稀土發(fā)光材料在LED產(chǎn)業(yè)的應用現(xiàn)狀及潛力分析

　　固體白光發(fā)光二極管(LED照明)將成為21世紀新一代的節(jié)能光源。要實現(xiàn)白光發(fā)射的重要途徑之一是利用稀土發(fā)光材料的熒光轉(zhuǎn)換技術，2014年以來，中國在稀土行業(yè)陸續(xù)公布了多項政策和措施，以推動稀土行業(yè)快速走出底部。隨著WTO裁決中國稀土案敗訴，新的稀土管控措施正在制定中。稀土發(fā)光材料在LED產(chǎn)業(yè)發(fā)揮的潛力越來越明顯。

　　稀土發(fā)光是由稀土4f電子在不同能級間躍出而產(chǎn)生的，因激發(fā)方式不同，發(fā)光可區(qū)分為光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、放射性發(fā)光、X射線發(fā)光、摩擦發(fā)光、化學發(fā)光和生物發(fā)光等。稀土發(fā)光具有吸收能力強，轉(zhuǎn)換效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區(qū)OFweek半導體照明網(wǎng)有很強的發(fā)射能力等優(yōu)點。稀土發(fā)光材料已廣泛應用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等各個方面。

　　稀土發(fā)光材料的發(fā)光譜帶窄，色純度高，色彩鮮艷;光吸收能力強，轉(zhuǎn)換效率高;發(fā)射波長分布區(qū)域?qū)?而且熒光壽命從納秒到毫秒，達到6個數(shù)量級;物理和化學性能穩(wěn)定，耐高溫，能承受大功率電子束，高能輻射和強紫外光的作用。正是這些優(yōu)異的性能，使稀土化合物成為探尋高技術材料的主要研究對象。而隨著現(xiàn)代科學研究的不斷深入。

　　對稀土發(fā)光材料的研究已經(jīng)開始趨向納米化，將稀土發(fā)光材料納米化無疑能在上述原始特性的基礎上賦予它們納米粒子的一些新的特性，如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀隧道效應等?？梢?，將稀土發(fā)光材料納米化將會給這方面的科學研究注入新的活力，將更有利于發(fā)現(xiàn)新的發(fā)光材料和新的發(fā)光特性。

　　稀土發(fā)光材料在LED產(chǎn)業(yè)中應用現(xiàn)狀

　　正是因為稀土發(fā)光材料具有一般發(fā)光材料無法替代的優(yōu)點，所以它正廣泛地應用于電光源照明、電視機顯色材料、農(nóng)用轉(zhuǎn)換材料、X射線熒光粉、發(fā)光涂料及發(fā)光油墨等方面。其中電光源照明是其應用的最主要方面，燈用熒光粉的產(chǎn)量在所有熒光粉中占據(jù)首位。

　　稀土發(fā)光材料當前產(chǎn)量減少，但技術有較大提升，2009年，我國節(jié)能熒光燈(以下簡稱“節(jié)能燈OFweek半導體照明網(wǎng)”)用稀土發(fā)光材料銷量6，160噸，占稀土發(fā)光材料行業(yè)總銷量的74.13%，從2010年至2013年，我國發(fā)光材料中稀土應用從5000噸降至2600噸，占稀土總消耗比例從5.78%降至3.1%。但稀土發(fā)光材料技術得到提升，2013年國產(chǎn)LED粉的市場占有率超過了進口粉，不過與國外技術還有一定的差距。隨著逐漸淘汰白熾燈計劃實施，LED將實現(xiàn)爆發(fā)式增長，滲透率可達20%，2013年LED燈具產(chǎn)量超過8.1億只。

　　稀土發(fā)光材料在LED產(chǎn)業(yè)的應用前景

　　稀土長余輝發(fā)光材料是一種新型環(huán)保節(jié)能材料，它能在吸收太陽光和燈光的能量之后，將部分能量儲存起來，然后緩慢地把儲存的能量以可見光的形式釋放出來，在光源撤除后仍能長時間地發(fā)出可見光，且還具有耐高溫、耐摩擦、高強度、耐刻劃、阻燃、高化學穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，是理想的節(jié)能環(huán)保長壽命光學材料，在建筑、交通和國防等領域有重要的價值。

　　在光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜方面，將發(fā)光材料作為太陽光的轉(zhuǎn)光劑，加入到農(nóng)用塑料薄膜中制成農(nóng)膜，可以改善光合作用的光質(zhì)，提高農(nóng)作物光能利用率，從而可以促進農(nóng)作物的早熟和增產(chǎn)。

　　在照明領域，享有第四代照明光源美譽的固體白光LED，以其節(jié)能、環(huán)保和長壽命的突出優(yōu)點受到越來越多科研人員的關注，LED將成為21世紀新一代的環(huán)保節(jié)能光源。正是因為其有著其它照明光源無可替代的優(yōu)點，包括中國、美國、日本和歐洲在內(nèi)的世界各國都加大了對這一領域的研究，都爭相搶占開發(fā)這一領域的知識產(chǎn)權。

　　鑒于節(jié)能燈在光效、壽命等方面的卓越性能，在全球應對氣候變化和能源緊缺的背景下，近年來全球多個國家或地區(qū)先后推出了禁止使用白熾燈、推廣使用節(jié)能燈計劃。從全球范圍看，節(jié)能燈取代白熾燈的發(fā)展趨勢不可逆轉(zhuǎn)。

　　與鹵粉熒光燈相比，應用了稀土發(fā)光材料的節(jié)能燈(稀土熒光燈)的光效更高、顯色性更好、使用壽命也更長，節(jié)能燈能夠在鹵粉熒光燈的基礎上節(jié)能30%-50%，顯色指數(shù)提高15%-40%，使用壽命增加3倍以上。

　　據(jù)了解，現(xiàn)有的LED照明光源使用直流電作為驅(qū)動，在工作時必須經(jīng)交、直流電源轉(zhuǎn)換，能耗大、散熱差、成本高，因此，開發(fā)可直接使用交流電驅(qū)動的新型LED照明產(chǎn)品是造福百姓、推進LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求。另外，目前，該系列產(chǎn)品已通過我國的相關認證，以及美國保險商實驗室(UL)、美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)、歐洲統(tǒng)一(CE)和歐盟環(huán)保(RoHS)等認證，銷往美國、加拿大、墨西哥、西班牙、巴西等多個國家，并已取得顯著的經(jīng)濟效益。

　　2013年6月，中科院長(財苑)春應用化學研究所與成都四川新力光源股份有限公司合作研發(fā)的“發(fā)光余輝壽命可控稀土LED發(fā)光材料研發(fā)及其在半導體照明中的應用”成果，近日通過由中科院組織的成果鑒定。專家組認為，該原創(chuàng)性稀土發(fā)光材料有效解決了國際上一直未能攻破的交流LED照明設備頻閃問題，并實現(xiàn)了從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化的跨越，達到了國際領先水平，使中國成為世界上唯一掌握通過稀土熒光粉生產(chǎn)低頻閃交流LED產(chǎn)品的國家。

　　節(jié)能燈用稀土熒光粉的需求量不斷加增，原因主要有兩方面：一是近年來發(fā)展低碳經(jīng)濟成為全球熱點，節(jié)能燈的使用能夠在很大程度上降低碳排放，各電光源廠商紛紛加大了LED節(jié)能燈的生產(chǎn)力度;二是由于我OFweek半導體照明網(wǎng)國近年加強了對稀土原材料出口的控制，國外廠家生產(chǎn)成本提高，逐漸退出了低利潤的節(jié)能燈用稀土發(fā)光材料市場。未來幾年隨著各國白熾燈淘汰政策的執(zhí)行和下游平板顯示屏市場需求的增加，稀土發(fā)光材料在LED照明應用市場發(fā)展前景良好，增長潛力不斷擴大。

　　總結(jié)：

　　伴隨著節(jié)能照明崛起，稀土發(fā)光材料在LED行業(yè)內(nèi)新技術新產(chǎn)品層出不窮，稀土發(fā)光材料的產(chǎn)業(yè)應用出現(xiàn)爆發(fā)式增長，稀土發(fā)光材料已經(jīng)成為節(jié)能照明和特種光源生產(chǎn)中不可或缺的基礎材料。隨著應用領域的不斷拓展，稀土發(fā)光材料行業(yè)未來在LED照明行業(yè)將發(fā)揮巨大的潛力。