Il y a quelques semaines, j'ai écrit que l'un des changements les plus importants survenus dans le domaine des terres rares concerne le marché de l'éclairage. Les tubes fluorescents fonctionnent en faisant rebondir des électrons sur des atomes d'un gaz raffiné dans un tube de verre et en excitant les atomes, qui émettent alors des photons UV. Ces photons frappent des molécules fluorescentes qui convertissent la lumière UV à haute énergie en lumière visible.
Pour ceux qui ne le savaient pas: être assis sous une lampe fluorescente nue, compacte ou non, signifie avoir une grande confiance dans le contrôle de la qualité du fabricant. Parce que lorsque le revêtement de phosphore est extrêmement uniforme et complet, aucune mauvaise lumière UV ne s'échappe, ce qui peut provoquer un cancer de la peau. Conservez les lampes fluorescentes derrière du plastique ou du verre pour éviter que cela ne se produise.
Pour la production de lumière fluorescente, un tube de verre est nécessaire, ainsi qu'une suspension de particules de phosphore liquide, afin de recouvrir l'intérieur du tube. Une fois le liquide évaporé, le tube de verre est chauffé au point que le verre se ramollisse et que les particules de phosphore adhèrent au tube. Ensuite, le tube est rempli de gaz et scellé.
Aujourd'hui, des terres rares telles que l'yttrium et le cérium sont utilisées comme vecteurs, et le terbium et l'europium comme dopants et émetteurs de lumière pour les meilleurs luminophores. Quelqu'un a compris il y a quelque temps que, bien que les particules de phosphore soient plus petites que 10 µm, seules la surface et la zone située directement en dessous interagissent avec les photons UV.
Les terres rares devenant de plus en plus chères et difficiles à obtenir, plusieurs sociétés ont décidé de produire des particules de luminophore en produisant des particules porteuses libres sans terres rares et en recouvrant les particules porteuses de phosphore. Le résultat en termes d'éclairage était le même. Les coûts étaient, en raison de la moindre utilisation de terres rares à prix élevé, inférieurs à égaux.
L’opinion générale est que nous sommes en train de passer des tubes fluorescents aux LED. Un lecteur a demandé comment ces changements affecteraient la demande de terres rares. Alors que les LED contiennent moins de phosphore, la demande en terres rares pourrait augmenter car il en faudrait beaucoup plus.
Je pense qu'il est facile de répondre à la question sur le nombre de matériaux requis par unité. Une LED typique a une efficacité lumineuse supérieure à 110 lm / W et les dispositifs ont généralement une puissance 1 W et contiennent une puce de nitrure de gallium d'environ 1 mm2 avec un revêtement luminescent d'environ 4 mg / mm2 (brevet Nichia). Les mêmes spécifications que pour un tube fluorescent T8 indiquent que le flux lumineux est d'environ 90 lm / W, mais que la consommation d'énergie d'un tube 900mm est d'environ 30 W, avec une zone interne de 456 cm2 (selon un brevet GE) et d'environ 2,5 mg / cm2 enduits de phosphore. Cela nous indique qu'un seul tube 8 mm de longueur T900 X produit approximativement des lumens de lumière 2700 et contient environ 13 mg 1.140 de phosphore. Afin de produire les mêmes lumens de lumière 2.700, voire même de meilleure qualité, des LED 25 contenant un total de 100 mg phosphore sont nécessaires.
Il semble que les luminophores utilisés contiennent presque exactement les mêmes quantités de terres rares, car les mécanismes de production de la lumière visible sont fondamentalement les mêmes pour une LED et une lampe fluorescente.
La quantité requise de phosphore et donc de terres rares par quantité de lumière générée est nettement plus faible pour les LED que pour les luminophores. Notez que nous ne discutons pas de la consommation d'énergie en éclairage ici. Les lampes à LED consomment moins d'énergie, mais elles nécessitent beaucoup moins de terres rares.
Tous les chiffres ci-dessus ont été générés avant le développement récent de particules de support revêtues de phosphore. La quantité de phosphore nécessaire à un éclairage efficace a considérablement diminué et continuera de diminuer à mesure que les LED, les luminophores et les ampoules se remplaceront.
Mais il y a de l'espoir. Selon GE, dans l’année 2013, les lampes à LED ne représentent actuellement que 18% du marché et les ampoules à incandescence restent un acteur important. Toutefois, GE indique également que la part de marché des LED devrait augmenter de 70% en 2020, en particulier aux dépens de l'incandescence.
La majeure partie de cette augmentation provient des lois américaines, ainsi que des restrictions en Chine, qui exigent une consommation d'énergie réduite pour l'éclairage des bâtiments gouvernementaux et des immeubles de bureaux. En plus des développements technologiques supplémentaires visant à réduire le phosphore, le passage à l’éclairage à LED peut procurer un certain plaisir aux fournisseurs de terres rares.
Source: http://investorintel.com/rare-earth-intel/lighting-way-rare-earths-lighting/
