照明用稀土发光材料的发展现状与趋势

照明用稀土发光材料的进呈现状与趋势(之一)发光(荧光)是物质将其内部以某种方式吸取的能量转化为物体热辐射之外的一种非平衡辐射的过程，又称为“冷光”，这种辐射的持续时间要超过光的振动周期。在肯定的激发素，这些发光材料都统称为稀土发光材料。自从1964年高效稀土红色荧光粉问世以来，稀土发光材料经过近40年的快速进展，己成益重要的作用。20231211日，我国正式参加世界贸易组织(WTO)，成为其第143个成员。参加世界贸易组织，对我国的信息和照明产业，以及稀土发光材料的进展将产生深远的影响，既带来机遇，也使我们面临挑战。1、显示用稀土发光材料的进呈现状与趋势20世纪601964年，YVO4:EuY2O3:Eu红色荧光粉被1968年又发Y2O2S:Eu红色荧光粉。直到今日，阴极射线管(CRT)彩电和显示器上的红色荧光粉主要还是Y2O2S:EuY2O3:Eu。我国比较集中的稀土发光材料的争论和开发起始于70年月。北京有色金属争论总院等1970年就开头了彩电荧光粉的研制。1973年国家开头组织全国的彩电大会战，参与等国内主要的争论院所、高校和工厂。1980年我国从日本日立公司引进彩电显像管生产线，并配套从日本化成公司引进彩电90年月初，北京化工厂和上海跃龙有色金属也分别建成了彩电荧光粉厂产量正在逐年递增，2023年产量约1000t，2023年产量约1200t。除了配套满足咸阳彩虹集团、北京松下显像管厂及上海水显像管厂外，还渐渐应用到其他外资、合资企业中。202350001500t。因此，国内的荧光粉还是不能满足国内彩电的生产，需要从国外进口彩电荧光粉。2023年我国还生产显示器40002023年我国生产CRT背投彩电70多万台，这些背投彩电所用的投影管及其荧光粉主要依靠进口。很难推断哪种显示方式肯定替代另一种显示方式成为下一代彩电和显示器的惟一或最主要的显示方式。一般CRT彩电和显示器(包括所谓的“纯平”和“高亮”)普遍被认为无法满足高清楚度、数字化、平板化的要求，最终将要退出主流市场。但由于技术的成熟、市场的认同以及价格的优势，CRT还将在较长的时期内存在，并取得肯定的进展，例如，在我国2023年CRT202330%多。可以说在将来几年内，稀土发光材料在显示领域中的主要市场还是在CRT，有关厂家和研发单位不应放弃CRT条件的单位还应组织力气开发CRT2023年全世界共生产彩电CRT1.5亿支，显示器用CRT80005500t，其中稀土红色荧光粉约1800t。目前显示器生产的重心正在向液晶显示器(LCD)转移，估量2023年LCD产量与CRT产量根本持平(6000万台)，20232023年将要削减。但随着25英寸以上CRT电视机生产的增长，20232023年要有所增长。总体来说，2023CRT2023年根本持平。2 3 3 5 12 2 一般CRT的两大弱点是：1、屏幕做不大；2、无法做薄。相对一般CRT而言，CRT背投具有屏幕大、机体薄的优点，最近几年得到了较大的进展。据推测，2023年我国CRT背投的市场规模将达120万台－150万台。因此，荧光粉的用量也将有较大增长。背投彩电所用的投影管中红色荧光粉为YO:Eu，绿色荧光粉为Y(Al,Ga)O :Tb或YSiO:Tb。这三种荧光粉均为稀土荧光粉国内多家单位正在组织力气开发投影管用荧光粉信任投影管用荧光粉肯定会随着我国投影管技术的进展而进展。我国CRT背投彩电上用的投影管和2 3 3 5 12 2 等离子平板显示(PDP)具有屏幕大、视角宽、响应快、机体薄、质量轻等显著优点，被2023年我国彩电市场2023年全球消耗PDP荧光粉45t，即生产等90万台。据推测，2023400万台，荧光粉用量达200tPDP(Y,Gd)BO3:Eu或Y2O3:Eu，蓝色荧光粉为BaMgAl10O17:Eu2+。但商用的PDP荧光粉还存在很多缺点，需要进一步改进。日本在PDP荧光粉的争论开发和应用中处于世界领先水平。国内也有多家单位在从事PDP用荧光材料的争论开发。在原国家计委材料专项的支持下，北京有色金属争论总院稀土材料国家工程争论中心等单位于1999年开头进展PDP荧光粉产业化前期粉的水平格外接近。液晶显示器(LCD)具有区分率高、机体薄、质量轻、功率小等突出优点，已成为平板显示领域的佼佼者，近年来，进展速度格外快。依据DisPlaySearch公司调查，2023年世界LCD3000202360002023年世界LCD131万台，2023369万台，因此在大屏幕高清楚度彩电方面，LCD有可能成为PDP的强有力的竞争对手。LCD本身不用荧光粉，但由于不能主动发光，LCD需要用到背光源。其背光源需要用到大量的稀土荧光粉。场放射显示(FED)是与CRT最为接近的一种平板显示方式，同属阴极射线发光，因此，有专家认为FED是一种格外有潜力的显示技术。与CRT相比，FED是在低电压大电流下工作，传统的CRT荧光粉用在FED上会消灭很多问题。目前在FED器件上，除了红粉连续使用Y2O3:EuY2O2S:Eu等稀土荧光粉外，绿粉和蓝粉也倾向于使用稀土荧光粉。有机电致发光显示屏(OLED)是一种兴的平板显示技术。与LCD相比，具有视角大、响应快、亮度高、厚度薄、抗震性好、工作温度范围宽、本钱低、安全性好、可做成柔性软2023年全球OLED2023万美元左右，20238000万美元，估量OLED的年均增长率超过200%。我国有多所大学、争论单位及公司正在涉足OLED的争论和开发。我国从事OLED研发的人员大多数原来是从事材料或化学方面争论的，在器件方面我国尤为薄弱。稀土已在OLED方面显示出一些优异的性能，因此，OLED有可能成为稀土的一个重要的应用领域。由以上分析可知，稀土发光材料在显示器方面的主要应用领域在将来5年—10年内将主要集中在一般CRT彩电和显示器、背投彩电、PDP、FED及OLED等方面。我国在显示用稀土发光材料方面进展方向为：(1)要提高一般CRT彩电荧光粉的质量，扩大产量，争取完全满足国内市场，并有较大出口；(2)要努力开发CRT显示器用的荧光粉，此类荧光粉近1500t左右的规模，我国在此类荧光粉的市场份额微小；(3)要快速开发投影(4)PDP、FEDOLED等型彩电和显示器用的发光材料，争取在这些发光材料的市场中占有较大份额1973年荷兰科学家首先制造了灯用稀土三基色荧光粉。用稀土三基色荧光粉制造的荧光灯不仅在发光效率上较以前的一般照明光源有极大的提高率和显色性上不能统一的缺点。一般白炽灯和卤钨灯的显色指数最高(100)，但其发光效率太低，就目前水平而言，一般白炽灯的发光效率可达20lm/W，卤钨灯可达25lm/W，与目前大功率紧凑型稀土三基色荧光灯的1001m/W相差甚远；一般卤粉荧光灯的光效已达751m/W－801m/W，较一般白炽灯有较大提高，但其显色指数不到60，显色性太差，稀土荧95以上，常用的稀土荧光灯的显色指数都到达80以上。经过30年的进展，稀土发光材料在照明领域的应用，已经从一般的室内照明进展到道路照明、广场照明、景观照明及各种特别照明等照明领域的众多方面。我国从70年月中期就1976年就开头争论灯用稀土三基色荧光粉，80年月就开头应用于实际生产中。现在我国已有不同规模的灯用稀土荧光粉厂约20国际竞争。2023年全球生产一般照明荧光灯用稀土荧光粉约2023t，其中我国生产约800t，占40%。利用我国的稀土资源优势和劳动力优势，努力提高产品质量，我国应当占据土荧光灯还将会有较大幅度的增长。土，以提高显色性和发光效率。另外，重氮复印、丝网印刷、保健、诱蚊、促进动植物生长人工光源等各种特别用途的光源中都需要用到较多的稀土发光材料。如前所述的LCD显示器和彩电中用到的冷阴极荧光灯背景光源中也需要用到稀土三基色荧光粉的稀土发光材料全球每年都有数百吨的应用规模。有些光源的用量还有显著增加的趋势，如金属卤化物灯和LCD背光源。北京有色金属争论总院从事金属卤化物灯用复合稀土卤化物的30年的历史，现己能制备多种用途、多种规格的卤化物块材和丸粒，产品的性能到达或接近国外水平，批量供给给国内80%以上的金属卤化物灯制造企业。近年来，在照明领域最引人关注的大事是半导体照明的兴起。90年月中期日本日亚化学公司的Nakamura(LED)的关键技术，并由此开发出以荧光材料掩盖蓝光LED产生白光光源的设计。半导体照明之所以引人注目，10大优点：(1)完全无汞，真正的绿色照明；(2)寿命超长，可达10万小时；(3)100lm/W；(4)全固态照明，抗恶劣环境；(5)构造简洁；(6)体积小；(7)质量轻；(8)响应快；(9)工作电压低；(10)抗震性及安全性好。日亚化学最早的白光LED的专利都是蓝光LED激发黄色YAG荧光粉发出白光的。后来，人们又开发出以蓝光LED激发绿色和红色荧光粉，红、绿、蓝混合形成白光的设计。随着紫光或紫外LEDLED激发三基色荧光粉而发白光的2023年6月分别在韩国庆州的第五届中韩双边材料学术研讨会和北京的第四届国际稀土争论与应用学术研讨会上首先报告了可能应用于紫光及紫外光激发的白光LED的稀土三基色荧光粉的组成。1980年就研制出了用于飞点扫描仪的YAG4年又对该荧光粉进展了改进，并成功地应用于蓝光激发的白光LED中。现在己形成了小批量的系列白光LED用YAG荧光粉产品，供给全国多家白光LED器件生产厂家，并远销美国、韩国和中国台湾等1999年和2023年进展蓝光激发的白光LED用荧光材LED由于紫光和紫外光的能量比蓝光的能量高，有望使白光LED以在更大范围内变化的白光LED产品。基于这些考虑，我们很快就开头了紫光及紫外光激发的白光LED2023年6月报道了争论结果。最近通过初步的阳离子掺杂和阴离子替位试验，觉察这些荧光粉在370nm－410nm范围内的吸取能够得到进一步的增加。目前世界各国和大公司都在进展长远规划，开发半导体照明技术。日本2023年的目标是1201m/W20231501m/W。我国有关机构也在制订国家和地方的半导体照明技术进展规划2023年的北京奥运会上真正广泛的