稀土荧光粉行业分析

稀土荧光粉行业 一.稀土荧光粉 稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)，简称稀土(RE或R)。根据美国地质研究局数据，世界稀土基础储量为154000千吨，其中中国占据了57.7%。我国稀土矿主要分为以内蒙古包头白云鄂博稀土矿为代表的混合型轻稀土矿、四川冕宁氟碳铈轻稀土矿和以南方中重离子稀土矿。从产量上看，2003-2008年间，我国稀土产量增加了31%，供应了全球90%以上的稀土精矿需求。 稀土应用广泛，且在引领全球新材料发展之路。因为稀土具有优异的光、电、磁、超导、催化等物理性能，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，因此被广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、能源保护、农业等领域。目前，中、日、美三国已成为全球稀土消费的主要驱动力，占世界稀土消费量的85%，其中，高科技领域的应用分别占美国和日本稀土消费量的72%和90%，我们认为稀土将引领全球未来新材料发展之路。 稀土消费增长迅速，尤其是新材料领域的应用成为增长最快的领域。稀土消费量增长迅速，而包括稀土永磁体、贮氢合金材料、发光荧光材料、净化催化剂等在内的新材料领是稀土最大的，也是增长最快的消费领域。因风电、电动汽车和节能减排等领域的消费拉动，预计未来稀土消费的主要增长点为钕铁硼、镍氢动力电池和荧光稀土灯三个领域。 当今世界上流行使用的新型电光源大都与稀土有关，其中使用最多的电光源是稀土三基色荧光灯。所说的三基色是指红、绿、蓝三种其本色光，经过混色组合后，可以获得照明用的白色光。稀土三基色荧光灯所使用的红、绿、蓝三种荧光粉，都是以稀土元素作主要成份。稀土三基色荧光粉是世界各国用来生产高效节能灯的主要原材料。真正的稀土三基色节能灯与普通的白炽灯相比节电率高达80％，而且可以获得与日光相近的色温，使得被照物体颜色纯正不失真，其生产过程不污染环境。被公认为当今理想的绿色照明工程。 目前常用的稀土三基色节能灯的外型以紧凑型为主，按灯管造型分为单U、双U、三U、单H、双H、单π、双π、等多种类型，也有做成细管型。稀土三基色节能灯不但高效节能，而且使用寿命也比白炽灯高5至8倍。稀土三基色节能灯是世界上各国大力提倡和推广的新型电光源，在欧美和日本等国已经用稀土三基色荧光灯取代了白炽灯。我国生产三基色灯管的厂家较多，但是真正的使用稀土三基色粉生产灯管的正规厂家确不多，很多都是打着稀土三基色节能灯的招牌生产假冒伪劣的产品充斥市场，严重的败坏了稀土节能灯的声誉。所以真正的稀土三基色节能灯是一种高效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。随着节能灯的推广，预计未来全球稀土灯用三基色荧光粉会持续快速发展，这将拉动钇、铕等稀土产品的消费。 二.稀土荧光粉节能灯市场概况 　　与卤粉荧光灯相比，应用了稀土发光材料的节能灯（三基色荧光灯）的光效更高、显色性更好、使用寿命也更长，节能灯能够在卤粉荧光灯的基础上节能30%-50%，显色指数提高15%-40%，使用寿命增加3倍以上。由于卤粉荧光灯发光效率不高、稳定性差、光衰较大、光通维持率低，无法适用于代表未来市场发展主流的具有高光效、低成本性能的细管径紧凑型荧光灯。2008年6月1日起，国家发改委、国家质检总局和国家认监委组织制定的《中华人民共和国实行能源效率标识的产品目录（第三批）》开始实施，其中，荧光灯达到3级能效以上才可以销售，达到2级能效才能获得节能认证并获得国家产业政策支持；国外市场上，欧盟已于2009年9月1日开始执行EuP指令，按照现有卤粉荧光灯的性能，将很难达到2级能效。从荧光灯的未来发展趋势看，卤粉荧光灯将逐步退出照明市场，转由节能灯和其他高效照明工具取代。 目前全球白炽灯、卤粉荧光灯和节能灯的应用比例目前约为4:3:1，我国约为8:9:1。节能灯是目前应用技术最成熟的环保节能照明产品，是当前照明领域实施节能减排、加快淘汰白炽灯、实现节能照明的主要应用和推广对象。（注：节能灯管按照荧光粉划分有：混合粉、卤粉、三基色。卤粉寿命在3000—4000小时。混合粉寿命在4000—6000小时。三基色在8000小时以上。目前的应该灯主要添加三基色荧光粉）目前，我国是世界照明产品生产第一大国，2009年，我国白炽灯产量27.3亿只，荧光灯产量35亿只，其中，节能灯产量约30亿只，占荧光灯总产量的85%以上。因此，面对巨大的存量市场和增量市场，全球范围内淘汰白炽灯、推广节能灯举措的实施和卤粉荧光灯的加速替代，将带动我国节能灯生产行业的快速发展。预计到2013年，我国白炽灯产量将下降至14.2亿只，节能灯在荧光灯中的占比将上升至92%以上，产量将近70亿只，是当前节能灯产量的2.25倍。 图2 2006年~2013年荧光灯市场容量预测 三.稀土荧光粉市场概况. 随着稀土发光材料节能灯的市场容量的不断增加，稀土发光材料的市场容量也在不断增加。 稀土荧光粉材料作为节能灯生产必须的基础原材料，其市场需求也将出现爆发式增长。根据全国稀土荧光粉、灯协作网预测，2013年我国节能灯用稀土荧光粉市场规模将超过12,000吨，较2009年市场需求量增长97.34%，复合年增长率达到18.52%。 图3 2006年~2013年稀土发光材料市场容量预测 目前我国稀土发光材料产业结构不合理，传统小作坊式生产企业与现代规模化生产企业并存，技术实力和生产装备较差的中小生产企业为数众多。在可统计的 42 家稀土发光材料企业中， 2009 年仅有 2 家企业产量超过 500 吨，占行业总产量的 27.97% ；此外，由于受到生产技术水平和国外厂商下游市场垄断等因素的影响，国内大部分稀土发光材料企业主要生产中低端稀土发光材料(三基色荧光粉)，而在高端节能灯用稀土发光材料、平板显示用稀土发光材料和特种光源用稀土发光材料领域，国内只有科恒股份等行业领先企业具备相应技术储备和产业化能力。 节能灯用稀土发光材料是本行业发展最为成熟的应用领域。从 20 世纪 80 年代初开始，经过 30 年的发展，我国稀土发光材料行业在该领域的整体技术水平及产业规模已位居世界前列。根据全国稀土荧光粉、灯协作网统计， 2009 年我国节能灯用稀土发光材料产量 6,184 吨，占全球节能灯用稀土发光材料总产量的 70% 以上，占我国稀土发光材料行业总产量的 84.92% 。 　　受下游应用领域产业分布的影响，我国稀土发光材料生产厂家主要集中于珠三角地区和长三角地区，其中，广东、浙江和江苏是我国稀土发光材料的主要产区，上述三省稀土发光材料生产企业的产量占全国产量的比例超过 70% 。 随着我国稀土发光材料行业的产业整合，预计未来区域分布将更为集中。 四.稀土材料价格市场概况 稀土荧光粉是从原材料——稀土中提取的，我国北方稀土矿权较为集中，包头白云鄂博稀土矿、四川冕宁地区正处于整合之中，相较而言，南方的离子型稀土矿多分布在民营企业手中，市场常年为无序开采、管理混乱状态。另一方面，在相当长时期内，我国未意识到稀土资源的重要性和战略性，而将其出口作为创汇的主要任务，因此，从1990年到2007年，我国稀土的出口量增长了近10倍，可出口的平均价格却被压低到当初价格的64%。 为了限制无序竞争，为了加强资源保护，近年来我国相继出台了一些政策法规保护稀有资源，促进行业健康有序地发展，包括限制稀有矿种的开采量，由过去稀土生产的指导性计划改为指令性计划、取消稀土产品出口退税政策，并对某些稀土出口产品征收关税等。 2005年5月19日，我国将稀土原矿等产品列入加工贸易禁止类商品目录。 2006年9月14日，财政部、国家发展改革委、商务部等部门联合发出《财政部、发展改革委、商务部、海关总署、国家税务总局关于调整部分商品出口退税率和增补加工贸易禁止类商品目录的通知》要求自2006年11月1日起，我国将以暂定税率形式对110项商品加征出口关税，其中稀土金属矿、稀土化合物等加征出口暂定关税，税率为10%。 2006年11月30日，国家发改委稀土办公室组织召开2007年稀土生产计划工作会议，明确指出从2007年起，稀土矿产品和冶炼分离产品生产实行指令性计划，并给有关地方和稀土企业提出了具体要求。 2007年1月19日，国土资源部等九部委联合制定《对矿产资源开发进行整合的意见》，明确了对稀土等矿种进行整合。 2009年全国稀土氧化物（REO）分省开采总量控制指标82320（吨），少于前几年。 2006年10月27日，国务院关税税则委员会发出《关于调整部分商品进出口暂定税率 表 （1）稀土开采总量指标：稀土氧化物（REO，吨） 表（2） 我国稀土配额及国际市场需求情况（REO，吨） 2. 中国式储备制度起步 2008年全球性金融危机爆发以来，国外需求锐减，包括稀土在内的多种原材料价格大幅下跌，一方面我国大量稀土生产企业停产倒闭，而另一方面，中小私营企业为减少亏损急于抛售稀土矿套现，尽管我国较大的稀土矿企主产区联合短暂停产限产保价，但效果不尽如人意，稀土价格继续下滑。 为应对全球经济危机、保护稀土战略资源，2008年底至今，各地区政府纷纷出台了一些帮助中小型稀土企业度过难关的政策法规，如2009年江西省赣州市出台了稀土产品收储计划，计划储备稀土原矿及各类稀土产品总量1万吨，收储资金约8亿元；2010年2月初，内蒙古批复了《内蒙古自治区稀土资源战略储备》，其中由包钢稀土提出并实施的包头稀土原料产品战略储备方案获批准，根据这一方案，包钢稀土将分5年对30万吨稀土矿产品及适量稀土分离产品、稀土金属产品进行收储。 3. 预计2010年稀土行业调控措施将密集出台 2009年工信部副部长苗圩在“2009中国包头稀土产业发展论坛”上介绍透露，工信部已研究编制了《2009年-2015年稀土工业发展的专项规划》并征求了稀土产业区、行内企业及专家学者的意见，还将征求国务院意见，力求早日颁布执行。 2010年3月初，工信部召集重点稀土企业、稀土行业协会筹备办和科研设计单位的代表召开了稀土行业准入条件研讨会，就包头稀土研究院和赣州有色冶金研究所起草的《稀土行业准入条件》(讨论稿)进行了认真讨论，除了对规模、装备和技术的要求外，讨论稿还对环保指标做出了明确要求，例如在资源回收率上冶炼分离企业的从精矿到混合稀土的回收率要大于92%，混合稀土到单一稀土的回收率要大于95%。此外，讨论稿还提高了项目审批等级，稀土加工1亿元以上的项目，要由工信部核准；另外，新建稀土矿山或者冶炼加工项目要百分之百报给工信部审批。 2009年下半年稀土价格触底回升，尤其是在2009年底部分稀土价格涨势明显，我们认为，除了行业需求转好的因素外，政府扶持政策起到了一定程度的作用，我们预计2010年稀土行业的调控政策将密集出台，这将加快行业的整合及有序运行，有助于维持稀土价格在高位运行。（下图为三基色荧光粉主要原材料氧化铕最近5年价格走势图） 五.三大新型光源比较分析（无极灯、LED、节能灯） 根据我们对市场的调研，具备高光效、长寿命、高显色性的未来方向的新型光源主要有节能灯、LED、无极灯这三种。下面我们将从发光原理、使用寿命、价格等方面对这三种产品进行比较分析。 1，​ 发光原理对比 这三种灯的发光原理基本一样，都是利用稀土三基色荧光粉发光，只是激发方式不同。因此，这三种光源的光效、显色性、色容差、光衰等光参数都基本一样的。即光效大约为75Lm/W以上，显色指数为83左右，色容差可达到国标要求，并且8000h的光衰约为20%，12000h的光衰约为33%. 节能灯工作原理：节能灯的主要工作方式是通过整流器将50Hz、220V工频交流电整流变成平滑的直流电，然后再经变频振荡器将直流变换成40KHz以上的高频交流电然后向灯管供电,在灯管的灯极上面涂有电子粉,当电流经过,电子粉释放大量电子产生各种射线,释放的电子(各种射线比如紫外线等)直接轰击灯管内壁的纯稀土三基色荧光粉, 稀土三基色荧光粉遭到轰击后产生雪崩效应从而发光.(紫外线经过这种转换变成可见光). 无极灯工作原理：高频无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成。它是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内，使灯泡内的气体雪崩电离，形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。 白光LED工作原理： 在结构上，白光LED通常采用两种形成。第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；白光的LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得不同色温下(2700——8000K)的白光。 白LED光源离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄色粉，较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三颜色荧光粉，用于封装LED白光。第二种是多种单色光混合方法，即采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。 2，​ 寿命对比 寿命 灯种 光源寿命（h） 光源经济寿命（h） 电器寿命（h） 综合寿命（h） 节能灯 12000 12000 12000 12000 无极灯 无限 12000 12000 12000 LED 50000 12000 12000 12000 说明： （1）​ 光源寿命说明 a.由于节能灯有灯丝，灯丝的寿命为12000h，因此，节能灯光源寿命为12000h b.由于无极灯的灯管没有电极，从理论上讲，其光源的寿命是无限的，只要玻璃壳不被损坏，无极灯的灯管永远不会被损坏。 c.由于LED采用半导体原理，因灯，光源的寿命也很长，可达到50000h以上。 （2）​ 经济寿命说明 光源的经济寿命是指光源的光衰达到一定程度后，该光源失去了再继续利用的经济价值，就是说，若再继续使用该光源，该光源已不再是节能产品，而是高耗能产品。一般来说，光源的光衰达到30%，即视为达到经济寿命。 稀土三基色荧光粉类光源，其在8000h的光衰约为20%，12000h的光衰约为33%.即利用稀土三基色荧光粉发光的光源，其经济寿命约为12000h，超过12000h继续使用该光源已失去意义，无经济价值可言。 (3)​ 电器寿命说明 通过对三种光源发光原理的分析，节能灯是依靠电子镇流器激发荧光粉发光，无极灯依靠高频发生器激发荧光粉发光，而LED刚是依靠电源（变压器）降压。而这三种电器（镇流器、高频发生器、变压器）中有一种必不可少的电子元件---电解电容。而电解电容的寿命与使用环境温度有很大关系，温度升高10度，使用寿命缩短到原来的1/2，即是：温度65度下可以工作30000小时 ，温度升高到75 度时，使用寿命延长到15000小时，全世界都是这样用的，可上各大电容器厂商网站查一查。而以上三种电器的工作温度都在75度-85度间，所以，其寿命最大不会超过12000小时。 (4)​ 综合寿命说明 根据水桶原理，一个产品的最长寿命决定于使用元件的最短寿命。 节能灯、无极灯、LED灯均有一种必不可少的元件，电解电容，其最长寿命不超过12000h,因此，三者的可利用的最长寿命不超过12000小时，即使无极灯、LED光源的寿命超过12000h,由于都离不天稀土三基色荧光粉，因此从经济寿命的角度看，12000h后继续使用该光源已无经济价值可言，是种浪费。 (5)​ 技术成熟度对比 a.节能灯于1984年发明，迄今已成功使用二十多年，技术成熟可靠； b.无极灯是近几年的新产品，技术欠成熟，稳定性差； c. LED的历史是近3-4年的新产品，特别是大功率LED，技术仍在探索与研究中，尤以散热问题是其技术瓶颈。 (6)​ 节能效果、价格比较 a.​ 节能灯照明范围大，照度均匀，无眩光，灯功率（36W-500W）能满足路灯照明、工业照明的所有要求。三者中节能灯价格最低。 b.​ 无极灯照明范围大，照度均匀，无眩光，灯功率（36W-400W），满足路灯照明、工业照明。无极灯价格比节能灯贵1倍以上。 c.​ LED灯照明范转窄，照度不均匀，灯功率小，满足路灯照明、工业照明要求最困难。同时，LED单点光强度低，当高度过高时，照射面照度值低。LED价格是节能灯5-10倍。 3.总结 综上所述，现阶段，大功率节能灯为三种照明方式首选！ 六.分析结论 综上论述，我们的得出以下结论： 1.我国节能灯（稀土荧光粉灯）的市场容量在不断增长。 2.我国稀土荧光粉的需求随着节能灯市场容量的增长而增长。 3.稀土荧光粉的原材料——稀土的价格趋势为上涨。 4.节能灯（稀土荧光粉灯）目前在照明行业处于主导产品地位，近期不会被LED、无极灯等替代。