4-7W,色温4000K的白光LED球泡灯一般显色指数Ra≥80,R9>6,光效100Lm/W。国际上,对白光LED光源重点发展2700-4000K,显色指数已达90左右,R9>20,光效80-90Lm/W。近日CREE公司宣称实验室已达到303Lm/W以上水平,市场上的主流芯片已达150Lm/W,LED灯泡已达80Lm/W以上。
人造光源的品质应同自然光比较评估,对于照明系统不仅具有一定的光通量、照度、均匀值、寿命,更注重于光的质量色彩还原性、光的舒适度和光线的密度,防止眩光、蓝光等造成的光生物危害。提高人造光发光质量,必须通过可见光辐射光谱和光色强度的综合管理来解决。注重光与色的均衡和解决同色异谱、异谱同色问题。有效地控制光线照射物体的色彩还原程度—显色性、分辨率、清晰度。当前主要解决白光LED灯具的出光率低、光色差、显色指数低、照度均匀值低、舒适性差,并存在着色漂移严重、一致性差、色容差大、光衰大、被照物失色、眩光和蓝光泄漏严重等问题,涉及到视觉安全、光生物钟和人们的身心健康。
充分利用蓝光芯片460nm发射光谱激发新型稀土可见光转可见光荧光粉,由蓝光+绿色荧光粉+红色荧光粉等通过不同波长偏移的混合,减少从部分短波转换到部分长波的效率损失,有效地转换成绿光、黄光、红光等产生380nm-700nm复合宽带连续光,适度降低黄色主峰波长570-580nm,提高视物清晰度和分辨率,提高可视度减少眼疲劳。使白光LED的发光光谱能量分布,更接近于自然光色,防止有害光(蓝色光和眩光等)失色而影响光环境,所造成对视觉器官和人们的身心健康带来的伤害。蓝光和富蓝光照明并非是白光LED照明产品才有的,之前的某些荧光灯、金属卤化物灯早就存在蓝光危害,如在60年代高压汞灯也因富蓝光,照在广场上严重失色,上海跃龙化工厂、上海人民化工厂研发生产了稀土矾磷酸钇铕高压汞灯粉,提高了红色比,改善了光色,解决了富蓝照明问题。继后,还应用于金属卤化物灯玻璃外胆内壁,吸收较强的365nm紫外线转换为可见光,提高发光质量。我们依托稀土资源,科技创新,开拓白光LED照明产业光明之路。在蓝色芯片激发YAG黄色荧光粉复合白光的基础上,为解决LED芯片富蓝光的光生物危害,拓展一体化球泡灯具的配光角和防止不适眩光对视觉的伤害,采用了可见光转可见光的稀土发光材料、纳米光扩散技术、溶胶涂覆工艺,开发了二次转光、配光玻璃罩,使球泡灯具的发光均匀、光色柔和、色容差小,防眩光,配光角大于300°。提高了照明环境的舒适度、照度均匀性和视觉功能。如今,望白光LED照明进一步提高光的质量:光色、显色指数(Ra,R9,R15)、色容差,以及光通维持率、寿命及系统效率。这要从照明环境的需要,提高红色比,建议室内白光LED照明采用色温4000K以下,光效100Lm/W以上,Ra 85以上,R9大于20,提高照明的舒适度……以达到光效、光色、显色性、舒适度,安全及寿命的有机统一和生态健康照明的要求。但是,由于氮氧化物红色荧光粉采用高温高压法制备,导致价格高昂,华东理工大学、北京有色金属研究院等通过专利制备技术,在保证质量的基础上极大地降低了生产成本,从而加快红色荧光粉的规模化应用。
新型漫射二次光转换光扩散材料及器件:由掺稀土高效卤磷酸钙荧光粉,稀土高压汞灯荧光粉,灯用稀土三基色荧光粉,白光LED用蓝色,黄色,绿色,橙色,红色,深红色荧光粉及光扩散材料组合的涂膜浆料,硅胶薄膜,塑料粒子,光转换扩散板,光学透镜等照明灯具用新型材料,这些材料光转换效率高,配光配置宽,防眩光好。现已有上海祥羚光电科技有限公司、杭州鸿雁电器有限公司、厦门通士达新材料有限公司、江门市科恒实业股份有限公司、四川新力光源股份有限公司、大连路明发光科技有限公司等单位研发和批量生产,逐步进入市场化。
值得一提的是,上海祥羚光电科技有限公司把该二次光转换光扩散技术同样适用于太阳能电池板隔热、采光、提高太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。
日前,广州有色金属研究院稀有金属研究所、中山大学共同研发“宽色域液晶显示器LED背光源用高效稀土发光材料的关键技术及产业化”项目通过鉴定、验收。试建一条年产10吨液晶显示LED背光源用稀土发光材料中示范生产线。
中科院福建省物质结构研究所、深圳市新晶瓷材料有限公司创新研发了白光LED用一体化稀土荧光透明陶瓷基板导热材料,该材料的闻世将引发白光LED产业的新一轮的变革。
光功能稀土透明陶瓷材料,可广泛应用于:显示、照明、激光、高能射线控测、信息传递、光传感器、透波(如红外)材料、闪烁晶体、窗口材料等领域。
白光LED照明产品在光影空间的应用,现仅是初级阶段,而发展白光LED照明灯具速度越来越快,目前每三个月就有新款式产品的出现。随着不断深入、实践、认知、提高、感悟和判断、正确评估白光LED照明的利和弊,一概而论是违背科学、阻碍发展的。我们深信不疑,白光LED照明产业的春天必定到来。
 
三、结束语
政府有关部门和行业必须从源头上抓起,整治目前缺少核心技术,调整产业结构,优化资源整合,一切从实际出发,不搞一刀切,以科学发展观,重视稀土应用技术创新,开拓应用新思路,当前产业发展失衡。一轰而上,导致产能过剩,降低了性价比,黄金量,无序竞争,得不偿失,关联到资源安全,产业安全,金融安全,经济安全,政治安全,人民安全,国家安全…等一系列问题。
保护稀土资源,加强法制管理,刻不容缓。应用领先,强化应用技术的开发创新和发展产业的团队建设,真正把源资优势转优为经济优势,以市场驱动经济发展,严格技术标准,加强内部管理,优化整合,在市场经济前提下合理配制,营造公平竞争的市场风气,严肃法纪,整治腐败,经济战线上的“汉奸”“土匪”非法倒卖资源恶劣行径,对国家安全,人民安宁,世界和平带来了什么?损害了国家和人民的利益。望大家深思?话语权,定价权,专利权,贸易权,…自主权是中华之灵,强国之魂!
打响加快行业升级的攻坚战、持久战,在创新能力、知识产权、品牌、质量、性价比、国际竞争力上狠下功夫,全面提升产业的经济地位和综合实力,实现高附加值升级。新材料、新能源、新光源、节能环保、医疗保健、空气净化、植物工厂,信息网络等新兴产业的发展和进一步优化、加大稀土光功能材料、器件及产品的推广应用力度,完善产品到商品的市场运作机制,规范市场、开拓市场,服务市场。力求做事正,科学理智地进行,对立项项目必须具备自主知识产权和产业化和经济价值市场化的可行性,认真考核剖析评估。
我们必须进一步加强宏观调控以科学发展观,以“法制”管理稀土产业,明确投资方向,从“低碳经济”的整个系统工程深刻理解“生态照明”、“节能减排”、“绿色消费”的内涵。因地之宜、因事之宜,发挥综合优势,制止浪费,提高稀土及稀土应用产品的附加值,增强产业实力,获取在国际上的“话语权”和“定价权”。确立环保节能电光源,光电子产品的科学定位和产业可持续发展的战略目标,造福于人类。
我们要清醒头脑,坚持改革开放和科学发展观。以中华民族的聪明才智,一往无前,勇于拼搏的精神和宽广的胸怀,高瞻远瞩、放眼世界、奋发向上、精益求精、真诚务实的工作作风。有志、有谋、有胆、有略、逆水行舟,知难而进,共度难关……顽强拼搏,开创未来。同圆美丽中国—强国之梦!
家和万事兴,人和日月明,只有团结民众,自强不息,开拓创新,实干兴邦,强我中华…走现代中国稀土强国的光明之路!
注:本文作者系中国稀土行业协会光功能材料分会秘书长。
  • 矩形配光设计中的复合抛物面三维同步多表面方法

    由于LED是一种朗伯型光源,而非各向同性光源,并且LED光源通常是一种面光源,基于点光源的传统灯具设计方法已难以实现其配光需求,因此有必要研发针对扩展光源的非成像光学设计方法。目前主要有截边法、微分方程法、同步多表面设计法(SMS,Simultaneous Multiple Surfa

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    国家发展改革委员会、商务部、海关总署、国家工商总局、国家质检总局联合印发了《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》。《公告》决定从2012年10月1日起,按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。