[发明专利]具有660纳米红光特征发射的全光谱LED生态光源

说明书

技术领域

本发明创造属于LED半导体照明技术领域，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。

背景技术

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。本发明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，这是本发明技术的核心。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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)。