稀土發光材料在LED產業的應用現狀及潛力分析

固體白光發光二極管（LED照明）將成為21世紀新一代的節能光源。要實現白光發射的重要途徑之一是利用稀土發光材料的熒光轉換技術，2014年以來，中國在稀土行業陸續公布了多項政策和措施，以推動稀土行業快速走出底部。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。稀土發光材料在LED產業發揮的潛力越來越明顯。

稀土發光材料的發光特性

稀土發光是由稀土4f電子在不同能級間躍出而產生的，因激發方式不同，發光可區分為光致發光、陰極射線發光、電致發光、放射性發光、X射線發光、摩擦發光、化學發光和生物發光等。稀土發光具有吸收能力強，轉換效率高，可發射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區有很強的發射能力等優點。稀土發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。

稀土發光材料的發光譜帶窄，色純度高，色彩鮮艷；光吸收能力強，轉換效率高；發射波長分布區域寬；而且熒光壽命從納秒到毫秒，達到6個數量級；物理和化學性能穩定，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。而隨著現代科學研究的不斷深入。

對稀土發光材料的研究已經開始趨向納米化，將稀土發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。可見，將稀土發光材料納米化將會給這方面的科學研究注入新的活力，將更有利于發現新的發光材料和新的發光特性。

稀土發光材料在LED產業中應用現狀

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

目前全球白熾燈、鹵粉熒光燈和節能燈的應用比例目前約為4：3：1，我國約為8：9：1。節能燈是目前應用技術最成熟的環保節能照明產品，是當前照明領域實施節能減排、加快淘汰白熾燈、實現節能照明的主要應用和推廣對象。目前，我國是世界照明產品生產第*大國，2009年，我國白熾燈產量27.3億只，熒光燈產量35億只，其中，節能燈產量約30億只，占熒光燈總產量的85%以上。因此，面對巨大的存量市場和增量市場，全球范圍內淘汰白熾燈、推廣節能燈舉措的實施和鹵粉熒光燈的加速替代，將帶動我國節能燈生產行業的快速發展。

稀土發光材料當前產量減少，但技術有較大提升，2009年，我國節能熒光燈（以下簡稱“節能燈”）用稀土發光材料銷量6，160噸，占稀土發光材料行業總銷量的74.13%，從2010年至2013年，我國發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%。但稀土發光材料技術得到提升，2013年國產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將實現爆發式增長，滲透率可達20%，2013年LED燈具產量超過8.1億只。

稀土發光材料在LED產業的應用前景

稀土長余輝發光材料是一種新型環保節能材料，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、高化學穩定性等優良特性，是理想的節能環保長壽命光學材料，在建筑、交通和國防等領域有重要的價值。

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

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

鑒于節能燈在光效、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先后推出了禁止使用白熾燈、推廣使用節能燈計劃。從全球范圍看，節能燈取代白熾燈的發展趨勢不可逆轉。

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

據了解，現有的LED照明光源使用直流電作為驅動，在工作時必須經交、直流電源轉換，能耗大、散熱差、成本高，因此，開發可直接使用交流電驅動的新型LED照明產品是造福百姓、推進LED照明產業發展的重大需求。另外，目前，該系列產品已通過我國的相關認證，以及美國保險商實驗室(UL)、美國聯邦通信委員會(FCC)、歐洲統一(CE)和歐盟環保(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的“發光余輝壽命可控稀土LED發光材料研發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，該原創性稀土發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，并實現了從基礎研究到產業化的跨越，達到了國際領先水平，使中國成為世界上唯*掌握通過稀土熒光粉生產低頻閃交流LED產品的國家。

節能燈用稀土熒光粉的需求量不斷加增，原因主要有兩方面：一是近年來發展低碳經濟成為全球熱點，節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節能燈的生產力度；二是由于我國近年加強了對稀土原材料出口的控制，國外廠家生產成本提高，逐漸退出了低利潤的節能燈用稀土發光材料市場。未來幾年隨著各國白熾燈淘汰政策的執行和下游平板顯示屏市場需求的增加，稀土發光材料在LED照明應用市場發展前景良好，增長潛力不斷擴大。

總結：

伴隨著節能照明崛起，稀土發光材料在LED行業內新技術新產品層出不窮，稀土發光材料的產業應用出現爆發式增長，稀土發光材料已經成為節能照明和特種光源生產中不可或缺的基礎材料。隨著應用領域的不斷拓展，稀土發光材料行業未來在LED照明行業將發揮巨大的潛力。