下游需求饱和,稀土荧光材料发展方向有变

李锦峰

新材料、新能源、半导体

  • 2019-09-12
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稀土元素具有丰富的电子能级和长寿命激发态,存在大量的能级跃迁通道,因而表现出良好的光学特性。稀土荧光材料是指由稀土元素作为激活剂或基质组分而制成的新一代发光材料。我国稀土荧光材料发展较早,技术较为成熟,是全球第一产量和消费大国。

摘要:稀土元素具有丰富的电子能级和长寿命激发态,存在大量的能级跃迁通道,因而表现出良好的光学特性。稀土荧光材料是指由稀土元素作为激活剂或基质组分而制成的新一代发光材料。我国稀土荧光材料发展较早,技术较为成熟,是全球第一产量和消费大国。

  稀土矿石经过提炼加工后获得稀土氧化物和金属等制品,之后经过精加工得到稀土荧光材料。稀土荧光材料主要包括LED荧光粉、长余辉荧光粉和三基色荧光粉,在交通指示、节能照明、现代农业、军事照明、新能源、新型探测、信息和医疗产业等领域均有应用,其产业链见图1。

  图1 稀土荧光材料产业链

  (资料来源:公开资料,金智创新行业研究中心)

荧光材料领域需求趋于饱和,长余辉荧光粉逆势前行

  全球稀土荧光材料趋于饱和,增长缓慢,2012年全球稀土荧光粉需求量为8600吨,到2018年降幅近30%,见图2。稀土三基色荧光粉支撑的稀土节能灯与LED节能灯相比有一定的劣势:其一,光效差,LED灯照明光效120-150lm/W,白炽灯8-13lm/W,稀土节能灯50-90lm/W;其二,稀土用量多,成本高,LED灯用到稀土材料很少,无汞害,使用寿命比稀土节能灯长5-10倍;其三,LED灯可以最接近太阳光的照明效果,配合数字化电路可营造五彩缤纷的光世界,因此在未来的发展趋势上,三基色荧光粉市场份额仍然可能存在被蚕食的情况。

  图2 2012-2018全球稀土荧光粉需求情况

  (资料来源:中国产业信息网,金智创新行业研究中心)

  据中国稀土业协会统计,2019年上半年稀土LED荧光粉产量200吨,与去年同期持平;稀土长余辉荧光粉产量280吨,同比增长86.6%,表现亮眼;稀土三基色荧光粉产量680吨,同比下降9.3%,见图3。整体上稀土荧光材料微幅上涨,但是内部需求正在发生变化,三基色荧光粉市场逐步被蚕食,长余辉荧光粉增量可观。早期长余辉荧光粉相比其他两种荧光粉发展度不够成熟,随着在余晖时间和寿命整体有了一定幅度的提升,稀土长余辉荧光材料应用领域除了在日常用品、建筑装饰、交通运输、军事设施、消防安全等领域外,在生物医疗领域和工业领域也得到一定的应用。

  图3 2018与2019上半年稀土荧光粉产量

  (资料来源:中国稀土行业协会,金智创新行业研究中心)

竞争激烈,产品升级是发展趋势

  中国是第一大稀土荧光粉生产和消费大国,但是在产品性能如颗粒的尺寸和均一性方面表现不佳。稀土三基色荧光粉方面,科恒股份和彩虹新能源的产品均打入国际市场,达到国际先进水平。稀土LED荧光粉其中的黄粉由英特美和根本化学主导,占比达70%,国内企业有研稀土和江苏博睿占20%市场份额;红粉由三菱化学主导,绿粉仍由美国英特美主导,有研稀土的LED荧光粉质量达到国际先进水平,影响力在国内企业中居首。稀土长余辉材料方面国内大连路明、江苏天彩等企业产量占比较高,研发进展迅速。

  稀土荧光粉发展方向整体趋于提升性能、节能环保、新型材料的研发以及开拓新兴荧光市场,见图4。不断提高稀土发光材料的稳定性、发光效率等性能指标,为节能照明、LED、PDP等产业发展需要提供更优质产品;研发降低稀土等价格昂贵原材料含量的荧光粉可以起到节能环保的效果;不断研发产生多种波吸收和发射的新型材料以此推进荧光材料的发展;此外应积极寻找各领域的需求,大力开发并推广产品诸如长余辉材料的应用。

  图4 稀土荧光粉发展方向

  (资料来源:科恒股份,金智创新行业研究中心)

早期专利已到期,国内企业有效专利数量领先

  早期国内产品出口受限于国外企业的专利,如今大部分专利已过期,而近几年稀土荧光粉专利格局已悄然发生变化。通过检索关键词“稀土发光材料”,得到有关稀土荧光材料的有效专利如表1所示。从数量上看国内企业有效专利具有一定的领先优势,在发展道路上专利阻碍已经得到一定程度的解决。

  表1 全球主要稀土发光材料相关公司的有效专利

  (资料来源:专利汇,金智创新行业研究中心)

结语

  稀土凭借其良好的光学特性在荧光材料领域大放光彩,在下游需求趋于饱和的形势下,产品质量升级显得愈发重要,早期专利多数已过期,现在国内有效的已授权专利已有一定的优势,国内企业在产品发展方面应加大新型材料的研发并积极开拓新兴领域的应用。


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