近日，中科院網(wǎng)站發(fā)布消息稱，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所與成都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”項(xiàng)目通過(guò)由中科院組織的成果鑒定。專家組認(rèn)為，該原創(chuàng)性稀土發(fā)光材料有效解決了國(guó)際上一直未能攻破的交流LED照明設(shè)備頻閃問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的跨越，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，使中國(guó)成為世界上唯一掌握通過(guò)稀土熒光粉生產(chǎn)低頻閃交流LED產(chǎn)品的國(guó)家。目前，該系列產(chǎn)品已通過(guò)中國(guó)的相關(guān)認(rèn)證，以及美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（UL）、美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）、歐洲統(tǒng)一（CE）和歐盟環(huán)保（RoHS）等認(rèn)證，產(chǎn)品銷往美國(guó)、加拿大、墨西哥、西班牙、巴西等多個(gè)國(guó)家，并已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
　　稀土為光源“添彩”
　　當(dāng)今世界上普遍使用的新型電光源大都與稀土有關(guān)，其中使用最多的電光源是稀土三基色熒光燈。所說(shuō)的三基色是指紅、綠、藍(lán)三種其本色光，經(jīng)過(guò)混色組合后，可以獲得照明用的白色光。稀土三基色熒光燈所使用的紅、綠、藍(lán)三種熒光粉，都是以稀土元素作主要成份。稀土三基色熒光粉是世界各國(guó)用來(lái)生產(chǎn)高效節(jié)能燈的主要原材料。真正的稀土三基色節(jié)能燈與普通的白熾燈相比節(jié)電率高達(dá)80％，而且可以獲得與日光相近的色溫，使得被照物體顏色純正不失真，其生產(chǎn)過(guò)程不污染環(huán)境。被公認(rèn)為當(dāng)今理想的綠色照明工程。
　　目前常用的稀土三基色節(jié)能燈的外型以緊湊型為主，按燈管造型分為單U、雙U、三U、單H、雙H、單π、雙π、等多種類型，也有做成細(xì)管型。稀土三基色節(jié)能燈不但高效節(jié)能，而且使用壽命也比白熾燈高5至8倍。
　　與鹵粉熒光燈相比，應(yīng)用了稀土發(fā)光材料的節(jié)能燈（三基色熒光燈）的光效更高、顯色性更好、使用壽命也更長(zhǎng)，節(jié)能燈能夠在鹵粉熒光燈的基礎(chǔ)上節(jié)能30%~50%，顯色指數(shù)提高15%~40%，使用壽命增加3倍以上。由于鹵粉熒光燈發(fā)光效率不高、穩(wěn)定性差、光衰較大、光通維持率低，無(wú)法適用于代表未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展主流的具有高光效、低成本性能的細(xì)管徑緊湊型熒光燈。2008年6月1日起，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家質(zhì)檢總局和國(guó)家認(rèn)監(jiān)委組織制定的《中華人民共和國(guó)實(shí)行能源效率標(biāo)識(shí)的產(chǎn)品目錄（第三批）》開(kāi)始實(shí)施，其中，熒光燈達(dá)到3級(jí)能效以上才可以銷售，達(dá)到2級(jí)能效才能獲得節(jié)能認(rèn)證并獲得國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持；國(guó)外市場(chǎng)上，歐盟已于2009年9月1日開(kāi)始執(zhí)行EuP指令，按照現(xiàn)有鹵粉熒光燈的性能，將很難達(dá)到2級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)。
　　稀土三基色節(jié)能燈是世界上各國(guó)大力提倡和推廣的新型電光源，在歐美和日本等國(guó)已經(jīng)用稀土三基色熒光燈取代了白熾燈。全球各地加快了淘汰白熾燈的進(jìn)程，其中美國(guó)在2007年12月18日通過(guò)美國(guó)能源法案，從2012年1月至2014年1月逐步禁止銷售低效率的白熾燈。加拿大自然資源部也在2007年4月25日宣布，自2012 年開(kāi)始在加拿大禁止銷售白熾燈。 2007年3月9日，歐盟多國(guó)達(dá)成協(xié)議，在兩年內(nèi)逐步用節(jié)能燈取代高能耗白熾燈泡；英國(guó)政府于2011年開(kāi)始徹底廢除傳統(tǒng)型鎢絲燈泡；意大利和法國(guó)自2010年、荷蘭自2011年開(kāi)始禁止白熾燈。澳大利亞政府也在2010年在全國(guó)范圍內(nèi)逐步淘汰低效率白熾燈，轉(zhuǎn)而使用節(jié)能燈。2008年4月17日，新西蘭能源部表示，新西蘭自2009年開(kāi)始禁止使用白熾燈泡。 2008年4月5日，日本政府也于2012年開(kāi)始停止制造并銷售高能耗白熾燈泡，而用節(jié)能燈來(lái)代替 。中國(guó)自2007年12月開(kāi)始實(shí)施高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼制度，2009年7月與聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署和全球環(huán)境基金共同發(fā)起啟動(dòng)“中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈項(xiàng)目”，項(xiàng)目執(zhí)行期為2009年~2012年， 到2016年全國(guó)禁止進(jìn)口以及銷售白熾燈。
　　節(jié)能燈和LED的工作原理
　　節(jié)能燈的主要工作方式是通過(guò)整流器將50Hz、220V工頻交流電整流變成平滑的直流電，然后再經(jīng)變頻振蕩器將直流變換成40kHz以上的高頻交流電然后向燈管供電，在燈管的燈極上面涂有電子粉，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)，電子粉釋放大量電子產(chǎn)生各種射線，釋放的電子(各種射線比如紫外線等)直接轟擊燈管內(nèi)壁的純稀土三基色熒光粉，稀土三基色熒光粉遭到轟擊后產(chǎn)生雪崩效應(yīng)從而發(fā)光。(紫外線經(jīng)過(guò)這種轉(zhuǎn)換變成可見(jiàn)光)。
　　LED（Light Emitting Diode），又稱為發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量?，F(xiàn)有的LED照明光源也是使用直流電作為驅(qū)動(dòng)，在工作時(shí)必須經(jīng)交、直流電源轉(zhuǎn)換。
　　LED在工藝結(jié)構(gòu)上與熒光燈有本質(zhì)的不同，白光LED通常采用兩種方法形成。第一種是利用“藍(lán)光技術(shù)”與熒光粉配合形成白光；白光的LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層，200nm~500nm。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于InGaNYAG白色LED，通過(guò)改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得不同色溫下(2700k~8000K)的白光。 白LED光源離不開(kāi)四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)構(gòu)的黃色粉，較被看好的是三波長(zhǎng)光，即以無(wú)機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光。第二種是多種單色光混合方法，即采用不同色光的芯片封裝在一起，通過(guò)各色光混合而產(chǎn)生白光。
　　由于LED相對(duì)于傳統(tǒng)照明方式有發(fā)光效率高、高效節(jié)能；使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)量??；低壓供電，啟動(dòng)速度快，安全可靠；LED固態(tài)封裝，無(wú)玻殼、耐沖擊，抗?fàn)幠芰?qiáng)；LED控制簡(jiǎn)單靈活，可調(diào)光調(diào)色；以及LED不含汞，幾乎無(wú)紅外紫外，真正的綠色環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)有的LED照明光源使用直流電作為驅(qū)動(dòng)，在工作時(shí)必須經(jīng)交、直流電源轉(zhuǎn)換，能耗大、散熱差、成本高，因此，開(kāi)發(fā)可直接使用交流電驅(qū)動(dòng)的新型LED照明產(chǎn)品是造福百姓、推進(jìn)LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求。因此，我們可以預(yù)計(jì)，如果突破這個(gè)技術(shù)，LED大規(guī)模替代節(jié)能燈的時(shí)代會(huì)很快到來(lái)。
　　目前，預(yù)計(jì)在2016年LED照明在全球的市場(chǎng)份額將會(huì)達(dá)到30%左右，也是未來(lái)最具競(jìng)爭(zhēng)力的主流照明光源，現(xiàn)在各國(guó)政府也在大力推進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)。以日本為例，它對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼已達(dá)50%，并且計(jì)劃在2016年LED替代其他照明光源替代率達(dá)到50%以上，到2020年替代率達(dá)到100%。
　　近期LED照明產(chǎn)品售價(jià)大幅下降， LED比同亮度熒光燈價(jià)格高1倍左右，若再考慮LED燈價(jià)格仍保持下降趨勢(shì)，以及國(guó)內(nèi)2016年白熾燈的退出時(shí)間線路圖，LED照明取代熒光燈和傳統(tǒng)白熾燈的趨勢(shì)已經(jīng)明確，LED照明普及速度會(huì)顯著快于當(dāng)年熒光燈的普及速度,進(jìn)入銷量爆發(fā)區(qū)間，滲透率將快速提升。目前LED主要以景觀照明、道路照明為主，以后逐步會(huì)滲透到室內(nèi)照明，而商業(yè)照明、工業(yè)照明以及公共區(qū)域照明將會(huì)成為其重要應(yīng)用領(lǐng)域。（陳瑞瑞 整理）