我国灯用稀土三基色荧光粉行业发展的机遇与挑战(二)

2010-11-04

光之魂(二)

作者:吴虹

四、发展稀土三基色荧光粉行业的思考

  经济粗放增长和出口政策导向是造成经济失衡的关键问题。在剧烈的市场竞争中,必须不断改善市场经济运作机制,充分发挥市场在资源配置中的基石作用。要 从产业源头抓起,强化标准化管理,提高灯用稀土荧光粉,稀土节能荧光灯的标准和准入门槛,全面实施整个系统的生产许可证和市场准入制度。
   利胜电光源(厦门)有限公司于1994年创新开发生产了无桥W型稀土三基色节能荧光灯管和中心排气技术。这一重大突破从根本上解决了国际上对紧凑型荧 光灯管的接桥专利纠纷问题,获得了自己的知识产权,在国际市场畅通无阻,结束了我国紧凑型节能荧光灯无中国品牌的历史。在欧盟对我国紧凑型节能荧光灯反倾 销案调查中,厦门利胜公司是唯一一家反倾销税为零的中国企业。值得一提的是利胜公司从科研、开发、生产、应用,始终以人为本,注重清洁生产、以环保、节 能、安全、节材的方式制造环保、节能荧光灯,也是我国唯一回收废弃紧凑型荧光灯的企业。
   厦门轻工集团投资18亿元,位于环东海域,打造通士达节能光源制造基地。采用美国通用T5荧光灯生产线,年产5000万支,寿命长达3万小时;6条玻 璃窑炉,年产3.2万吨灯用玻璃管;年产500吨灯用稀土荧光粉,其中分别有直管型荧光灯用稀土三基色荧光粉、紧凑型节能荧光灯用稀土三基色荧光粉、白光 LED用荧光粉。规划年产5000万支T5荧光灯,4.5亿支紧凑型荧光灯,并投资2000多万引进国际先进的汞处理及粉体回收的设备,解决废管和灯管寿 终后的回收处理。
   2007年3月9日结束的欧盟春季首脑会议已达成终结“白炽灯时代”协议。于2009年以前在个人家庭中逐步淘汰。同时也标志着欧盟对我国紧凑型节能 荧光灯反倾销调查告终,将一去不复返,在过去的5年中,由于对我国紧凑型节能荧光灯的反倾销调查,欧盟4亿多消费者多花了25%的钱。据悉,欧盟已计划在 超过一年的时间内逐步取消对中国生产的节能荧光灯增收66%的反倾销关税,给我国绿色环保产业带来了生机。据有关人士透露,我国将出台对选用紧凑型节能荧 光灯消费者给予相应补贴的政策,对产业的发展又带来了新的挑战和机遇。从T4-16W环形荧光灯后又不断自主创新开发了W型无桥紧凑荧光灯、双U、三U紧 凑型荧光灯、T2、T3、T5紧凑型荧光灯、螺旋型冷阴极荧光灯、方型荧光灯、球型荧光灯、超小型平面荧光灯等产品虽发源于中国,而又从中国创造变为中国 制造,受到品牌和市场的限制,因不重视知识产权保护而失去了自主权。拥有自己品牌的利胜电光源(厦门)有限公司,则以环保、节能为主旋律,创意点亮精彩人 生,采用自主发明的“无桥”中心排气和低汞量核心工艺技术。
   上海比华生态电子技术有限公司研制开发生产的环保节能型内含电子镇流器灯座系列产品,电子——灯具(饰)——光源为一体的优化组合,使灯具、灯饰更实 用、更紧凑、更环保、更节能、更时尚,它解决因灯管寿终而造成不必要遗弃的塑料外壳及电子器件。塑件、电子垃圾的增加而带来的二次污染,他们的技术创新进 一步提高了产品的利用价值和性价比。
   杭州远方光电信息有限公司是一家高科技民营企业,先后承担了国家科技部863项目和国家有关标准起草、审定等工作,并出色完成国家多项重大科技功关项 目。主要的研究成果和相关产品已被美国ETL国际认证实验室,PHILIPS、GE、OSRAM、SIEMENS、TOSHIBA、PANASONIC等 跨国企业所采用。PMS-700光生物安全紫外泄漏光谱分析系统,填补国内空白,创世界品牌。最近,远方公司创新开拓了双镜双探分布光度测试技术和装备, 得到了国际上的肯定和赞同。
   上海力兹照明电气有限公司集国内外高频电子镇流器设计、制造生产和专业测试技术,日前开发生产了高频基准恒流源,国标荧光灯管启动特性试验仪,荧光灯 高频电性能综合测试分析系统,组合式测试系统能一步法精确测试和记录荧光灯在高频工作状态下的温度、时间、频率、管压、管流、启动特性、发光效率……全息 显示和信息处理技术,并能综合分析各项性能技术指标,满足于高频荧光灯和高频电子镇流器的研究、生产、应用和配套的需要,有利于产品的标准化设计和应用市 场的规范。

五、世界及我国荧光灯的新发展

1.  高光效、高显色节能荧光灯
   为进一步提高窄带稀土三基色荧光粉的显色性,达到光效、光色、显色性、寿命的统一,增加发射波长480nm~520nm及大于620nm的组份制成多 组分荧光粉,制成5500k色温荧光灯后显色指数达90以上。不同组份比例的高显色荧光粉及所对应的发光颜色、主峰波长情况如表7所示。

表 7  不同组份比例的高显色荧光粉的主要性能

荧光粉组份

重量百分比

发光颜色

主峰波长

BaMgAl 10 O 17 :Eu

5%

蓝色

450nm

2SrO·0.846P 2 O·0.16B 2 O 3 :Eu

40%

蓝绿

480nm

(Ce,Tb)MgAl 11 O 19

18%

绿色

541nm

Y 2 O 3 :Eu

24%

红色

611nm

(SrMg) 3 (PO 4 ) 2 :Sn

13%

红色

>620nm

  一则可减少稀土氧化物的用量,二则可提高荧光灯的显色指数,虽略损失了5%-10%的光效,但可节电60%,从而整体上提高了照明光源的质量及荧光粉和灯管的性能价格比。
   普通荧光灯Ra>70,稀土三基色荧光灯Ra>80,高显色节能荧光灯>90,全光谱荧光灯>96。在显色性高的照明光源下 视物色彩逼真,彩色还原真实性强,观察精细物体及文字分辨率高,在同样的照度下视物清晰,给人带来安全和舒适感,缓解视觉疲劳,有益于身心健康,可保护视 力,提高学习和工作效率。
   我国长期展开新型灯用稀土荧光粉开发应用的复旦大学化学系、江门科恒实业有限责任公司、苏州新纪元荧光材料有限公司、杭州大明荧光材料有限公司、常熟 江南荧光材料有限公司、常熟亚太荧光材料有限公司等已相继推出了高显色等用稀土多组份荧光粉和全光谱灯用稀土多组份荧光粉。该类高显色和全光谱荧光灯管已 在上海力兹照明电气有限公司、横店得邦电子有限公司、浙江晨辉照明有限公司、利胜电光源(厦门)有限公司、广东雪莱特光电科技股份有限公司、苏州银光照明 电器有限公司、豪迈照明科技有限公司、高迅光电科技有限公司等推出,并已逐渐被客户所接受。
2.  隔紫外线的灯具和无紫光源
   眼睛是对紫外线最为敏感的部位,实验表明,波长为230nm的紫外线易被角膜上皮吸收,波长为280nm的紫外线对角膜损伤力最大。波长为290~400nm的近紫外线能对晶状体造成损伤,是老年性白内障的致病因素之一。
   华东理工大学为解决荧光灯管紫外线辐射问题,通过与横店得邦电子有限公司、浙江三友电子有限公司、上海振欣电子工程有限公司等单位的通力合作,研制开 发了HL-TTO-25紫外吸收纳米材料。试验样品经国家电光源产品质量监督检验中心(上海)测试,证实该材料对紫外线辐射的吸收效果明显,使紧凑型荧光 灯光管的光通维持率(4000h)达到90%以上。
3. T5 稀土三基色荧光灯
   细管径直管形稀土三基色荧光灯T8(Φ25.4mm、32W)和T5(Φ16mm、28W)光效可达93—104lm/W,比普通T12粗管径(Φ38mm、40W)光效高60~80%,而且寿命长(16000h以上),显色性好(Ra>80), 而紧凑型荧光灯主要是取代部分白炽灯泡,白炽灯泡(10W~200W)光效仅为7.3~25lm/w,而紧凑型荧光灯(5~55W)光效可达44~87 lm/w。据实际考核功率大于55W的紧凑型荧光灯与直管形稀土三基色荧光灯相比,光效和系统效率反而降低,得不偿失。因此,不宜做超大功率的紧凑型荧光灯。
4.  造就一个和谐、舒适的生态光环境的各种荧光灯
   人造光源模拟自然光色,可采用LED、冷阴极荧光灯或热阴极荧光灯通过数码电路控制方式,从调光—调色(色温),从2700K~6400K,连续调色 和调光为一体的智能化照明技术,如用三支不同功率稀土单色或不同色温的环型荧光灯,为同心圆、分别以22W绿色环型荧光灯、32W红色环型荧光灯、40W 蓝色环型荧光灯,组合成一环型组合灯具,通过数码电子控制和光学处理,使人们能享受大千世界的自然光色。
   如飞利浦照明目前推出的SAVIO系列灯具,可以实现自然变化效果的照明环境,个性化照明充满了灵活性,让人们可根据不同的心情或作业需要来调节照度和色温;自然动态照明系统,使照明空间动中有静,静中有动,体现自然、安全、舒适、和谐的照明空间感受。

六、稀土发光材料在 LED 光源中的应用新进展

  LED光源从点到线,从线到面、从动态到静态、从显示到照明,PN结发光二极管光电特性,随着温度的上升,光效下降而必须解决发光效率、色漂移、光 色、显色指数、均匀度、热平衡等问题,尤其是二次布光以及照明灯具的重新设计,白光LED应用的性能价格比和人文观念的转变问题,解决散热问题,是当前大 功率白光LED用于照明的所用解决的课题难点。LED荧光粉技术领域中大家所关心的主要是有蓝芯片激活的黄色和红色荧光粉及UVLED用紫外激发红色、绿 色、蓝色、橙色等多色荧光粉。
   目前对于用氮化镓蓝光芯片激发的LED荧光粉主要是稀土激活的石榴石型或稀土激活的铝酸盐、硅酸盐等,用于紫外激发的LED荧光粉同样离不开稀土材料。
   LED荧光粉的制造技术和专利申请,总量的排名依次:日本、中国、美国、中国台湾地区、德国、韩国、荷兰、英国、澳大利亚,我国的名次为第二和第四,所用的荧光粉材料主要涉及稀土或铜铝锰等激活的硫化物及氮氧化物。
   我国地域辽阔,大部分地区太阳辐射资源丰富,据考评资料表明我国总面积2/3的地区年日照达2000h以上,与其它能源相比较其本身不存在任何污染, 也不会因使用而产生其它污染物,是典型的“清洁能源”。同时使用太阳能光伏电池也能达到弥补电力供给不足、保护环境、节约能源的目的,目前越来越多的国家 开始实行各自的“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的“新动力”是本世纪各国努力发展的目标。
   近年来,由于石油、煤、电等传统能源日趋紧张,大气污染严重,二氧化碳含量超标,地球气候变暖,海平面上升,发达国家和地区正在推动新能源和再生能 源,太阳能、风能等新型产业正在崛起。预计到2030年,光伏发电在世界的总发电量中将占到5%~20%,到本世纪中叶光伏发电将成为世界能源的支柱。
   自2004年投资6600万元,在深圳国际国林花卉博览园内建成发电总装机容量达1兆瓦的太阳能电站。该电站与市电直接并网,迄今为止已发电200多 万度,供园内使用。由上海市电力公司、上海市电力设计院、上海交通大学近期共同建立了联合设计、建造上海交通大学风雨操场太阳能发电站,总装机容量达 1.1兆瓦,为上海建造太阳能光伏发电示范点,如果运作成功还将在世博园内建造更大的太阳能光伏发电站。日前,我国最大的高倍兆瓦级聚光型(CPV)功率 为10兆瓦的太阳能并网电站在四川西昌开建,预计将于2009年底完成。

七、发展稀土绿色照明任重道远

     当前我国的经济增长方式还没有完全摆脱粗放、原始、落后的状况。目前过热过快的发展灯用稀土三基色荧光粉和节能荧光灯,使得高能耗和高污染的生产转移 到我国。随着“中国制造”走向世界,消耗了大量的宝贵资源和能源,并破坏了生态环境。从稀土矿、稀土分离、稀土氧化物、稀土荧光粉到各种稀土荧光灯,除宝 贵的稀土资源外,还耗用了大量化工原材料、水、电能和热能。在灯用稀土三基色荧光粉的合成过程中,大部分采用高能耗的固相反应。生产节能荧光灯的玻管材料 的窑炉和节能荧光灯的热加工生产,能耗巨大。迄今为止,大部分节能荧光灯的生产还停留在粗放型生产方式。整个系统的节能减排形势相当严峻。
   制灯、制粉企业流动资金过多,运转周期长,使投入产出比高,从产业源头到市场循环不畅,行业三角债严重,对企业发展产生了负面影响,使整个系统面临严重失控的危险。
   对于质量与市场的问题,全国稀土荧光粉、灯协作网先后召开过六次座谈会,但缺少宏观调控和市场调节的有机结合。要充分发挥市场机制的作用,更大程度地发挥资源配置的基础性作用,通过市场优胜劣汰和产业良性循环,促进经济增长方式的根本转变。
   国内市场价格和产品质量的无序、混乱状况虽然有所改善,但产品质量检验和监督乏力。由于目前国内制定的是推荐标准,尚难以实施监督管理。有的工厂工艺陈旧,设备简陋,无检测手段、但还在照样生产,能耗高、效率低、产品一致性差肯定造成资源和资金浪费。
   国外著名电光源制造商纷纷把生产基地转移到中国,在中国制造而中国品牌甚少。据统计去年我国的紧凑型节能灯出口量已经达到17亿支,同比增长60%。如何真正把稀土资源优势转化为经济优势,该加以深思。
   减少稀土氧化物出口,保障我国稀土新材料开发应用,以深加工高附加值应用产品进入国内、国际市场,建立资源安全保障体系,首先从源头抓起,提高灯用稀 土和非稀土氧化物的技术指标,有条件借鉴钇铕共沉淀,展开镧、铈、铽及镧、铈、铽、铝共沉淀等的深加工产品,为制粉企业提供优越的上游原料。
   政府有关部门应进一步发挥宏观调控的职能,指导市场资源配置,全面实施生产许可证、准入证制度,扶持通过国家认证的优质产品,科学制定标准法规,完善 产业政策,综合运用物价财税政策,通过经济手段,配置稀土氧化物额度,提高产品准入门槛,不仅对制粉企业实行配额,而且要统筹好对制灯厂的配额,抓住两 头,互相牵制、互相促进、协调发展。
   国际和国内两大联盟的挑战、竞争、互补和联合,促进了我国电光源产业和相关材料业的发展。电力、电子、光电子行业系统工程的优化组合和强强联合,推动了行业的整合重组和协调发展。
   以科学发展观激励科技创新机制,促进产品标准化、国际化,采用先进的电光源产品测试技术,发展卓越的生产技术工艺和科学的经济技术管理,使产品实现从量变到质变的跃迁,从中国制造走向中国创造,是发展我国绿色照明光源产业的必由之路。
   让我们共同建设和谐文化,增强社会创造活力,推动社会建设与经济建设,文化建设共同发展,把自主创新和品牌战略有机地结合起来,变贴洋牌为创民族品牌,从秦川文化、华夏品牌到世界品牌

 

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