用技术创新驱动发展——稀土发光材料和应用的现状、问题与建议（上）

　　作为极其重要的战略资源，有工业“味精”之称的稀土，在国家打出限制出口、大幅度增加资源税等“组合拳”后，出现了稀土荧光粉价格“疯涨”的局面，这将对灯用荧光粉与节能灯制造业产生重要的影响，从此进入更加依靠技术创新求生存、求市场、求发展，迎接新的机遇与挑战的时期。

　　本文通过回顾稀土荧光粉及其应用的发展历程，针对稀土荧光粉及其应用现状的分析，对今后的发展方向提出了个人看法与建议。

　　一、发展机遇

　　1.1 “绿色照明”淘汰白炽灯

　　低碳经济是“低能耗、低污染、低排放”的经济发展模式，关键是核心技术的创新、体制创新、制度创新及发展理念更新。低碳经济、低碳消费、低碳生活是进一步提高资源和能源的利用效率，创建先进的节能作业技术和清洁的能源结构。鉴于高效节能光源在光效、光色、显色性、寿命等方面的卓越性能，在全球应对气候变化和能源紧缺的背景下，近年来世界发达国家和发展中国家及地区纷纷实施“绿色照明”与淘汰白炽灯活动。具体时间见表1：

　　1.2　稀土荧光粉生产平稳发展

　　我国自七十年代在稀土固态发光研究的基础上，由稀土X增感屏、荧光闪烁晶体、投影管、彩色显像管、彩色电视阴极射线荧光粉、高压汞灯荧光粉的研制、生产、实用化推动了我国灯用稀土三基色荧光粉行业的发展。上世纪80年代初，我国第一批灯用稀土三基色荧光粉在上海跃龙化工厂产业化后，相继在上海沪光灯具厂、上海电珠二厂、上海灯泡三厂批量生产的稀土紧凑型三基色节能荧光灯进入家居商场。90年代，稀土荧光粉产业获得了较大的发展，关于灯粉类的首个国家标准《灯用稀土三基色荧光粉》与1993年发布。近年来，新标准、新材料、新工艺、新装备、新光源的不断涌现，发光材料产业进入了规模经济时期.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，发光效率高、光色好、色漂移小、显色指数高、光通维持率高的优点。

　　我国灯用稀土三基色荧光粉产量增长迅猛，从1986年的1.2吨/年发展到2010年的8000吨/年，且粉的质量普遍提高。据统计，目前我国稀土荧光粉产能已达2万吨/年，已出现产量过剩的局面，产业需要进一步优化重组，整合资源、合理配置。据目前国际国内市场需求分析，预计今年的灯用稀土三基色荧光粉产销量基本稳定，随着性价比的提高，高端产品将进一步增长，使灯管的粉耗量将明显减少，发光质量进一步提高。以同功率的传统T4-10W双U紧凑型荧光灯管的涂敷量同T2-8W螺旋型荧光灯管相比，仅是前者的1/3。1吨灯用稀土三基色荧光灯可满足300万支T2-8W螺旋型荧光灯管的需要。1999～2010年我国灯用稀土三基色荧光粉产销量及增长率见表2。

　　随着陶瓷金属卤化物灯和白光LED、W?OLED产业的迅速发展，灯用稀土荧光粉的生产处于平稳发展趋势。具体时间见表2：

　　1.3 稀土节能荧光灯产业产发展势头良好

　　2008年6月1日起，我国第一次对照明产品实施能效标识制度，并发布了《自镇流荧光灯能源效率标识实施规则》，规定达到3级能效以上的自镇流荧光灯才可以销售，重点推荐2级标识以上的产品。另一方面，欧盟已于2009年9月1日开始执行ROHS指令，按现有卤粉荧光灯的性能指标，无法达到指令要求的荧光灯光效及光通维持率指标，将促使传统卤粉荧光灯退出照明市场。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，安全环保指标也逐年提高。稀土节能荧光灯应具有高频化、低汞化、小型化、高光效、高显色、高稳定性、低光衰、长寿命、色漂移小的优点，且生产与应用中努力实现低碳经济、生态照明、节能环保的目的，作为稀土发光材料的主要应用产品，稀土节能荧光灯将获得良好的发展机遇。

　　我国已经能够生产多品种稀土三基色紧凑型节能荧光灯，如H型、U型、M型、2D型、菱型、球型、螺旋型、伞型、异型等，成为世界上款式最多，品种最全的紧凑型荧光灯生产王国。稀土三基色节能荧光灯除紧凑型外还有直管形、环型、方型;还有稀土特种荧光灯的加盟，功率由1W～120W，分别有冷阴极荧光灯、外电极荧光灯、无极荧光灯、低压霓虹灯、保健灯、植物生长灯、水族灯、紫外灯等。我国稀土紧凑型节能荧光灯的产量占世界80%以上，且70～80%出口国际市场，以OEM为主，然而出口价格十分低廉。我国对世界的绿色照明事业作出极大贡献的同时也付出了巨大的代价。

　　虽然2008年受金融危机的影响，我国稀土三基色荧光灯的全年产量和出口量尚能保持一定的增长，尤其是T2细管径、高光效带罩灯。T5、T8高光效稀土节能荧光灯的需求量逐年增长，预计从目前年产量40多亿支发展到2015年可达60亿支，将消耗灯用稀土荧光粉近1万多吨。

　　随着科技的进步，灯用稀土荧光粉质量的提高、可更加充分发挥稀土节能荧光灯低功耗、高光效、高显色、长寿命的特点。一是进一步提高稀土紧凑型荧光灯的发光效率和光通维持率;二是可取代传统卤粉双端荧光灯;三是减少灯用稀土荧光粉的涂敷量和汞的使用量，使灯管的光效从70 lm/W提高到110 lm/W，显色指数Ra从65提高到84甚至90以上，有利于国际、国内对高效节能照明电器产品的能效标准进一步提高。

　　二、稀土发光材料产业的问题

　　1 稀土节能荧光灯品种款式的多样化，灯用稀土三基色荧光粉已跟不上发展的需要。

　　必须充分发挥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。不同灯种、不同的光电特性要配置不同理化特性的荧光粉体，对荧光粉体的细化、分类要加快进行，以适应需要。

　　2.我国一体化稀土紧凑型荧光灯，大部分以OEM做贴牌加工。

　　我们付出自己的资源、人力、物力、财力，尤其是付出了宝贵的稀土材料，以高能耗、高污染消耗了大量油和煤、重金属、卤化物、汞、铅和放射性物质，产生的废气、废水、尘埃污染了环境，我们付出了昂贵的代价。并且，由于从稀土节能荧光灯企业的竞相压价到相关配套企业的竞相压价，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，由于他们拥有的品牌和市场，掌握了“话语权”、“定价权”，导致了整个产业的微利甚至到连续亏损的边缘。所以，我们必须掌握现代科学管理、先进制造技术及绿色经济发展方式，从粗放型密集手工生产到智能化自动机械化生产，发展了产业，开拓并赢得了市场份额。

　　3. 内需市场相对滞后。

　　我国历年来出口稀土三基色紧凑型节能灯占全球产销总量的70%～80%，而自己的内需市场相对滞后，如国内市场进一步扩大，前景将更为广阔。在内销的市场营销操作模式的规范化及政策引导下，将进一步有利于内需应用市场的拓展。

　　因此，要发挥稀土资源和电光源产业、光电子产业的综合优势，在“应用”上狠下功夫，尤其是尖端技术、新材料、环保节能技术上高端产品的应用开发，从基础理论和应用技术上全面升华，提高附价值，增强在国际市场的竞争能力。

　　三、发展与建议

　　1.要从源头上解决灯用稀土荧光粉的生产应用问题

　　我国的节能环保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。

　　首先要解决灯用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、产业化、多元化及生产应用的问题。

　　其次要进一步加强对磷酸盐体系的蓝色、绿色灯用稀土荧光粉的开发应用，全面落实从源头到终端的节能减排和资源回收。

　　要在原灯用稀土三基色荧光粉的基础上进一步提升灯用稀土荧光粉的光电特性和理化性能，减少荧光粉合成过程中的稀土用量，以不同比例的掺杂优化方法，通过正交试验和制灯后二次特性、光电参数考证，以标准化、系列化规范不同品种牌号，确定稀土氧化物的合理配比和工艺条件，充分发挥稀土元素的优势，减少稀土氧化物的摄入量。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灯用稀土荧光粉同新型节能荧光灯的对应关系。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，有益于提到发光亮度，改善光色及显色性，实现传统节能光源及白光LED的复合发光光源的互补。扩展白光LED的光束角，从45°-90°-180°-270°甚至 360°，减少眩光，提高照度、照度均匀值及其灯具的系统效率和照明空间的舒适度，解决整个系统的“定性、定量”和精细分类问题。

　　要研究开发有助于植物生长及医疗保健的特种灯用荧光粉，波长为620～720nm红色、橙色和400～510nm的蓝光、紫光。分别620～660nm红光和710～740nm远红光等，红色、橙色、蓝色等特征谱线用于FL、CFL、CCFL、LVD、HID、LED、OLED特种照明光源器具，适应于不同植物、叶浆、茎条、根系植物所要求的辐照。

　　编辑：Sophy