Несколько недель назад я написал, что одно из самых важных изменений, произошедших в области редкоземельных элементов, - это рынок освещения. Люминесцентные лампы работают, отражая электроны от атомов очищенного газа в стеклянной трубке и возбуждая атомы, которые затем излучают УФ-фотоны. Эти фотоны поражают флуоресцентные молекулы, которые преобразуют высокоэнергетический УФ-свет в видимый свет.
Для тех из вас, кто не знал: сидеть под открытым флуоресцентным светом, компактным или нет, значит быть уверенным в контроле качества производителя. Потому что только тогда, когда люминофорное покрытие является чрезвычайно однородным и полным, не выходит вредный ультрафиолетовый свет, который может вызвать рак кожи. Держите люминесцентные лампы под пластиком или стеклом, чтобы этого не произошло.
Для производства флуоресцентного света необходима стеклянная трубка, а также суспензия частиц жидкого люминофора, чтобы покрыть внутреннюю часть трубки. Как только жидкость испарится, стеклянную трубку нагревают до такой степени, что стекло размягчается и частицы люминофора прилипают к трубке. Затем трубка наполняется газом и герметизируется.
Сегодня такие редкоземельные элементы, как иттрий и церий, используются в качестве носителей, а тербий и европий - в качестве легирующих примесей и излучателей света для получения лучших люминофоров. Кто-то недавно понял, что хотя частицы люминофора меньше 10 мкм, только поверхность и область непосредственно под ним взаимодействуют с ультрафиолетовыми фотонами.
Поскольку редкоземельные элементы стали более дорогими и трудными для получения, несколько компаний решили производить частицы фосфора, производя свободные частицы носителя без редкоземельных элементов и покрывая частицы носителя материалом люминофора. Результат с точки зрения освещения был одинаковым. Из-за более низкого использования дорогостоящих редкоземельных элементов затраты были равны меньшим.
Общее мнение заключается в том, что мы находимся в процессе перехода от люминесцентных ламп к светодиодам. Один читатель спросил, как эти изменения повлияют на спрос на редкие земли. В то время как светодиоды содержат меньше люминофорного материала, спрос на редкоземельные элементы может возрасти, так как требуется еще больше светодиодов.
Я думаю, что легко ответить на вопрос о количестве материальных потребностей, необходимых на единицу. Типичный светодиод обладает световой эффективностью более 110 лм / Вт, и устройства обычно имеют мощность 1 W и содержат примерно 1 mm2 чип нитрида галлия с люминофорным покрытием около 4 мг / мм2 (согласно патенту Nichia). Те же самые спецификации для люминесцентной лампы T8 говорят о том, что светоотдача составляет около 90 лм / Вт, но потребляемая мощность в лампе 900mm составляет около 30 W, с внутренней площадью 456 cm2 (согласно патенту GE) и около 2,5 mg. / cm2 люминофорные покрытия. Это говорит нам о том, что одна трубка 8 мм длины X T900 производит приблизительно 2700 люменов света и содержит приблизительно 1.140 мг фосфора. Для того, чтобы произвести те же люминесцентные лампы 2.700, возможно, даже лучшего качества, необходимы светодиоды 25 с общим содержанием фосфора 100 mg.
Похоже, что используемые люминофоры содержат почти одинаковое количество редкоземельных элементов, поскольку механизмы получения видимого света в основном одинаковы для светодиодов и люминесцентных ламп.
Требуемое количество фосфора и, следовательно, редкоземельных элементов на генерируемое количество света для светодиодов определенно ниже, чем для люминофоров. Обратите внимание, что мы не обсуждаем энергопотребление при освещении здесь. Светодиодные фонари потребляют меньше энергии, но для этого им требуется значительно меньше редких земель.
Все вышеприведенные числа были получены до недавнего развития покрытых люминофором частиц носителя. Количество фосфора для эффективного освещения в настоящее время резко сократилось и будет продолжать падать по мере замены светодиодов, люминофоров и ламп.
Но есть надежда. По данным GE в году 2013, светодиодные светильники в настоящее время составляют только 18% рынка, а лампы накаливания по-прежнему являются важным игроком. Тем не менее, GE также сообщает, что ожидается увеличение доли рынка светодиодов на 70% в 2020, особенно за счет ламп накаливания.
Большая часть этого увеличения обусловлена законами в США, а также ограничениями в Китае, которые требуют снижения энергопотребления для освещения в правительственных и офисных зданиях. Помимо дополнительных технологических разработок, направленных на снижение содержания фосфора, переход на светодиодное освещение может доставить радость поставщикам редкоземельных элементов.
Источник: http://investorintel.com/rare-earth-intel/lighting-way-rare-earths-lighting/
