CN103258943A - 完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种人工蓝紫光型光合转光玻璃平面光源，属于光功能玻璃和半导体照明技术领域。平面光源包括中空玻璃组件及其稀土发光材料膜和蓝紫光LED，中空玻璃组件由一片稀土发光材料膜玻璃和另一片阳光控制镀膜玻璃组成。平面光源在蓝紫光LED辐照下产生具有同步发射特征波长为660纳米的红光和430纳米的蓝光的光合作用光谱。该平面光源采用一种近紫外LED和一种发光材料就可以产生光合有效辐射，混光均匀，耐候性能好，机械强度高，适合规模化工业生产。

Description

完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源
技术领域
本发明涉及光功能玻璃和半导体光电技术领域，具体的说，涉及一种完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源。
背景技术
光是植物光合作用的能源，光合作用的暗反应即二氧化碳的固定过程，形成高能化合物三磷酸腺苷。植物光合作用需要的光照波长通常包括400纳米至500纳米的蓝光和620纳米至680纳米的红光以及720纳米至740纳米的远红光，对植物的趋光性、光合作用和光形态发生作用。具有上述波段对应的红光和蓝光同步辐射称为光合有效辐射，这种特种光中不含有波长在280纳米至320纳米的紫外光，可防止对植物色素的伤害。同时具有特征波长为660纳米的红光和450纳米蓝光的光源可显著提高植物生长光合量子产率，其中具有特征波长为66纳米的红光发射光源尤为重要。具有光合有效辐射的玻璃称为光合转光玻璃，或者称为光合玻璃，光合玻璃的形式有光合转光中空玻璃组件和光合转光体玻璃两大类型。
植物生长光合作用需要具有特征波长为660纳米红光的光合有效辐照能量，提供这类光能的光源有太阳光、人工光以及混合光。人工光包括高压钠灯、荧光灯以及半导体发光二极管，全部采用人工光的光源称为完全人工光源，其中半导体发光二极管具有节能、环保、长寿命特点，用来替代传统植物照明的人工光源。在半导体人工光源中，目前能够发射波长为400纳米至500纳米的蓝光二极管通过InGaN半导体芯片来实现，简称为蓝光二极管；能够发射波长为620纳米至680纳米的红光通过AlGaInP半导体芯片来实现，简称为红光二极管。采用这些红光和蓝光二极管来制作植物生长光源的方案是，用单个的蓝光二极管和单个的红光二极管混排组成，二极管直接裸露在空气中。存在的问题有：无论是蓝光二极管还是红光二极管，在植物照明使用环境中，和潮热的空气接触，容易导致发光二极管的芯片劣化，发射光谱偏离需要的光谱，二极管和整个光源的使用寿命缩短。另一个缺点是，红光和蓝光的光子能量在空间分布上不均匀，植物的光敏色素不能在分子水平上同步吸收光合作用所需要的红光和蓝光能量，不能达到植物生长节能、增产、增值的目的。
采用超白压花玻璃实现光合有效发射的方案是一个新技术，把发射红蓝光的光源放置于中空玻璃组件内，可以隔离发光源受环境的影响，通过玻璃表面的微米纳米结构可以解决出射光的反射以及导出效率问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术分析和存在问题，提供一种完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，包括中空玻璃及其LED，采用中空玻璃及其红蓝光LED人工光源构成的组件能够同步发射特征波长为660纳米的红光和特征波长为450纳米的蓝光，形成空间上双色均匀分布的平面光源。
本发明的技术方案可以通过下述的技术措施来实现：
中空玻璃是由两片以有效支撑铝条框均匀隔开并周边粘接硅酮密封胶密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。
该平面光源包括中空玻璃组件及其红蓝光LED组件，中空玻璃组件中的一片玻璃是超白压花玻璃，另一片是阳光控制镀膜玻璃，红蓝光LED组件由红蓝光LED芯片组成并放置在中空玻璃组件腔体内部。
红蓝光LED组件发射特征波长为660纳米的红光来自于AlGaInP红光LED,正向直流电流为150毫安培时正向电压为1.3伏至2.75伏。
红蓝光LED组件发射特征波长为450纳米的蓝光来自于InGaN蓝光LED，正向直流电流为20毫安培时正向电压是2.9至3.4伏。
红蓝光LED组件放置于中空玻璃组件的硅酮密封胶和铝框条的四周和阳光控制镀膜玻璃的镀膜面上。
中空玻璃组件中的超白压花玻璃和阳光控制镀膜玻璃两片玻璃之间的间隔距离是9毫米至15毫米。
本发明与现有技术相比具有下列优点：1蓝光二极管和红光二极管封闭在中空玻璃内，隔离潮热空气，可以延长半导体芯片和光源的寿命；2发射的红光和蓝光辐射能量在空间分布上均匀；3红光和蓝光的辐射功率比率容易调整；4容易实现规模化工业生产。
附图说明
图1是完全人工红蓝光型光合转光玻璃组件平面光源结构。
图2是图1的Ⅰ-Ⅰ的剖视图。
图3是人工红蓝光型光合转光玻璃组件平面光源的发射光谱图。
图中1是中空玻璃组件，2是红蓝光LED组件，3是超白压花玻璃，4是压花面，5是硅酮密封胶和铝框条，6是镀膜面，7是阳光控制镀膜玻璃。
具体实施方式
实施例1：
选用发射特征波长为660纳米红光的AlGaInP红光LED产品,正向直流电流为150毫安培时正向电压为2.75伏，再选用发射特征波长为450纳米的InGaN蓝光LED，正向直流电流为20毫安培时正向电压是2.9伏，装配成红蓝光LED组件2， 放置于中空玻璃组件1内的四周和阳光控制镀膜玻璃7的镀膜面6上，另一片玻璃选用超白压花玻璃3，超白压花玻璃3和阳光控制镀膜玻璃7两片玻璃之间的间隔距离是9毫米,四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭,联结上电源，形成完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，结构如图1和图2所示，平面光源的发射光谱图如图3所示。
实施例2：
选用发射特征波长为660纳米红光的AlGaInP红光LED产品,正向直流电流为150毫安培时正向电压为1.3伏，再选用发射特征波长为450纳米的InGaN蓝光LED，正向直流电流为20毫安培时正向电压是3.4伏，装配成红蓝光LED组件2， 放置于中空玻璃组件1内的四周和阳光控制镀膜玻璃7的镀膜面6上，另一片玻璃选用超白压花玻璃3，超白压花玻璃3和阳光控制镀膜玻璃7两片玻璃之间的间隔距离是15毫米,四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭,联结上电源，形成完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，结构如图1和图2所示，平面光源的发射光谱图如图3所示。
实施例3：
选用发射特征波长为660纳米红光的AlGaInP红光LED产品,正向直流电流为150毫安培时正向电压为2.0伏，再选用发射特征波长为450纳米的InGaN蓝光LED，正向直流电流为20毫安培时正向电压是3.1伏，装配成红蓝光LED组件2， 放置于中空玻璃组件1内的四周和阳光控制镀膜玻璃7的镀膜面6上，另一片玻璃选用超白压花玻璃3，超白压花玻璃3和阳光控制镀膜玻璃7两片玻璃之间的间隔距离是10毫米,四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭,联结上电源，形成完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，结构如图1和图2所示，平面光源的发射光谱图如图3所示。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1. 一种完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，包括中空玻璃组件（1）及其红蓝光LED组件（2），其特征在于：中空玻璃组件（1）中的一片玻璃是超白压花玻璃（3）置于中空玻璃组件（1）的上层，另一片是阳光控制镀膜玻璃（7）置于中空玻璃组件（1）的下层，红蓝光LED组件（2）由红蓝光LED芯片组成并放置在中空玻璃组件（1）内部，两片玻璃以有效支撑铝条框均匀隔开并周边粘接硅酮密封胶密封。
2.根据权利要求1所述的完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，其特征在于：红蓝光LED组件（2）发射特征波长为660纳米的红光，采用AlGaInP红光LED,正向直流电流为150毫安培时正向电压为1.3伏至2.75伏。
3.根据权利要求1所述的完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，其特征在于：红蓝光LED组件（2）发射特征波长为450纳米的蓝光，采用InGaN蓝光LED，正向直流电流为20毫安培时正向电压是2.9至3.4伏。
4.根据权利要求1所述的完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，其特征在于：红蓝光LED组件（2）的红蓝光LED芯片放置于中空玻璃组件（1）的硅酮密封胶和铝框条（5）的四周和阳光控制镀膜玻璃（7）的镀膜面（6）上。
5.根据权利要求1所述的完全人工红蓝光型光合转光玻璃平面光源，其特征在于：中空玻璃组件（1）中的超白压花玻璃（3）和阳光控制镀膜玻璃（7）两片玻璃之间的间隔距离是9毫米至15毫米。
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