LED熒光粉迎來政策紅利期,稀土行業發展規劃2020怎么看?

工信部今日印發《稀土行業發展規劃(2016-2020年)》。規劃提出,到2020年,形成合理開發、有序生產、高效利用、科技創新、協同發展的稀土行業新格局,行業整體邁入以中高端應用、高附加值為主的發展階段,充分發揮稀土應用功能的戰略價值。

《規劃》指出,過去幾年稀土發光材料的應用產業規模不斷擴大。LED器件發光效率由90流明/瓦提高到150流明/瓦以上。

《規劃》指出目前面臨的主要挑戰:一是稀土初級產品生產能力過剩,違法開采、違規生產屢禁不止,導致稀土產品價格低迷,未體現稀缺資源價值,迫切要求進一步規范行業秩序,嚴格控制增量,優化稀土初級產品加工存量,淘汰落后產能。

二是我國稀土產業整體處于世界稀土產業鏈的中低端,高端材料和器件與先進國家仍存在較大差距,缺乏自主知識產權技術,產業整體需要由低成本資源和要素投入驅動,向擴大新技術、新產品和有效供給的創新驅動轉變,優化產業結構,重點發展稀土高端材料和器件產業。

三是清潔生產水平不能滿足國家生態文明建設要求,行業發展的安全環保壓力和要素成本約束日益突出,供給側結構性改革、提質增效、綠色可持續發展等任務艱巨。

《規劃》提出,到2020年,形成合理開發、有序生產、高效利用、科技創新、協同發展的稀土行業新格局,行業整體邁入以中高端應用、高附加值為主的發展階段,充分發揮稀土應用功能的戰略價值。

其中,在高性能稀土發光材料方面,開發高性能稀土發光材料及器件,滿足高能量密度激發光源、全光譜照明及廣色域高清顯示應用需要;開發高性能生物農業照明材料及器件,滿足植物光合作用等光生理過程需要,實現在農業大棚和植物工廠的示范應用。

全光譜照明

眾所周知,目前常用的白光LED主要是靠藍光激發熒光粉產生多種顏色混合而成,因熒光粉可以補充LED芯片發光波長以外的不同光譜需求,搭配產生不同光色,熒光粉的質量對于白光LED起關鍵性作用。

為切合終端用戶需求,下游芯片級封裝企業也對上游LED熒光粉材料提出了更高的要求。如高顯色性、全光譜波長、激發效率、粒徑分布的均勻性、耐高溫特性及長時間老化的顏色漂移離散性等。

此外,目前市面上的LED光源所搭配使用的LED熒光粉在450-460nm的藍光下激發時,其藍光吸收轉換效率不足,主要缺少480nm-505nm的藍綠光和660nm-700nm的深紅光。尤其是色溫達到5000K以上的高色溫白光,會出現大量藍光未能被有效轉化的情況。

高顯色全光譜LED光源與常規LED光源光譜對比,兩者最大的區別在于前者增加了490nm、660nm左右發射峰,補足了常規LED光源缺少的光譜部分,使得整體光譜連續性大大增加,從而接近于太陽光全光譜。

目前,全光譜LED熒光粉的主要應用分為兩種:第一種是針對性提高顯色指數和光效,目前其顯色指數Ra可達到97甚至98以上,而在同樣顯指的前提下,其光效可比目前市面上的雙粉方案提升約2%,這種應用主要是追求性能優先,但光譜連續性不夠完美。

第二種應用是追求最佳的發射光譜,模擬太陽光光譜,其光譜缺陷可以降到最低,有效降低藍光危害,但在光效上會略微下降。

廣色域高清顯示應用

廣色域提供LCD背光顯示整體上更寬廣的色域以及更真實的紅色。

這項技術讓屏幕制造商能夠打造最亮且色彩最燦爛的LED HD顯示屏幕,能夠應用于多種裝置,涵括下一代的手機裝置和高動態范圍成像(HDR)電視。

這項技術可以提供最窄波段的紅色光到LED背光中,能形成品質比標準顯是更好的畫面。這種突破性的品質提升為LED背光顯示帶來了更寬廣的整體顏色,加強紅色飽和度(Saturation),以及更強烈的對比。

要達到完美的紅色效果一直是LED顯示器廠商的挑戰之一,因為這代表要在屏幕亮度和外表上做出取舍,因為紅色效果會看起來偏橘或者較暗。使用廣色域清晰的顏色,以提升畫面品質。

高性能生物農業照明材料及器件

LED農業光照市場,與現代農業的發展息息相關,然而,現階段植物工廠等設施農業自身發展仍有不少難點,對LED光源的應用并不十分充分。

植物工廠是LED農業光照應用的主要領域之一,如今大大小小規模的植物工廠數量也很多。

LED作為第4代新型照明光源,具有許多不同于其他電光源的特點,這也使其成為節能環保光源的首選。

應用于植物培養領域的LED有以下特征:波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜范圍吻合;頻譜波寬度半寬窄,可按照需要組合獲得純正單色光與復合光譜;可以集中特定波長的光均衡地照射作物;不僅可以調節作物開花與結實,而且還能控制株高和植物的營養成分。

目前農業照明LED的大功率燈具可以達到1000W,這對LED的燈具設計提出了挑戰。更重要的是LED植物生長燈的光譜設計要求也比較高,相對傳統光源其發光波段更為集中,目前比較可行的是五波段合成的LED生長燈。

LED作為植物照明光源具有促進植物生長、調節植物形態建成和節能環保等多方面優勢,可以廣泛用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠以及航天航空等眾多領域,是未來植物照明光源的重要發展方向。