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让中国稀土之光普照全球

2007-06-01 作者:admin 来源:照明工程师社区(吴虹、窦学宏) 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 稀土由于具有独特而丰富的光学性质,成为世界各国实施绿色照明工程的支撑元素。

  当今,由于地球温室效应导致全球气温升高,人类生态环境日益恶化。据联合国最近报告预测,气温上升所造成的问题将在本世纪对地球产生广泛影响。若全球平均气温比上个世纪80、90年代上升2摄氏度,将有近30%的生物面临灭绝的威胁。这种气候变化还将使地球上数十亿人面临水和食物短缺的威胁,洪水、干旱、台风等自然灾害频率也将增加。还有专家指出,全球变暖还将引起冰山和冰川融化,导至海洋平面上升,将使许多岛国和沿海城市遭受“灭顶之灾”。采取有效措施控制温室气体排放,已成为人类当务之急。此外,工业与生活“三废”对人类社会生态造成的污染破坏也日益严重,同样急需解决。
  正是在人类对地球温室效应和环境保护的高度重视下,“绿色照明”的概念步入了我们的生活。“绿色照明”源于上个世纪90年代。由于全球面临能源和生态危机,节约能源和保护环境成为了人们的共识。1991年1月美国环保局(EPA)首先提出实施“绿色照明(Green Lights)”和推进“绿色照明工程(GreenLights Program)”的概念,很快得到联合国的支持,并受到许多发达与发展中国家的重视。大家积极响应,纷纷采取相应的政策和措施,来推进绿色照明工程的实施。“绿色照明”概念由此得到全世界的认同。
  所谓“绿色照明”,其主要含义就是通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明产品,最终达到高效、舒适、安全、经济、有益于环境和改善人们身心健康并体现现代化文明的照明系统。1993年11月我国国家经贸委开始启动中国绿色照明工程,并于1996年正式列入了国家计划。稀土由于具有独特而丰富的光学性质,成为世界各国实施绿色照明工程的支撑元素。
1、推广稀土绿色照明成为世界潮流
  稀土元素特殊的原子结构,使它们具有特别丰富的电子能级跃迁和光学性质,在光电子产业中有着极为广泛的用途。稀土元素可以用作荧光发光材料的基质成分,也能用作荧光发光材料的激活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂。用稀土制成的发光材料,一般统称为稀土发光(荧光)材料。
  稀土发光材料种类繁多,目前已形成四大主流产品:信息显示用荧光粉、灯用三基色荧光粉、稀土金属卤化物和长余辉荧光粉。其中,灯用稀土荧光灯粉用量最大,消耗稀土最多,对节能和环保的贡献也最为突出。
  采用电光源照明是人类发展史上的一大进步。从1880年爱迪生发明白炽灯进而使用钨丝白炽灯已有上百年历史。白炽灯光色接近日光,显色性好,圆形灯泡使用也特别方便。但白炽灯的致命弱点是光转换效率很低,它所消耗的电能只有约15%转化为可见光能,其余均以热能散失掉,造成能源的严重浪费。自从上个世纪70年代,有了稀土荧光粉和稀土三基色节能灯,无论是紧凑型稀土荧光灯,还是直管型稀土荧光灯,都比白炽灯节能约80%,而且显色性比卤粉直管荧光灯好,又能在原先白炽灯的灯口上直接换用,成为替代白炽灯的理想选择。

  如今,全世界正在掀起了一股用稀土节能灯取代传统白炽灯的热潮。因为稀土节能灯只需白炽灯耗电量的20%就能达到同等的照明效果。日本、韩国等早就在大力推广使用稀土节能荧光灯。为了减少温室气体排放,今年以来,北美、澳大利亚纷纷立法禁止使用白炽灯。最近结束的春季欧盟首脑会议更是达成一致协议,要求欧盟各国逐步淘汰白炽灯,进而用稀土节能荧光灯来取代。可以说在全球范围内淘汰白炽灯,推广使用稀土节能荧光灯的潮流汹涌澎湃,势不可挡。2007年甚至可以称作是具有划时代意义的“稀土绿色照明年”。
2、我国稀土绿色照明走过光辉历程

  上个世纪70年代,荷兰菲利浦公司发明了稀土三基色荧光粉和紧凑型稀土节能荧光灯,很快在全球得到推广。我国于1980年由复旦大学研制成功稀土三基色荧光粉,1981年由上海跃龙化工厂进行生产,并很快由上海沪光灯具总厂、上海特灯二厂等开始生产紧凑型稀土节能荧光灯。但由于技术限制,初期发展比较缓慢。

  我国稀土节能灯产业是伴随稀土产业迅速崛起的新型照明产业。由于我国拥有得天独厚、储量居世界第一的稀土资源优势,中央和政府领导历来非常重视稀土产业的发展。在邓小平等中央领导高度重视和方毅副总理的具体组织下,大力开展稀土资源综合利用研究,并把稀土发光材料和推广稀土节能荧光灯作为重点工作之一。为此,于1990年专门成立了国务院稀土领导小组办公室直接领导下的“全国稀土荧光粉、灯协作网”,组织协调全国灯用稀土荧光粉的研制与生产,推进制灯技术、设备优化组合和灯用稀土荧光粉标准制订,做了大量卓有成效的工作,为我国稀土节能荧光灯的技术进步和产业发展发挥了重要作用。

  1986年,我国灯用稀土三基色荧光粉年产量仅为1.2吨,年产稀土节能荧光灯约100万支。当时灯用稀土荧光粉和稀土节能灯存在荧光粉质量不稳定、节能灯管造型单一、制灯技术和设备落后、采用电感镇流器、使用寿命低、节能不节钱等一系列问题。

  在全行业的共同努力下,经过顽强拼搏,我国灯用稀土荧光粉和稀土节能灯生产技术不断取得了突破,成功地发展了产业链,从粗放型向集约型规模化转化,大大提升了产品质量和性能价格比。现在,我国紧凑型荧光灯的产品合格率已由1998年的50%提高到95%以上,平均光效每瓦提高了5-8流明,平均寿命提高了4000小时,国内照明企业实力增强,涌现了一批知名品牌。灯用稀土发光材料已向多品种、多规格、多方位、深层次、全系列方向发展。2006年,我国灯用三基色稀土荧光粉年产量达到3200余吨,稀土节能荧光灯年产量达到22亿支,比1986年增长了上千倍,两者都已跃居世界第一位。20多年来,我国稀土绿色照明事业实现了跨越式发展。

  国家一直把开发稀土节能灯列入重点攻关项目。通过稀土行业与照明行业加强产品标准化的监督管理和市场规范,如今紧凑型稀土节能荧光灯、稀土金属卤化物灯等高效照明器具的应用市场不断拓展,“绿色照明”的理念深入人心,已基本摘掉“节能灯节能不节钱”的帽子,使稀土绿色照明步入可持续发展的良性循环,成效十分显著。

  由于能源缺口较大,我国近年来电力供应一直紧张。照明用电量约占总发电量的12%。因此,开发和推广应用稀土荧光灯以节约照明用电,具有很大节能潜力。统计显示,我国照明用白炽灯的使用量约为30亿只,若在全国把一半的白炽灯即15亿只改为稀土节能荧光灯,每年节电量约640亿千瓦时,大约相当于16~18座75万千瓦发电厂一年的发电量,可以大量减少温室气体的排放,经济和环境效益十分可观。

  2006年6月17日国家发展改革委在北京召开了“中国绿色照明工程实施成果新闻发布会”,总结了我国绿色照明工程实施10年来取得的成绩。会上指出,1996~2005年期间,我国绿色照明工程累计节电590亿千瓦时,相当于减少二氧化碳(碳计)排放1700万吨,减少二氧化硫排放53万吨。同时提出国家“十一五”期间把绿色照明工程作为10大重点节能工程之一,重点要在街道、广场、体育场馆等公用设施、楼堂管所和居民住宅中大力推广稀土三基色荧光灯等高效节电照明系统,并对高效照明电器产品生产线进行自动化改造,以保障中国绿色照明工程的可持续发展。

  我国生产的节能灯还大量用于出口。以2003年为例,我国当年生产节能灯为10.5亿只,在国内的销售量仅为3.56亿只,出口量约占三分之二。因此,我国稀土节能荧光灯产业的发展,不但为中国实施稀土绿色照明和节能环保事业发挥着重要作用,也为世界绿色照明工程做出巨大贡献。
3、科技进步推动稀土绿色照明飞速发展

  (1) 灯用稀土荧光粉丰富多彩

  光电子产业离不开发光材料。稀土卓越的光学性质,使它成为现代光电子,尤其是照明产业不可缺少的一组支撑元素。
  灯用稀土荧光粉种类繁多。按照化学组份分类,有稀土铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和稀土金属卤化物等系列产品;按照光谱类型划分又可分为稀土三基色、多基色、全光谱、紫外、近紫外、红外等系列产品。按照用途类型又可以分为普通照明、助植物生长、养鱼特种照明、健康护眼、低压霓虹装饰、黑暗标志显示和夜光装饰系列等等。

  作为稀土绿色照明主流产品,稀土节能荧光灯从最初单一紧凑型,不断向多管型、多用途、多品种发展,目前已形成普通紧凑型、直管型、环型、方型、球型、异型、冷阴极荧光和无极荧光等系列产品。

  要搞好绿色照明,必须材料先行。优质稀土荧光粉是优质稀土绿色照明的原料基础。近年来,许多灯用稀土荧光粉企业十分重视技术进步的巨大作用,注重提高稀土荧光粉的内在质量和粉体综合技术指标,从原材料的选择到开发固相反应、燃烧法、溶胶法、气相法、选粉、混粉、包膜等合成新工艺,尤其加强了粉体的结构、晶型晶貌、颗粒大小、粒度分布、比表面积、热稳定性、电导率等技术指标控制,根据光源制造的需要,逐步解决了稀土和非稀土荧光粉窄带、宽带光谱的相容问题,同时开发出粉体包膜后处理以及废粉回收等新工艺。稀土荧光灯生产工艺也从硝棉法涂粉全面进入无毒无害绿色环保的水涂法新工艺,既节约了资源能源,又减少了污染,使自身的生产环境也得到了明显改善。

  江门市科恒实业有限责任公司依托高科技,长期同复旦大学、中山大学等科研院校进行广泛的技术合作。他们在灯用稀土三基色荧光粉的质量、产量性价比等方面在国内名列前茅。凭借高密度的售后服务,他们长期保持行业中的优质优价市场经济地位。日前他们又推出了专用白光LED荧光粉和灯用稀土全光谱荧光粉,冷阴极荧光灯用荧光粉、无极荧光灯用荧光粉,特种用灯荧光粉及T8、T5灯用稀土三基色荧光粉。有效地解决了不同体系的窄带光谱和宽带光谱、稀土同非稀土荧光粉的相容问题。

  浙江晶能荧光材料有限公司集多年研制生产特种灯用稀土荧光粉的经验,和国内外企业进行广泛合作,自主开发生产了紫外灯、低压霓虹灯、健康灯、植物生长灯用荧光粉和用于T8荧光灯的掺入稀土元素的高效卤粉。

  浙江阳光集团股份有限公司、浙江江山三友电子有限公司,佛山电器照明有限公司,厦门通士达照明有限公司已相应投入灯用稀土三基色荧光粉的规模生产。陕西彩虹荧光材料有限公司,以规模生产彩电粉的生产管理经验,优化了国内外先进生产工艺技术,扩大了灯用稀土三基色荧光粉的规模经济。特别值得一提的是,凭借稳定的产品质量和良好的市场信誉,上海跃龙新材料股份有限公司、江门市科恒实业有限公司、杭州大明荧光材料有限公司、常熟江南荧光材料有限公司、江苏天彩科技材料有限公司、无锡新威荧光材料有限公司、苏州新纪元荧光材料有限公司、陕西彩虹荧光材料有限公司和浙江江山三友电子有限公司(衢州国光照明有限公司)、浙江阳光集团股份有限公司等家稀土荧光粉生产企业,2006年以来灯用稀土三基色荧光粉的年产销量突破百吨,不断创历史新高。

  (2) 新型稀土荧光灯层出不穷

  灯用稀土三基色荧光粉质量的不断提高,促进了节能荧光灯产业的发展,也进一步激活了稀土荧光灯的应用市场。我国在开发出T4~16W环形荧光灯之后,又不断自主创新开发出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、球型荧光灯和超小型平面荧光灯。

  近年来,随着产品质量的不断提高,稀土节能灯取代白炽灯的速度加快,市场份额日益扩大,品种也越加丰富,除了紧凑型、直管、环管、异型稀土三基色荧光灯外,又开发出冷阴极背投高显色荧光灯、无极荧光灯和各类特种荧光灯,它们也都纷纷加盟绿色照明的行列,使稀土绿色照明更加绚丽多彩。

  取代白炽灯泡的主要是紧凑型荧光灯,但功率多为55瓦以下。白炽灯泡(10W—200W)光效仅有7.3—25lm/w,而紧凑型荧光灯(5—55W)光效可达44—87 lm/w。但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,紧凑型荧光灯不宜做超大功率。

  细管径直管型稀土节能荧光灯近年来发展很快,质量也有明显提高。一般都把照明功率密度LPD(w/m2)作为照明质量和节电效果的考核指标,如办公室采用T8稀土三基色荧光灯,L级电子镇流器和格栅宽配光灯具,要求显色指数Ra>804000k,光通达到3250lm,平均照度为500Lx时的LPD为11.74 w/m2,平均照度为300Lx时的LPD为7.04 w/m2。

  T5稀土三基色荧光灯,显色指数Ra>80,色温达4000k,光通达26601m,选用L级电子镇流器,格栅宽配光灯具,平均照度为Lx为500时,LPD为12.74 w/m2。从系统效率而言T8稀土三基色荧光灯为最佳。T8、T5直管形和环管稀土三基色荧光灯管使用功率以22W、28W、32W、36W、49W、58W、70W为宜。

  细管径直管型稀土三基色荧光灯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),适用于办公室、教室、会议室、阅览室以及商场、工厂、车间等场合。

  T5稀土三基色荧光灯管的研发、生产、应用又促进了环型荧光灯从T9—T6—T5的产业化,从环保、节能、经济的角度看都具有良好的市场前景。早在80年代,上海特种灯泡二厂就率先研发了稀土三基色T4环型荧光灯管和一体化电子式环型荧光灯,从弯管机的研发到产品的技术鉴定和产品的市场化,应该说是一种创造。目前T5环型荧光灯已被国际IEC标准所公认。主要的厂商已开始将T5稀土三基色环型灯管商品化,如上海爱兰照明电器有限公司、上海建国电声厂、上海比华生态电子技术有限公司、浙江山蒲照明电器有限公司、山东方盛照明科技有限公司等公司生产的T5单环、双环稀土三基色荧光灯管已频频进入国际市场。目前,T5环型荧光灯正如直管T5逐步取代T8一样,正在取代T9环型荧光灯管。

  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的近紫外线会对晶状体造成损伤,是老年性白内障的致病因素之一。有些需要防止紫外线辐射的场所,如博物馆的彩绘、织物等文物展品,要采取防止紫外线的措施。长期从事眼力劳动如书写、观察、测绘、电子、轻纺、精细加工等场所,尤其是学校教室和家庭学习照明,更需采用能隔紫外线的灯具和无紫光源。

  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。

  科技进步全方位地推动了我国稀土绿色照明生产工艺和产业发展。从稀土三基色到稀土全光谱、从铅玻璃到无铅玻璃、从硝棉法到水涂法、从液态汞到固态汞、从电感到电子、从工频到高频、从手控到自控、从模拟到数字,解决灯用稀土荧光粉同非稀土荧光粉窄带光谱和宽带光谱的相容达到高光效、高显色、高稳定、长寿命的统一。稀土以其4f电子跃迁释放的光与色,为照明和显示等领域提供了良好的物质基础,使它们成为高新技术“光生命”不可缺少的元素。我国生产的稀土荧光灯产品不但进入国内千家万户,还走俏于国际市场,赢得国外客户的广泛欢迎和赞誉。

  (3) 用“优化组合”打造优质稀土绿色照明

  早在上个世纪80年代,国务院稀土领导小组及其办公室就以抓稀土荧光粉为重点,把稀土节能荧光灯作为稀土推广应用的主要领域,组织科技攻关和技术改造,1990年又专门成立了“全国稀土荧光粉、灯协作网”,主要抓各种稀土荧光粉品种、质量和稀土节能荧光灯生产上的“优化组合”,并很快见到了成效。

  1993年,国务院稀土办公室在人民大会堂(北京)隆重召开新闻发布会,向国内各界宣布:广东南海儒林电子厂有限公司生产的“球明”牌稀土电子节能荧光灯,经上海锦江集团两年多使用,平均寿命突破1万小时,损坏率小于1%,充分体现了稀土节能荧光灯高光效、高显色、高节能和高寿命的优点,也表明当时我国稀土节能灯在制灯技术和生产方面已达到相当高的水平,并从此步入了快速发展之路。

  在总结成绩中,大家一致认为搞“优化组合”是打造优质绿色照明之行之有效的办法。当时国务院稀土领导小组办公室通过“全国稀土荧光粉、灯协作网”,在全国范围内,狠抓稀土荧光(粉)灯管制造和整灯装配两个层次的优化组合,选定上海跃龙有色金属有限公司(荧光粉)、南京光源材料研究所(钨丝电极)、上海电子管11厂(钾钡玻璃)、北京有色金属研究总院(汞齐)、上海台光照明器材公司(节能灯管)以及融合广东南海儒林电子厂有限公司自有技术和科学严格的管理,经过数十家配套工厂的努力,使我国稀土节能灯质量和制造水平获得显著提高,创造了外观与内在质量均优的稀土节能灯品牌。
  实践充分证明,“优化组合”是打造优质稀土绿色照明的有效途径。为了打造我们中国优质稀土绿色照明品牌,我们仍需要在原材料选择、生产工艺和技术等方面加强“优化组合”。

  例如,优质稀土荧光灯不但需要优质荧光粉,也需要优质灯管玻璃。孟仕玻璃有限公司以自主知识产权研制开发了掺入稀土元素的低钠无铅玻璃管。品种齐、规格多,外径自Φ2.5mm-Φ21mm,弯曲度控制在2‰,可见光透过率、电导率、理化特性,热加工性能等技术指标均达到飞利浦、东芝、GE、标准的性能要求,在同行中质量及产量均名列前茅。

  优质稀土荧光灯还需要配套优质电子镇流器和配备优质检测系统。上海力兹照明电气有限公司集国际、国内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、荧光灯老练专用高频电子镇流器,电子镇流器在线测试仪(ATE),无源宽频电流测量环、宽频高电压衰减器,电子元器件热电参数分析系统等一系列拥有自主知识产权的新产品,已被国家电光源质量监督检验中心、美国通用电气(中国)研究开发中心,飞利浦照明、飞利浦亚洲荧光灯开发中心、莱茵技术(上海)有限公司(TUV)、亚明灯泡、得邦电子、阳光照明、山蒲照明、欧普照明、晨辉照明等企业所广泛采用。此外,力兹公司在全光谱灯管应用方面也在业内独树一帜。

  力兹照明的组合式测试系统,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、发光效率等项目,并能综合分析各项性能技术指标和光电参数的变量关系,可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,能有力配合产品的标准化设计和应用市场的规范。

  与国外公司互惠合作也是一种“优化组合”。江西南方照明集团股份有限公司/贵溪星光照明电器有限公司与日本东芝公司合作开发的耗材低、高亮度、高紧凑、无污染、低光衰的JUST三基色稀土节能灯已正式投入生产。这项新产品不仅使用寿命由原来的6000小时延长到12000小时,而且消耗材料也比原来减少了50%。他们还专门成立了特种电子镇流器开发部,针对不同形状和用途,设计专用电子镇流器,可适配照明用灯管、杀菌用灯管、灭蚊用灯管、植物助长灯管等多种用途的光源。

  但需要特别指出的是,只有建立在自主知识产权的基础之上的“优化组合”,才能把“中国制造”提升为“中国创造”,才能使我们生产的稀土绿色照明产品拥有自己的品牌,才能在国际市场上真正具有竞争力。一句话,只有坚持自主创新,才是发展优质稀土绿色照明的必由之路。

  中国已成为世界电光源产品的生产大国,但与发达国家相比,我们还不是电光源技术强国。制造规模盲目扩张,未能形成整体上的协调发展优势。我们高附价值的品牌竞争力还不够强,缺乏关键核心技术和知识产权,缺乏生产规模化和管理标准化,在激烈的生产竞争中还不时面临专利制裁和反倾销。我国稀土绿色照明产业,必须在自主创新方面有所作为才能保持可持续发展。

4、自主创新是发展稀土绿色照明必由之路

  如同其它高科技产业一样,我国稀土绿色照明产业也存在自主知识产权品牌意识差和综合能力不强等问题。有的属于中国创造的专利产品,因保护不力得而复失,由中国“创造”蜕变为中国“制造”。有些科技攻关项目往往停留在“专家鉴定”和“项目验收”而止步,有的“发明专利”由于未能产业化而束之高阁。当然,也存在专利质量问题。2006年6月27日国家知识产权局宣布,中国专利申请总数突破300万件,但真正有效的不多,其中“问题专利”“垃圾专利”和“无效专利”约占八成,已引起公众的关注,有关部门已出台了相应措施,提高准入门槛,净化专利市场。

  尽管如此,我们仍可喜地看到,我国不少照明企业开始重视知识产权,坚持走自主创新之路,认识到这是发展优质稀土绿色照明的长远大计。

  厦门利胜电光源有限公司于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,在国际市场上畅通无阻,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,厦门利胜是唯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、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。他们生产的“灯管、电子镇流器、光学设计一体化”的紧凑型荧光灯,更小巧、更省料、更紧凑、更时尚,在国际市场上很具竞争能力,创立的“曼佳美”品牌在欧洲市场上也拥有很好的价位。

  广东雪莱特光电科技股份有限公司(原广东华星光电有限公司)一贯重视稀土节能灯知识产权和技术创新,他们与复旦大学合作的“紧凑型荧光灯光衰机理的研究”项目获教育部科技进步一等奖。该项目率先采用涂膜保护水涂粉工艺生产节能灯,使节能灯平均寿命延长至12000小时,2000小时光通维持率达85%以上,达到了世界先进水平。他们还开发出拥有自主知识产权的大功率大管径节能荧光灯火箭炮(从40W、55W到150W、180W)系列产品,具有国际领先水平。他们的“高品质紧凑型节能灯的研究与开发”荣获国家科技进步二等奖,这是国内电光源领域的最高奖。截止2005年12月,公司专利申请总量达到115项,其中PCT国际专利3项,发明专利18项,实用新型专利67项;有效申请量为79项,其中发明专利17项。公司是“广东省专利工作先进企业”和“广东省知识产权优势企业”。

  东林公司是厦门市著名节能荧光灯企业,生产的国家免检产品“萤火虫”品牌是中国照明行业十大知名品牌之一。在欧盟反倾销案中的10家中国节能荧光灯厂家中唯有东林公司一家积极应诉。2003年10月,西门子、欧司朗曾无条件撤诉。但于2004年5月,“萤火虫”商标又被西门子、欧司朗公司在欧洲18个国家抢注。东林公司在中国商务部与欧盟的协调下取得和解,重享“萤火虫”商标,至此持续一年多的商标纠纷案达成和解。因此,我们必须以创新求发展。在做国际OEM(委托生产)品牌的同时,要学会保护自己、宣传自己和强化自己,唯此才能进一步提高产业在全球化中的综合能力和国际市场中的竞争力。

  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攻关项目。主要的研究成果和相关产品已被美国ETL国际认证实验室、飞利浦、西门子、欧司朗东芝、松下等跨国企业所采用。近年来又在LED测量技术和计量检测仪器方面取得多项重要成果。他们还以自己的知识产权、专利技术、研发光电信息测试系统。新近又创新开发了专利产品,PMS-700光生物安全紫外泄漏光谱分析系统,填补国内空白,创出世界品牌。

  上海爱兰照明电器有限公司经多年努力走自主创新求发展的道路,成功研制开发出T5环管机械化生产线,还创造性地研发生产了中心旋转对称型荧光灯管,2G-65W稀土三基色荧光灯管,取代高能耗且发热量大、安全可靠性差,易产生火灾隐患的300W卤钨灯管(现美国已禁止此类产品的市场流通和销售)。他们研发配套的生产线造价仅是进口设备的1/10,且操作方便,实用性强,生产速度600支/小时,主要生产过程实现了半自动化和自动化(包括环型管自动弯管机,自动圆排车等),连线后整个灯管的生产流程仅需半个小时。环型管自动弯管机的研制成功,大大减轻了劳动强度,使手工操作方式一去不再复返。该生产线人均劳动生产率、产品质量、能源消耗、安全保障、生产成本、利润等在同行业内均遥遥领先。

  制订国家和行业标准与保护自主产权密切相关。我国一直非常重视稀土绿色照明产业的各类相关标准制订与实施。2006年10月,全国稀土标准化管理委员会和全国稀土荧光粉、灯协作网在苏州组织召开了《灯用稀土三基色荧光粉》、《白光LED灯用稀土黄色荧光粉及其试验方法》、《稀土蓄光型荧光粉及其试验方法》等17项国家标准任务落实会。多年来,针对灯用稀土三基色荧光粉国家标准,实施荧光粉体系的细化分类和修订工作,有力推动了制粉和制灯企业紧密合作来共同打造中国的稀土绿色照明产业。

  实践证明:只有走自主创新之路,才能真正实施品牌战略;只有实施品牌战略,我们才能真正拥有市场。为此,我们还必须加强绿色照明的基础和前沿性高端技术的研究开发,力争在绿色照明新领域与发达国家保持同步发展。

5、LED半导体照明发展势头迅猛

  半导体照明(发光二极管),通常简称为LED(Light Emitting Diode缩写),是近年获得快速发展的一种新型固态电光源,被看作是继微电子革命之后半导体技术孕育的又一场新的产业革命——照明革命。同样亮度下,它耗电仅为普通白炽灯的十分之一,而使用寿命却可以延长100倍。专家们预言,由于它具有寿命长、节能、安全、环保、色彩丰富、微型化等显著优点,它将会逐步取代白炽灯和荧光灯。

  预计2010年白光LED作为第四代光源将有望进入普通照明领域。照明用高亮度白光LED也需要稀土荧光粉,比如白光LED要用钇铝石榴石YAG:Ce黄色荧光粉和Y2O2S∶Eu红色荧光粉等稀土荧光粉,表明它们也属于稀土绿色照明范畴。从本世纪开始,美国、日本、欧盟、韩国等相继推出国家半导体照明计划,加大了研究开发力度。日本投资50亿日元推行“21世纪光计划”。美国能源部设立了由13个国家重点实验室、公司和大学参加的“半导体照明国家研究项目”,计划用10年时间,耗资5亿美元开发半导体照明。欧盟则委托6个大公司和两所大学,于2000年就启动了“彩虹计划”。通用电气、飞利浦、欧司朗等国际著名照明公司都已经启动大规模商用开发计划,并提出要在2010年前,使半导体灯发光效率再提高8倍,价格降低100倍。

  自上世纪90年代开始,由于红、橙、黄色超高亮度LED及GaN基蓝光LED的出现,使LED半导体照明发展势头特别迅猛。2005年我国从事LED生产的企业已经达到2000家,初步形成了完善的LED产业链。2006年我国高亮度LED芯片产量超过120亿只,增长率达100%。目前用做白光LED氮化镓蓝光芯片激发的LED荧光粉主要是稀土激活的YAG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荧光粉同样也离不开稀土材料。

  根据LED荧光粉的制造技术专利申请数量统计,世界排名依次为:日本、中国、美国、中国台湾地区、德国、韩国、荷兰、英国、澳大利亚,所用荧光粉材料主要涉及稀土或铜铝锰等激活的硫化物。尤其是大功率、高亮度、长寿命、彩色模组、白光模组等LED,已应用于交通信号灯、应急灯、多媒体图像、城市景观和道路照明等方面,稀土元素在其中又显流光溢彩,大显神通。

  2003年6月国家科技部联合信息产业部、建设部等单位,启动了国家半导体照明工程,经四年多的科技攻关,开发出倒装芯片结构新工艺、拥有自主知识产权的白光LED封装产品及稀土荧光粉,通过芯片处延、封装和稀土荧光粉的关键技术集成创新,尤其用功率型芯片封装的白光LED发光效率达40—50lm/w,已接近国际产业化水平。

  2006年2月9日公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,将高效节能、长寿命的半导体(固态)照明列入第一领域(能源)的第一优先主题(工业节能)。国家科技部已经启动“十一五”半导体照明工程重大专项论证工作。我国经多年科研攻关,在半导体固态照明方面拥有一定的自主知识产权,凭借丰富的资源优势、人才优势和市场优势,将有很强的发展后劲。

  北京有色金属研究院稀土材料国家工程研究中心研制生产的白光LED荧光粉已占国内市场的半壁江山。他们新近研制开发的白光LED红色荧光粉,解决了低色温LED的发光效率和显色指数较低问题。该产品在实际应用中具有发光亮度高、显色性好,色漂移小等特点。

  由广州有色金属研究院完成的“功率型白光LED用荧光粉的制备技术研究”也已通过鉴定,他们在YAG荧光粉中掺杂稀土元素Tb、Gd,采用复合助熔剂制备了无需球磨,粒度小、分布窄的功率型白光LED用荧光粉,其荧光转换效率高,发射波长在530-560nm之间可调;或掺杂稀土元素Pr增加610nm、638nm的特征发射,弥补了YAG荧光粉发射光谱在红光部分的不足,实现了低色温白光LED,并提高了其显色指数。通过对荧光粉进行表面包覆和工艺优化,所制备的荧光粉具有热稳定性高、温度猝灭小(在100℃时发光强度降低值≤1%)等特点。

  中科院长春光机与物理研究所成功研制出紫外激发的稀土铕激活的硼铝酸盐绿色荧光粉,在国内首次制备出紫外光激发的绿光LED。此外还研制出紫外激发的三基色荧光粉。相关材料与器件拥有自主知识产权,已获国家发明专利。

  厦门通士达照明有限公司积极开展白光LED特殊照明产品的研究开发,他们在国内首先成功研制出便携式功率型白光LED照明灯,填补了国内空白,开发出手电筒、旅游灯等白光LED照明灯。他们还建立荧光粉实验室,进行超高亮度白光LED荧光粉的研制,研制出白光LED用YAG:Ce3+荧光粉,技术指标、光电性能都有了新的突破。


  大连路明发光科技股份有限公司不但以开发生产高效稀土蓄光材料闻名,还以拥有自主知识产权的300平方米LED全彩大屏幕曾成功地打入2006年德国世界杯,成为国际赛事一大亮点。他们还开发出稀土激活新型硅酸盐白光LED荧光粉和紫外光UVLED荧光粉,已形成初具规模的从芯片—外延—封装—成品一条龙组装的生产线。

  发光二极管目前由于受技术和材料约束,当前用作通用照明造价还偏高。现阶段已经率先在手机与液晶电视背光源、仪表和交通显示、大屏幕显示、军用照明和城市景观照明等领域大量使用,已经能够节电50%。预计2010年我国发电量将达到2.7万亿度,照明用电量约3000亿度,如果那时半导体照明能进入三分之一的照明市场,可节电30%,即年节电1000亿度,这就至少相当于一个三峡工程的发电量。

6、稀土绿色照明前景无限广阔

  以稀土发光材料为支撑的绿色照明拥有无限广阔的发展前景。绿色照明为形形色色的稀土新能源材料提供了广阔的应用空间。稀土神奇的发光特性,最能体现稀土的神奇功能是稀土恰倒好处的应用。

  由于石油、煤炭等传统能源资源日趋紧张,使风能、太阳能、再生能源等新型能源产业在世界发达地区迅速崛起。

  洁净能源与稀土绿色照明相结合将会成为人类未来照明的主旋律。

  风能是一种绿色能源。在风力资源丰富的地区,可以利用风力发电来发展绿色照明。优质风力发电机不但用上了稀土永磁材料,也可以与LED照明配套用于道路和生活照明。由兰州环优磁机电科技有限公司、中科院广州能源研究所和广州中科恒源能源科技有限公司联合研制的“钕铁硼全永磁磁悬浮风力发电机”,由于采用了我国著名磁路设计专家李国坤教授的磁路设计,可以轻风启动,微风发电,甚至可以利用汽车行驶风为高速公路提供电力照明。该风力发电机已实现产业化。该项技术为国际首创,拥有完全自主知识产权,于2006年被国际著名网络环保杂志《Tree Hugger》评为“世界十大绿色发明”,成为我国唯一入选的绿色发明项目。

  太阳能是典型的“清洁能源”,取之不尽、用之不竭。我国地域辽阔,大部分地区太阳辐射资源丰富,占总面积2/3的地区年日照达2000小时以上。如果把太阳能发电与稀土绿色照明(如LED)紧密结合,就能开发出多种新型绿色照明。发光二极管所需要的电压只有3.5伏左右,与太阳能、风能的发电电压很容易匹配,所以它与太阳能、风能发出的绿色电力完全可以“相辅相成”。

  我国紧随世界发展步伐,正大力发展太阳能发电产业——“光伏产业”。太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程获得电能的技术。从近期看,光伏发电可以作为常规能源的补充,解决众多应用领域的电力供给,从长期看,光伏发电可以将分散式电源进入电力市场,并部分取代常规能源。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产业将成为世界能源的支柱产业。

  2006年.亚洲最大的太阳能发电站落户上海。该项目为上海交通大学风雨操场太阳能发电站,装机总容量达1.1兆瓦,由政府和交大投资1亿元,由上海市电力公司、上海市电力设计院、上海交通大学联合设计。风雨操场太阳能发电站建在操场顶棚,下面是体育场,它将采用各种商业化太阳能电池、多晶硅、非晶硅以及薄膜太阳能电池等组成,并安装计算机在线监测系统,能显示出每一种电池的发电情况。同时它也是一个实验场,如果运作成功,在上海世博园可能会再建一个更大的太阳能发电站。

  此前,在深圳国际园林花卉博览园内已经建成一座装机总容量达1兆瓦的太阳能发电系统,它也是世界上为数不多的兆瓦级大型太阳能光伏电站之一,投资6600万元,与市电直接并网,迄今为止已发电200多万度,供园内综合展馆、花卉展馆、管理中心、游客服务中心等地使用,已成园区一大特色。

  我国光伏产业的龙头企业——江苏无锡尚德太阳能电力控股有限公司,凭借其强大的太阳能电池制造实力,其产品、技术和质量均已达到国际光伏行业的先进水平。他们拥有多项太阳能电池生产核心技术, 2006年太阳能电池产出已达150百万瓦(MWp),自估太阳能电池设备产能已成为全球第三。该公司已在美国纽约证券交易所成功上市,已筹资数亿美元。他们将全资收购总部位于日本东京的MSK公司来拓展尚德产品的门类,提升产品档次,确保光伏建筑一体化技术处于世界领先水平,获得更广阔的市场空间。公司还投资8个亿进军上海漕河泾开发区建立无锡尚德的新工厂和技术研发中心,专业生产超薄型太阳能电池、电池组及应用产品,有望在2007年底投产。

  武汉日新科技有限公司的30MW组件项目已列入湖北省高新科技产业计划,实现太阳能光伏电池--电池组—智能充电网络--逆变器同建筑--照明优化为一体的光电转换功能性组合装备的清洁供电系统。日前,他们已与德国肖特太阳能有限公司确定建立战略合作伙伴关系。

  当然,“稀土之光”除了大量用于普通照明,还广泛应用于许多光电子产品的光显示和背光照明,如CRT、等离子、液晶和背投荧光屏、计算机显示屏、电器仪表和蓄能夜光显示等领域,大量应用于各种彩电、计算机、手机、汽车仪表、交通指示和安全标识等方方面面。可以说,“稀土之光”正以其丰富多彩、无以伦比的奇妙光辉照耀着我们生活的各个角落。

  随着社会发展和科技进步,节能环保理念将进一步增强,空间照明也更加讲求景与色、色与光、光与影、影与形等美学的交叉融合。人类用自然光和人造光的巧妙结合来雕塑多姿多彩的大千世界,从过去单纯的亮起来发展到今天的美起来,从普通照明发展到智能化、艺术化、人性化照明。用更加亮丽、和谐、健康的功能化照明,造就自然和谐的光环境。既提高了人们工作效率,又丰富了文化物质生活,提升了生活质量。

  节能环保与艺术智能化相结合是当今照明发展的一大趋势。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调光调色,色温从2700K—6400K,形成连续调色和调光为一体的智能化照明技术。例如用三支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。也可以用18W、6400K色温和22W、2700K色温的环型荧光灯管,或22W、6400K色温和32W、2700K色温环型灯管,以数码技术进行调光调色,制成别致的书写灯具。同时,也可使用不同颜色、不同管形、不同色温的热阴极、冷阴极荧光灯组合成生态照明系统。

  弗劳士(Flourish)照明(百家照明电器厂)是专业从事住宅智能和艺术照明研究、生产的企业,以其独特的照明设计风格,在世界上最先将不同的光源、不同颜色的不同灯光有机地融合在一盏灯具上,使一盏灯能营造出几十种,甚至几百种光照效果,以满足人们不同生活情趣的照明需要,开创了灯光艺术、灯饰艺术、色彩学、节能工程等多种学科于一体,独具一格的生态、艺术照明。

  为创造合适生态的光环境,不仅要控制光强的变化大小、光的颜色、色温和亮度的变化,还要控制照度的均匀度,色彩的还原性(显色指数),保持超长的使用寿命。如显示技术的背景光源的质量关系,液晶显示器的均匀度、色纯度、对比度、清晰度、彩色的鲜艳、图像的保真度、分辨率的高低都是十分关键的。目前的液晶显示器,大部分采用CCFL冷阴极荧光灯、LED等,新近国际上又开发了平板型CCFL冷阴极荧光灯,为大尺寸LCD显示器提供亮度高而均匀的背光源。近日,国际上又推出了侧向多通道平板荧光灯,二维集成荧光灯及介质阻档放电准分子(无汞)荧光灯等的景光源。

  随着市场经济的腾飞发展,我国绿色照明加快了产业的国际化。在国际著名企业飞利浦、欧司朗、GE、松下为主体品牌和技术注入的同时,我国也涌现出一批知名品牌,如雪莱特、曼佳美、得邦、通士达、萤火虫、阳光、三友、欧普、山蒲、晨辉、汾江、VIVA、贵雅、TCL、TCP等。国际和国内的两大联盟的挑战、竞争、互补、联合,促进了我国电光源产业和相关材料,电力、电子、光电子行业的全面整合和协调发展,激励了科技创新机制,从产品标准化、采用先进的测试技术到卓越的生产工艺和科学管理,使产品品质完成了从量变到质变、从中国制造到中国创造的跃迁。

  为了使照明真正达到高光效、高显色、高稳定、高可靠、高节能、高环保、长寿命、健康和艺术化的和谐统一,就需要我们照明制粉、制灯、灯具及各相关行业的优化组合,协调发展,互相促进,取长补短,不断创新,真正实施可持续发展。这是建设资源节约型和环境友好型社会的需要,是建设生态社会发展的需要,是“中国绿色照明”系统工程的需要,也是人类照明事业共同进步的需要。我们坚信,发挥我国得天独厚的稀土资源优势,凭借我国稀土生产、应用和出口世界第一的产业优势,依靠我国稀土、光电子和照明行业同仁们共同努力,绿色照明产业一定会更加繁荣发展,中国的“稀土之光”一定会光辉灿烂地普照全球,为人类社会营造一个更加绚丽多彩的光明世界。

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