照明用稀土發(fā)光材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

照明用稀土發(fā)光材料的進呈現(xiàn)狀與趨勢(之一)發(fā)光(熒光)是物質(zhì)將其內(nèi)部以某種方式吸取的能量轉(zhuǎn)化為物體熱輻射之外的一種非平衡輻射的過程，又稱為“冷光”，這種輻射的持續(xù)時間要超過光的振動周期。在肯定的激發(fā)素，這些發(fā)光材料都統(tǒng)稱為稀土發(fā)光材料。自從1964年高效稀土紅色熒光粉問世以來，稀土發(fā)光材料經(jīng)過近40年的快速進展，己成益重要的作用。20231211日，我國正式參加世界貿(mào)易組織(WTO)，成為其第143個成員。參加世界貿(mào)易組織，對我國的信息和照明產(chǎn)業(yè)，以及稀土發(fā)光材料的進展將產(chǎn)生深遠的影響，既帶來機遇，也使我們面臨挑戰(zhàn)。1、顯示用稀土發(fā)光材料的進呈現(xiàn)狀與趨勢20世紀601964年，YVO4:EuY2O3:Eu紅色熒光粉被1968年又發(fā)Y2O2S:Eu紅色熒光粉。直到今日，陰極射線管(CRT)彩電和顯示器上的紅色熒光粉主要還是Y2O2S:EuY2O3:Eu。我國比較集中的稀土發(fā)光材料的爭論和開發(fā)起始于70年月。北京有色金屬爭論總院等1970年就開頭了彩電熒光粉的研制。1973年國家開頭組織全國的彩電大會戰(zhàn)，參與等國內(nèi)主要的爭論院所、高校和工廠。1980年我國從日本日立公司引進彩電顯像管生產(chǎn)線，并配套從日本化成公司引進彩電90年月初，北京化工廠和上海躍龍有色金屬也分別建成了彩電熒光粉廠產(chǎn)量正在逐年遞增，2023年產(chǎn)量約1000t，2023年產(chǎn)量約1200t。除了配套滿足咸陽彩虹集團、北京松下顯像管廠及上海水顯像管廠外，還漸漸應用到其他外資、合資企業(yè)中。202350001500t。因此，國內(nèi)的熒光粉還是不能滿足國內(nèi)彩電的生產(chǎn)，需要從國外進口彩電熒光粉。2023年我國還生產(chǎn)顯示器40002023年我國生產(chǎn)CRT背投彩電70多萬臺，這些背投彩電所用的投影管及其熒光粉主要依靠進口。很難推斷哪種顯示方式肯定替代另一種顯示方式成為下一代彩電和顯示器的惟一或最主要的顯示方式。一般CRT彩電和顯示器(包括所謂的“純平”和“高亮”)普遍被認為無法滿足高清楚度、數(shù)字化、平板化的要求，最終將要退出主流市場。但由于技術的成熟、市場的認同以及價格的優(yōu)勢，CRT還將在較長的時期內(nèi)存在，并取得肯定的進展，例如，在我國2023年CRT202330%多?？梢哉f在將來幾年內(nèi)，稀土發(fā)光材料在顯示領域中的主要市場還是在CRT，有關廠家和研發(fā)單位不應放棄CRT條件的單位還應組織力氣開發(fā)CRT2023年全世界共生產(chǎn)彩電CRT1.5億支，顯示器用CRT80005500t，其中稀土紅色熒光粉約1800t。目前顯示器生產(chǎn)的重心正在向液晶顯示器(LCD)轉(zhuǎn)移，估量2023年LCD產(chǎn)量與CRT產(chǎn)量根本持平(6000萬臺)，20232023年將要削減。但隨著25英寸以上CRT電視機生產(chǎn)的增長，20232023年要有所增長?？傮w來說，2023CRT2023年根本持平。2 3 3 5 12 2 一般CRT的兩大弱點是：1、屏幕做不大；2、無法做薄。相對一般CRT而言，CRT背投具有屏幕大、機體薄的優(yōu)點，最近幾年得到了較大的進展。據(jù)推測，2023年我國CRT背投的市場規(guī)模將達120萬臺－150萬臺。因此，熒光粉的用量也將有較大增長。背投彩電所用的投影管中紅色熒光粉為YO:Eu，綠色熒光粉為Y(Al,Ga)O :Tb或YSiO:Tb。這三種熒光粉均為稀土熒光粉國內(nèi)多家單位正在組織力氣開發(fā)投影管用熒光粉信任投影管用熒光粉肯定會隨著我國投影管技術的進展而進展。我國CRT背投彩電上用的投影管和2 3 3 5 12 2 等離子平板顯示(PDP)具有屏幕大、視角寬、響應快、機體薄、質(zhì)量輕等顯著優(yōu)點，被2023年我國彩電市場2023年全球消耗PDP熒光粉45t，即生產(chǎn)等90萬臺。據(jù)推測，2023400萬臺，熒光粉用量達200tPDP(Y,Gd)BO3:Eu或Y2O3:Eu，藍色熒光粉為BaMgAl10O17:Eu2+。但商用的PDP熒光粉還存在很多缺點，需要進一步改進。日本在PDP熒光粉的爭論開發(fā)和應用中處于世界領先水平。國內(nèi)也有多家單位在從事PDP用熒光材料的爭論開發(fā)。在原國家計委材料專項的支持下，北京有色金屬爭論總院稀土材料國家工程爭論中心等單位于1999年開頭進展PDP熒光粉產(chǎn)業(yè)化前期粉的水平格外接近。液晶顯示器(LCD)具有區(qū)分率高、機體薄、質(zhì)量輕、功率小等突出優(yōu)點，已成為平板顯示領域的佼佼者，近年來，進展速度格外快。依據(jù)DisPlaySearch公司調(diào)查，2023年世界LCD3000202360002023年世界LCD131萬臺，2023369萬臺，因此在大屏幕高清楚度彩電方面，LCD有可能成為PDP的強有力的競爭對手。LCD本身不用熒光粉，但由于不能主動發(fā)光，LCD需要用到背光源。其背光源需要用到大量的稀土熒光粉。場放射顯示(FED)是與CRT最為接近的一種平板顯示方式，同屬陰極射線發(fā)光，因此，有專家認為FED是一種格外有潛力的顯示技術。與CRT相比，F(xiàn)ED是在低電壓大電流下工作，傳統(tǒng)的CRT熒光粉用在FED上會消滅很多問題。目前在FED器件上，除了紅粉連續(xù)使用Y2O3:EuY2O2S:Eu等稀土熒光粉外，綠粉和藍粉也傾向于使用稀土熒光粉。有機電致發(fā)光顯示屏(OLED)是一種興的平板顯示技術。與LCD相比，具有視角大、響應快、亮度高、厚度薄、抗震性好、工作溫度范圍寬、本錢低、安全性好、可做成柔性軟2023年全球OLED2023萬美元左右，20238000萬美元，估量OLED的年均增長率超過200%。我國有多所大學、爭論單位及公司正在涉足OLED的爭論和開發(fā)。我國從事OLED研發(fā)的人員大多數(shù)原來是從事材料或化學方面爭論的，在器件方面我國尤為薄弱。稀土已在OLED方面顯示出一些優(yōu)異的性能，因此，OLED有可能成為稀土的一個重要的應用領域。由以上分析可知，稀土發(fā)光材料在顯示器方面的主要應用領域在將來5年—10年內(nèi)將主要集中在一般CRT彩電和顯示器、背投彩電、PDP、FED及OLED等方面。我國在顯示用稀土發(fā)光材料方面進展方向為：(1)要提高一般CRT彩電熒光粉的質(zhì)量，擴大產(chǎn)量，爭取完全滿足國內(nèi)市場，并有較大出口；(2)要努力開發(fā)CRT顯示器用的熒光粉，此類熒光粉近1500t左右的規(guī)模，我國在此類熒光粉的市場份額微?。?3)要快速開發(fā)投影(4)PDP、FEDOLED等型彩電和顯示器用的發(fā)光材料，爭取在這些發(fā)光材料的市場中占有較大份額1973年荷蘭科學家首先制造了燈用稀土三基色熒光粉。用稀土三基色熒光粉制造的熒光燈不僅在發(fā)光效率上較以前的一般照明光源有極大的提高率和顯色性上不能統(tǒng)一的缺點。一般白熾燈和鹵鎢燈的顯色指數(shù)最高(100)，但其發(fā)光效率太低，就目前水平而言，一般白熾燈的發(fā)光效率可達20lm/W，鹵鎢燈可達25lm/W，與目前大功率緊湊型稀土三基色熒光燈的1001m/W相差甚遠；一般鹵粉熒光燈的光效已達751m/W－801m/W，較一般白熾燈有較大提高，但其顯色指數(shù)不到60，顯色性太差，稀土熒95以上，常用的稀土熒光燈的顯色指數(shù)都到達80以上。經(jīng)過30年的進展，稀土發(fā)光材料在照明領域的應用，已經(jīng)從一般的室內(nèi)照明進展到道路照明、廣場照明、景觀照明及各種特別照明等照明領域的眾多方面。我國從70年月中期就1976年就開頭爭論燈用稀土三基色熒光粉，80年月就開頭應用于實際生產(chǎn)中?，F(xiàn)在我國已有不同規(guī)模的燈用稀土熒光粉廠約20國際競爭。2023年全球生產(chǎn)一般照明熒光燈用稀土熒光粉約2023t，其中我國生產(chǎn)約800t，占40%。利用我國的稀土資源優(yōu)勢和勞動力優(yōu)勢，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，我國應當占據(jù)土熒光燈還將會有較大幅度的增長。土，以提高顯色性和發(fā)光效率。另外，重氮復印、絲網(wǎng)印刷、保健、誘蚊、促進動植物生長人工光源等各種特別用途的光源中都需要用到較多的稀土發(fā)光材料。如前所述的LCD顯示器和彩電中用到的冷陰極熒光燈背景光源中也需要用到稀土三基色熒光粉的稀土發(fā)光材料全球每年都有數(shù)百噸的應用規(guī)模。有些光源的用量還有顯著增加的趨勢，如金屬鹵化物燈和LCD背光源。北京有色金屬爭論總院從事金屬鹵化物燈用復合稀土鹵化物的30年的歷史，現(xiàn)己能制備多種用途、多種規(guī)格的鹵化物塊材和丸粒，產(chǎn)品的性能到達或接近國外水平，批量供給給國內(nèi)80%以上的金屬鹵化物燈制造企業(yè)。近年來，在照明領域最引人關注的大事是半導體照明的興起。90年月中期日本日亞化學公司的Nakamura(LED)的關鍵技術，并由此開發(fā)出以熒光材料掩蓋藍光LED產(chǎn)生白光光源的設計。半導體照明之所以引人注目，10大優(yōu)點：(1)完全無汞，真正的綠色照明；(2)壽命超長，可達10萬小時；(3)100lm/W；(4)全固態(tài)照明，抗惡劣環(huán)境；(5)構造簡潔；(6)體積??；(7)質(zhì)量輕；(8)響應快；(9)工作電壓低；(10)抗震性及安全性好。日亞化學最早的白光LED的專利都是藍光LED激發(fā)黃色YAG熒光粉發(fā)出白光的。后來，人們又開發(fā)出以藍光LED激發(fā)綠色和紅色熒光粉，紅、綠、藍混合形成白光的設計。隨著紫光或紫外LEDLED激發(fā)三基色熒光粉而發(fā)白光的2023年6月分別在韓國慶州的第五屆中韓雙邊材料學術研討會和北京的第四屆國際稀土爭論與應用學術研討會上首先報告了可能應用于紫光及紫外光激發(fā)的白光LED的稀土三基色熒光粉的組成。1980年就研制出了用于飛點掃描儀的YAG4年又對該熒光粉進展了改進，并成功地應用于藍光激發(fā)的白光LED中?，F(xiàn)在己形成了小批量的系列白光LED用YAG熒光粉產(chǎn)品，供給全國多家白光LED器件生產(chǎn)廠家，并遠銷美國、韓國和中國臺灣等1999年和2023年進展藍光激發(fā)的白光LED用熒光材LED由于紫光和紫外光的能量比藍光的能量高，有望使白光LED以在更大范圍內(nèi)變化的白光LED產(chǎn)品。基于這些考慮，我們很快就開頭了紫光及紫外光激發(fā)的白光LED2023年6月報道了爭論結(jié)果。最近通過初步的陽離子摻雜和陰離子替位試驗，覺察這些熒光粉在370nm－410nm范圍內(nèi)的吸取能夠得到進一步的增加。目前世界各國和大公司都在進展長遠規(guī)劃，開發(fā)半導體照明技術。日本2023年的目標是1201m/W20231501m/W。我國有關機構也在制訂國家和地方的半導體照明技術進展規(guī)劃2023年的北京奧運會上真正廣泛的