具有660纳米红光特征发射的全光谱LED生态光源制造技术

本发明专利技术提供一种基于人眼视觉和植物吸收光谱的具有660纳米红光特征发射的全光谱LED生态光源，属于半导体照明技术领域。所述的全光谱中的黄绿光由稀土铈(Ce)掺杂的锶铝氧氟基质荧光材料来实现；所述的全光谱中的660纳米的红光由稀土铕(Eu)掺杂的氮化物基质荧光材料来实现；所述的全光谱的构筑方法是将稀土荧光粉Sr3AlO4F:Ce和CaAlSiN3:Eu与纳米SiO2按一定比例混合均匀后涂覆在蓝光LED光源上实现的，其中的黄绿光不仅人眼视觉感受强，而且对植物光合作用效率也具有协同促进功能，由此构筑的LED生态光源适合于如垂直种植、智能型植物工厂、家庭园艺的室内植物生长照明。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于LED半导体照明
，特别涉及一种具有660纳米红光特征发射的基于人眼视觉和植物吸收光谱的全光谱以及应用该全光谱的LED生态光源。
技术介绍
以GaN基为代表的半导体照明技术的快速发展，促进了LED灯具扩展到了现代设施农业的生态照明领域，由于它具有能耗低、寿命长、而且还能根据作物的需要调节光质、光量，促进作物生产发育，显著提高了产量与品质，因此，正越来越受到人们的关注。植物生长所需的光能需求主要集中在红光和蓝光波段，这些波段包括400纳米～520纳米的蓝光和610纳米～720纳米的红光，而520纳米～610纳米的绿光部分，通常认为对植物生长的光合作用效率贡献小，目前的植物灯光源主要由红光和蓝光构成，由于植物物种色素的光合吸收光谱的差异性，光谱的谱带要具有宽谱带特征。相对蓝光而言，其中的红光波段更稀贵，按照植物生理学的爱默生效应和“红降”原理，具有660纳米红光特征发射的光源对植物色素的光子捕集和光合作用效率影星显著，同时，以660纳米为峰值的红光与具有稍长波长和稍短波长的红光组合，才能取得最高的光合作用效率，目前以不同红光波段的窄谱带LED芯片组合，以及采用线谱发射的量子点红光方案来构筑的多谱带红光光源，成本高，或者有毒，全LED芯片方案还由于正向驱动电源最大功率的差异，获得的660纳米以及稍长和稍短波长的红光的光能，并不能满足宽谱带要求并克服效率红降问题。采用宽谱带的蓝光可激发的红光发射的稀土荧光粉是重要的技术方案，中心波长要在660纳米，并且要具有高的抗化学劣化、耐辐照的稳定性，目前公开的红光技术方案在660纳米、宽谱带、荧光粉体系方面都存在不足，需要进一步解决。本专利技术的重要技术方案在于解决在上述660纳米、宽带、高稳定性的红光发射基础上，解决基于人眼视觉舒适感的全谱发射人工光源问题，日益增长的室内植物生长照明技术的场合包括垂直种植、智能型植物工厂、家庭园艺，不仅要满足上述光合作用红光和蓝光的要求，也要满足人眼视觉照明舒适照明的需要，人们在红蓝光环境下工作一段时间会产生头晕恶心症状；此外最新的研究发现，绿光照射到植物叶片，一部分绿光被叶片反射，另一部分绿光穿透植物叶绿体的中、下层，虽然不直接作用于光合作用的明、暗周期反应机制，但是可以与红蓝光协同促进植物光合作用反应，这一人工绿光需要由新的蓝光可激发的宽带黄绿光发射的稀土荧光材料来实现，迄今还没有这个技术方案，这是本专利技术技术的核心。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种具有660纳米红光特征发射的全光谱LED生态光源，以解决现有技术存在的问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种具有660纳米红光特征发射的全光谱，所述的LED全光谱是由蓝光LED光源激发稀土荧光粉后产生的400-850纳米的宽带发射光谱；所述的全光谱中的黄绿光由稀土铈(Ce)掺杂的锶铝氧氟基质荧光材料来实现，化学式为Sr3AlO4F:Ce，其中Ce为三价铈离子；所述的全光谱中的660纳米的红光由稀土铕(Eu)掺杂的氮化物基质荧光材料来实现，化学式为CaAlSiN3:Eu，其中Eu为二价铕离子。进一步的，所述的全光谱的构筑方法是将稀土荧光粉Sr3AlO4F:Ce和CaAlSiN3:Eu与纳米SiO2和环氧树脂按一定比例混合均匀后涂覆在蓝光LED光源上实现的。进一步的，所述的全光谱的构筑方法是将稀土荧光粉Sr3AlO4F:Ce和CaAlSiN3:Eu与环氧树脂按一定比例混合均匀后涂覆在蓝光LED光源上实现的。进一步的，所述的Sr3AlO4F:Ce、CaAlSiN3:Eu和环氧树脂按照质量比为(Sr3AlO4F：Ce)：(CaAlSiN3：Eu)：纳米SiO2：环氧树脂＝(100～300)：(0.5～2)：(0.01～0.2)：(5～20)。更进一步的，所述的Sr3AlO4F:Ce、CaAlSiN3:Eu和环氧树脂按照质量比为(Sr3AlO4F：Ce)：(CaAlSiN3：Eu)：纳米SiO2：环氧树脂＝200：1：0.1：10。进一步的，所述的LED全光谱的蓝光LED光源为T8或T5灯管或大功率LED植物灯或LED筒灯或球泡灯或射灯中的至少一种。本专利技术创造还提供一种具有660纳米红光特征发射的全光谱的LED生态光源，所述LED生态光源由上至下包括透明灯罩、稀土荧光粉复合层和LED蓝光光源，其中所述稀土荧光粉复合层均匀后涂覆在蓝光LED光源上或均匀后涂覆在所述LED生态光源的透明灯罩内壁上。相对于现有技术，本专利技术创造所述的全光谱及应用该全光谱的LED生态光源具有以下优势：本专利技术提供一种特别的稀土铈(Ce)掺杂的锶铝氧氟基质(Sr3AlO4F)成分的荧光材料(Sr3AlO4F:Ce)，可以被蓝光LED激发，发射520纳米宽谱带的黄绿光，该黄绿光荧光材料与蓝光可以激发的发射660纳米宽带红光的CaAlSiN3:Eu都能够同时被蓝光LED激发，构筑成具有660纳米特征发射的全光谱，其中的黄绿光不仅人眼视觉感受强，而且对植物光合作用效率也具有协同促进功能，由此构筑的LED生态光源适合于如垂直种植、智能型植物工厂、家庭园艺的室内植物生长照明。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：图1为实施例1蓝光LED450纳米激发下的发射光谱图；图2为实施例1和2在蓝光LED450纳米激发下的发射光谱对比图；图3为稀土荧光粉复合层应用于T8灯管的一种实施状态的封装结构示意图；图4为稀土荧光粉复合层应用于T8灯管的另一种实施状态封装结构示意图。图中：1-透明灯罩；2-稀土荧光粉复合层；3-LED蓝光光源。具体实施方式除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本专利技术，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有660纳米红光特征发射的全光谱，其特征在于：所述的LED全光谱是由蓝光LED光源激发稀土荧光粉后产生的400‑850纳米的宽带发射光谱；所述的全光谱中的黄绿光由稀土铈(Ce)掺杂的锶铝氧氟基质荧光材料来实现，化学式为Sr3AlO4F:Ce，其中Ce为三价铈离子；所述的全光谱中的660纳米的红光由稀土铕(Eu)掺杂的氮化物基质荧光材料来实现，化学式为CaAlSiN3:Eu，其中Eu为二价铕离子。

【技术特征摘要】
1.一种具有660纳米红光特征发射的全光谱，其特征在于：所述的LED全光谱是由蓝光LED光源激发稀土荧光粉后产生的400-850纳米的宽带发射光谱；所述的全光谱中的黄绿光由稀土铈(Ce)掺杂的锶铝氧氟基质荧光材料来实现，化学式为Sr3AlO4F:Ce，其中Ce为三价铈离子；所述的全光谱中的660纳米的红光由稀土铕(Eu)掺杂的氮化物基质荧光材料来实现，化学式为CaAlSiN3:Eu，其中Eu为二价铕离子。
2.根据权利要求1所述的具有660纳米红光特征发射的全光谱，其特征在于：所述的全光谱的构筑方法是将稀土荧光粉Sr3AlO4F:Ce和CaAlSiN3:Eu与纳米SiO2和环氧树脂按一定比例混合均匀后涂覆在蓝光LED光源上实现的。
3.根据权利要求1所述的具有660纳米红光特征发射的全光谱，其特征在于：所述的全光谱的构筑方法是将稀土荧光粉Sr3AlO4F:Ce和CaAlSiN3:Eu与环氧树脂按一定比例混合均匀后涂覆在蓝光LED光源上实现的。
4.根据权利要求2所述的具有660纳米红光特征发射的全光谱，其特征在于：所述的Sr3AlO4F:Ce、CaAl...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延泽，毛智勇，李蕊，宋维伟，李广浩，王中恺，
申请(专利权)人：量子光电科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12