＊劉 哲

（內(nèi)蒙古稀土功能材料創(chuàng)新中心有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 014060）

結(jié)合21世紀(jì)的技術(shù)研究做分析可知固體白光LED照明會成為21世紀(jì)的新一代節(jié)能光源，所以深入研究固體白光LED照明是有顯著現(xiàn)實意義的。就固體白光LED照明的研究結(jié)果來看，白光發(fā)射目標(biāo)要實現(xiàn)的重要途徑之一是利用稀土發(fā)光材料的熒光轉(zhuǎn)換技術(shù)。從現(xiàn)階段掌握的資料分析來看，稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明中所發(fā)揮的價值是巨大的，所以研究稀土發(fā)光材料的具體特點，討論分析其在固體白光LED照明的具體應(yīng)用，并總結(jié)稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢，這對于更好的開發(fā)和利用稀土發(fā)光材料，更好的發(fā)展固體白光LED照明產(chǎn)業(yè)有突出現(xiàn)實價值。

1.稀土發(fā)光材料的發(fā)光特性

稀土發(fā)光材料之所以能夠在固體白光LED照明中被廣泛使用，主要是因為其存在著發(fā)光特性。結(jié)合目前的研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，可知稀土之所以會發(fā)光主要是因為稀土4f電子會在不同的能級躍出。受激發(fā)方式的差異性影響，稀土的發(fā)光區(qū)可以分為光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、放射性發(fā)光、X射線發(fā)光、摩擦發(fā)光、化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光等。對稀土發(fā)光進(jìn)行分析可知其具有吸收能力強(qiáng)和轉(zhuǎn)換效率高兩大特點，因為兩大特點的存在，稀土材料可以發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別是在可見光區(qū)的OFweek半導(dǎo)體照明中具有非常強(qiáng)的發(fā)射能力?，F(xiàn)如今，基于稀土材料的發(fā)光特性，其在顯示顯像、新光源以及X射線增光屏等方面有著比較廣泛的利用。

實驗表明稀土發(fā)光材料的熒光壽命能夠從納秒到毫秒，能夠達(dá)到6個數(shù)量級，且其化學(xué)性能與物理性能均存在穩(wěn)定性[1]。此外，其可以耐受高溫，能夠承受大功率的電子束。正是因為稀土發(fā)光材料的性能比較優(yōu)異，所以稀土材料成為了探尋高技術(shù)材料的主要研究對象?，F(xiàn)如今，在科學(xué)研究不斷深化的大環(huán)境下，對稀土發(fā)光材料的研究也在持續(xù)深入，比如目前已經(jīng)將稀土發(fā)光材料的研究推向了納米化。就社會實踐來看，將稀土發(fā)光材料納米化可以讓稀土材料在保留原始特性的基礎(chǔ)上具備一些新的特性，比如量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)。總的來講，將稀土發(fā)光材料納米化會為相關(guān)的研究注入新的活力，這對于發(fā)現(xiàn)新的發(fā)光材料并了解新的發(fā)光特性有積極意義。

2.稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明中的應(yīng)用

結(jié)合上文的具體分析可知，稀土發(fā)光材料在實際應(yīng)用中具備一般的發(fā)光材料所無法替代的優(yōu)勢，所以其在電光源照明、電視機(jī)顯色材料以及發(fā)光涂料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，尤其是其在電光源照明方面的利用受到了整個行業(yè)的關(guān)注。

對現(xiàn)階段的全球白熾燈、鹵粉熒光燈和節(jié)能燈的具體應(yīng)用比例進(jìn)行調(diào)研可知，其具體的比例是4:3:1，在我國，這一比例是8:9:1。對現(xiàn)階段的電光源照明產(chǎn)品進(jìn)行分析可知其中技術(shù)最為成熟的節(jié)能環(huán)保照明產(chǎn)品是節(jié)能燈，為了盡快的落實節(jié)能減排、節(jié)能降耗目標(biāo)，加快白熾燈的淘汰，節(jié)能照明是目前電光源照明中主要應(yīng)用對象和主要推廣對象[2]。就現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)調(diào)研結(jié)果來看，世界照明產(chǎn)品第一生產(chǎn)大國是我國。對我國照明產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計可知，在2009年，我國白熾燈生產(chǎn)量為27.3億只，熒光燈生產(chǎn)量是35億只，其中節(jié)能燈的產(chǎn)量約為30億只，其在熒光燈產(chǎn)量中的占比超過了85%。在巨大的存量市場和增量市場環(huán)境下，全國范圍內(nèi)開展淘汰白熾燈工作，并推廣節(jié)能燈，實際上就是利用鹵粉熒光燈來實現(xiàn)對白熾燈的代替，所以我國的節(jié)能燈生產(chǎn)行業(yè)獲得了快速的發(fā)展。

稀土發(fā)光材料是生產(chǎn)固體白光LED照明燈的重要材料，雖然目前的稀土發(fā)光材料產(chǎn)量在減少，但是因為相關(guān)的技術(shù)有了明顯的提升，所以稀土發(fā)光材料依然是生產(chǎn)固體白光LED照明燈的重要原料[3]。從相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，我國每年的稀土消耗量中，用于固體白光LED照明燈產(chǎn)生的消耗量占比超過了70%。對近年來稀土的產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)量呈現(xiàn)出了逐年遞減的趨勢，但是用于固體白光LED照明燈的稀土發(fā)光材料卻呈現(xiàn)出了用量提升的情況。在節(jié)能減排發(fā)展理念進(jìn)一步落實的大環(huán)境下，白熾燈的淘汰速度只會越來越快，在這樣的背景下，LED照明會呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的局面。所以在接下來的很長一段時間內(nèi)，稀土發(fā)光材料都會作為固體白光LED照明燈生產(chǎn)的關(guān)鍵性材料被重點使用，所以在固體白光LED照明燈生產(chǎn)實踐中，稀土發(fā)光材料的重要價值和高水平應(yīng)用研究是不可忽視的。

3.稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明的應(yīng)用前景

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，固體白光LED照明燈的生產(chǎn)是離不開稀土發(fā)光材料的，所以稀土發(fā)光材料在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用是存在巨大潛力的。結(jié)合目前的現(xiàn)實研究做分析可知稀土發(fā)光材料作為一種具有環(huán)保性和節(jié)能性的材料，其能夠在大量吸收太陽光和燈光的能量之后將其進(jìn)行存儲，并會緩慢的將存儲的能量以可見光的方式進(jìn)行釋放，即使在撤除光源之后，其依然可以長時間的發(fā)出可見光，而且其還具備耐高溫、耐摩擦、高強(qiáng)度、阻燃以及化學(xué)穩(wěn)定性高等突出的優(yōu)勢。正是因為這些優(yōu)勢的存在，稀土發(fā)光材料被作為節(jié)能環(huán)保的理想材料在諸多領(lǐng)域受到了重視。

在光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜方面，稀土發(fā)光材料可以作為太陽光的轉(zhuǎn)光機(jī)，將其加入到農(nóng)用塑料薄膜當(dāng)中制成農(nóng)用膜，其能夠在光合作用光質(zhì)改善方面發(fā)揮積極的作用，從而使農(nóng)作物的光能利用率顯著性提升，這對于農(nóng)作物的早熟以及增長是有顯著價值的[4]。在照明領(lǐng)域，享有第四代照明光源美譽(yù)的固體白光LED，其在節(jié)能、環(huán)保以及壽命等方面存在著明顯的優(yōu)勢，所以越來越多的科研人員開始關(guān)注固體白光LED照明，將其作為本世紀(jì)新一代的節(jié)能環(huán)保光源。正是因為固體白光LED照明和其他光源相比存在著無與倫比的優(yōu)勢，所以世界各國，如中國、美國、日本以及歐洲各國都在此領(lǐng)域的研究方面投入了大量的資源。

因為固體白光LED照明在光效、壽命等方面存在著顯著的優(yōu)勢，所以在全球應(yīng)對氣候變化以及能源緊張問題的大環(huán)境下，越來越多的國家開始推出禁止白熾燈的政策，轉(zhuǎn)而推動固體白光LED照明計劃的實施[5]。從全球范圍來看，固體白光LED照明取代白熾燈已經(jīng)成為了不可逆的趨勢。和一般的鹵粉熒光燈進(jìn)行比較，利用了稀土發(fā)光材料的固體白光LED照明在光效方面表現(xiàn)更好，且其有更加突出的顯色性，使用壽命也更長。通過實驗對比發(fā)現(xiàn)固體白光LED照明能夠在鹵粉熒光燈基礎(chǔ)上節(jié)能30%～50%，顯色指數(shù)會提升15%～40%，其使用壽命會增加3倍以上。

就目前的研究來看，現(xiàn)有的固體白光LED照明在使用的時候一般會利用直流電作為主要驅(qū)動，在工作的時候必須要經(jīng)過交流電轉(zhuǎn)換，所以會出現(xiàn)能耗大、散熱差以及成本高等問題。從節(jié)能的角度進(jìn)行考慮，開發(fā)直接使用交流電驅(qū)動的固體白光LED照明產(chǎn)品勢在必行，而且發(fā)展能夠滿足節(jié)能需要和老百姓照明需要的固體白光LED照明，這對于推動固體白光LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展是有顯著意義的。目前，固體白光LED照明系列產(chǎn)品已經(jīng)通過了我國的相關(guān)認(rèn)證，而且國際上也通過了相同的認(rèn)證，所以我國的固體白光LED照明產(chǎn)品已經(jīng)可以供應(yīng)世界，并且取得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益[6]。在2013年6月的時候，中科院與成都的四川新力光源股份有限公司合作研發(fā)的“發(fā)光余輝壽命可控稀土LED發(fā)光材料研發(fā)及其在半導(dǎo)體照明中的應(yīng)用”成果由中科院組織進(jìn)行成果鑒定。鑒定專家組在一系列實驗和分析后明確表示：該原創(chuàng)性稀土發(fā)光材料有效地解決了一直以來沒有被攻破的交流LED照明設(shè)備閃屏問題，而且該成果實現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究工作到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的跨越，具備了國際先進(jìn)水準(zhǔn)。這一成果在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的利用勢必會讓中國成為唯一一個掌握通過稀土熒光粉生產(chǎn)低頻閃交電LED產(chǎn)品的國家。

現(xiàn)階段，固體白光LED照明生產(chǎn)實踐中稀土熒光粉的需求量呈現(xiàn)出了不斷增加的趨勢，對出現(xiàn)此種情況的具體原因進(jìn)行分析，主要原因有兩個：（1）近年來，隨著世界性環(huán)境問題的日益頻發(fā)，低碳經(jīng)濟(jì)成為了全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)注特點，固體白光LED照明的使用可以很大程度上降低碳排放，從而達(dá)到節(jié)能降碳的目的，所以各電光源廠紛紛投入到了固體白光LED照明的研究和生產(chǎn)實踐中[7]。（2）我國OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)近年來加強(qiáng)了對稀土原材料出口的控制，所以國外廠家的生產(chǎn)成本被顯著拖高，在這種情況下，國外廠家逐漸推出了低利潤的固體白光LED照明生產(chǎn)。就目前的發(fā)展趨勢來看，在未來很長的一段時間內(nèi)，隨著白熾燈淘汰政策的進(jìn)一步落實和平板顯示屏市場需求的增加，稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明應(yīng)用市場中會有比較好的發(fā)展前景，其增長潛力是巨大的。

4.稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明中的應(yīng)用思考

就上文的分析來看，稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明中的具體應(yīng)用是存在巨大前景的。為了讓稀土發(fā)光材料在固體白光LED照明當(dāng)中的具體利用呈現(xiàn)出更加顯著的效果，結(jié)合目前的實踐做分析，在未來的固體白光LED照明中，稀土發(fā)光材料要實現(xiàn)高水平應(yīng)用，需要思考如下方面。

第一是政策支持。對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做分析可知雖然我國構(gòu)建了市場經(jīng)濟(jì)體制，且在不斷的嘗試和優(yōu)化中，市場經(jīng)濟(jì)體制的成熟性有了明顯的提升，但是不可否認(rèn)，各行各業(yè)的發(fā)展與國家發(fā)展政策或者是相關(guān)戰(zhàn)略的部署實施是有顯著關(guān)系的。所以要深度發(fā)展某一領(lǐng)域，或者是需要強(qiáng)調(diào)某行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，需要有相關(guān)的政策作為引導(dǎo)，同時政策可以成為行業(yè)發(fā)展的重要保障[8]。從國家層面上來看，節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)乎國家持續(xù)發(fā)展大計，所以在固體白光LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實踐中，國家需要對稀土發(fā)光材料的具體應(yīng)用給予政策方面的支持，這樣可以推進(jìn)該行業(yè)向前發(fā)展。

第二是技術(shù)進(jìn)步。上文提到，在固體白光LED照明中要具體使用稀土發(fā)光材料，技術(shù)進(jìn)步是非常必要的，一方面，技術(shù)進(jìn)步可以提高稀土發(fā)光材料的利用率，可以有效減少資源的浪費情況發(fā)生，另一方面，技術(shù)進(jìn)步可以突破某些方面的限制，從而使稀土發(fā)光材料的整體應(yīng)用有效性獲得顯著提升，這不僅對稀土發(fā)光材料的應(yīng)用發(fā)展有積極意義，對固體白光LED照明產(chǎn)業(yè)的整體進(jìn)步也有顯著價值。以目前的實踐來看，我國的科研機(jī)構(gòu)需要做好強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，要通過技術(shù)互補(bǔ)或者是資源共享等方式推動技術(shù)革新，以此來讓相關(guān)行業(yè)發(fā)展獲得更加先進(jìn)的技術(shù)支持。

第三是人才培養(yǎng)。行業(yè)的發(fā)展與人才有著密不可分的關(guān)系，所以要讓固體白光LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展中實現(xiàn)稀土發(fā)光材料的科學(xué)、合理利用，需要結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展來強(qiáng)調(diào)專業(yè)人才的培養(yǎng)[9]。一方面，學(xué)校需要在人才培養(yǎng)方面發(fā)力，相關(guān)機(jī)構(gòu)需要與學(xué)校合作進(jìn)行專門的人才培養(yǎng)，這樣可以解決相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實踐中人才不足的問題。另一方面，企業(yè)在發(fā)展實踐中需要強(qiáng)調(diào)人才專業(yè)性培訓(xùn)工作，要結(jié)合企業(yè)的實際情況以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展實踐中的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來做好人員培訓(xùn)計劃的制定和實施，這樣，人才培養(yǎng)工作的效果會更加突出，其在產(chǎn)業(yè)發(fā)展實踐中的表現(xiàn)會更加顯著。

5.結(jié)束語

綜上所述，稀土發(fā)光材料作為一種重要的材料，其在固體白光LED照明中的具體利用會產(chǎn)生突出現(xiàn)實價值，所以思考固體白光LED照明中的稀土發(fā)光材料具體使用是非常必要的。文章對稀土發(fā)光材料的發(fā)光特性進(jìn)行闡述，并結(jié)合現(xiàn)實調(diào)查對目前固體白光LED照明中的稀土發(fā)光材料應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，同時思考固體白光LED照明中稀土發(fā)光材料的應(yīng)用前景以及在應(yīng)用中需要反思的問題，目的是要為當(dāng)前的工作實踐提供指導(dǎo)。