CN103322501B - 太阳光型光合转光玻璃平面光源 - Google Patents

太阳光型光合转光玻璃平面光源 Download PDF

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Abstract

本发明属于光功能玻璃技术领域，涉及一种太阳光型光合转光玻璃平面光源。平面光源由中空玻璃组件及其发光材料薄膜组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃工业产品，在其中一片玻璃的压花面上沉积有10微米至80微米厚度的稀土发光材料薄膜，在蓝光和绿光辐照下产生特征波长为660纳米的红光。该光源可以防止转光材料的潮解劣化，容易回收再利用，光辐照均匀，机械强度高，容易实现规模化工业生产。

Description

太阳光型光合转光玻璃平面光源
技术领域
本发明属于光功能玻璃技术领域，更具体地说，它涉及一种太阳光型光合转光玻璃组件平面光源，在太阳光照射下能够发射特征波长为660纳米的红光。
背景技术
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纳米蓝光的光源对获得高的光合量子产率具有重要作用，其中波长为660纳米的宽谱带红光发射尤为重要。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。
实现植物生长光合作用所需要的具有特征波长为660纳米红光的光合有效光谱的光源，有太阳光、人工光以及混合光，只依靠太阳光辐照就能获得特征波长为660纳米红光发射的光源称为太阳光型光源。在太阳光中，太阳电磁辐射中99．9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区，太阳辐射主要集中在波长为400纳米至760纳米的可见光部分，占太阳辐射总能量的约50%。在可见光的蓝紫光和绿光波段中，包括577～492纳米的绿光，492～455纳米的蓝靛色和455～390纳米的蓝紫光，这些蓝紫光和绿光的能量并不被植物所吸收，具有特征波长为660纳米的红光光源一直很稀缺，需要研发高效率的转光材料和器件光源，把太阳光中的蓝紫光和绿光转成上述植物光合作用所需要的660纳米红光。
在已经研发的转光材料中，主要是掺有稀土的硫化钙发光材料及其转光塑料薄膜产品，存在的不足有：转光产品暴露在湿热空气中，结晶度和转光效率不高，化学不稳定，容易潮解，容易劣化；废弃后也不容易降解，形成二次污染；把微米发光颗粒分散在塑料中也会困难；混入的稀土元素也不容易回收；这种转光薄膜的机械强度很低，容易破损。
采用超白压花玻璃实现光合有效发射可以减小光散射，把发射红蓝光的材料和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，提供一种太阳光型光合转光玻璃组件平面光源，平面光源由中空玻璃组件及其稀土发光材料薄膜组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃，其中一片玻璃中的压花面沉积有10微米至80微米厚度的稀土发光材料薄膜，在太阳光辐照下产生特征波长为660纳米的红光。
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。
平面光源由中空玻璃组件及其稀土发光材料薄膜组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃，其中一片玻璃中的压花面沉积有10微米至80微米厚度的稀土发光材料薄膜。
稀土发光材料的化学计量比为Ca1-aS:aEu，其中Eu离子的化学价为二价，a为原子摩尔数，0.002￡a￡0.006，该稀土发光材料在绿光和蓝光辐照下可以发出特征波长为660纳米的红光。
发光材料颗粒经过热等静压制成靶材，采用直流磁控溅射法，该靶材在超白压花玻璃的一面上溅射成转光材料膜玻璃，薄膜厚度为10-40微米。
两片超白压花玻璃之间的间隔距离是6毫米至15毫米，两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条封闭，得到太阳光型光合转光玻璃平面光源。
本发明的技术方案中的稀土发光材料膜还可以通过以下措施来实现：
发光材料颗粒与光油商业产品按照质量百分比为70-50:30-50混合调制成油墨，采用丝网印刷法在超白压花玻璃的一面成稀土发光材料膜，薄膜厚度为20-80微米。
本发明与现有技术相比具有下列优点：1薄膜型转光材料放置在中空玻璃的内侧，可防止转光材料的潮解劣化；2稀土掺杂发光材料和玻璃容易回收再利用；3玻璃平面光源在空间上使转化的红光辐照强度在空间上均匀；该平面光源机械强度高，容易实现规模化工业生产。
附图说明
图1是太阳光型玻璃平面光源的结构图。
图2是图1的I-I剖视图。
图3是太阳光型光合转光玻璃平面光源在波长为450纳米的蓝光和500纳米的绿光辐照下获得的波长为660纳米红光的光谱图。
1是中空玻璃组件，2是稀土发光材料薄膜，3是超白压花玻璃，4是压花面，5是硅酮密封胶和铝框条。
具体实施方式
实施例1：
平面光源由中空玻璃组件1及其稀土发光材料薄膜2组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃3，其中一片玻璃中的压花面4沉积有10微米厚度的稀土发光材料薄膜2。稀土发光材料的化学计量比为Ca0.998S:0.002Eu，其中Eu离子的化学价为二价；发光材料颗粒经过热等静压制成靶材，采用直流磁控溅射法，该靶材在其中一片超白压花玻璃的的压花面上溅射沉积转光材料膜玻璃，薄膜厚度为10微米；两片超白压花玻璃之间的间隔距离是6毫米至15毫米，两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭，得到太阳光型光合转光玻璃平面光源。
平面光源的结构如图1和图2，在450纳米的蓝光和500纳米的绿光辐照下获得的波长为660纳米红光的光谱如图3。
实施例2：
平面光源由中空玻璃组件1及其稀土发光材料薄膜2组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃3，其中一片玻璃中的压花面4沉积有10微米至80微米厚度的稀土发光材料薄膜2。稀土发光材料的化学计量比为Ca0.994S:aEu，其中Eu离子的化学价为二价；发光材料颗粒与光油商业产品按照质量百分比为60:40混合调制成油墨，采用丝网印刷法在其中一片超白压花玻璃的的压花面沉积稀土发光材料膜2，薄膜厚度为60微米；两片超白压花玻璃之间的间隔距离是8毫米，两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭，得到太阳光型光合转光玻璃平面光源。平面光源的结构如图1，在450纳米的蓝光和500纳米的绿光辐照下获得的波长为660纳米红光的光谱如图3。
实施例3：
平面光源由中空玻璃组件1及其稀土发光材料薄膜2组成，两片玻璃都采用超白压花玻璃3，其中一片玻璃中的压花面4沉积有10微米至80微米厚度的稀土发光材料薄膜2。稀土发光材料的化学计量比为Ca0.996S:aEu，其中Eu离子的化学价为二价；发光材料颗粒经过热等静压制成靶材，采用直流磁控溅射法，该靶材在其中一片超白压花玻璃的压花面上溅射沉积转光材料膜玻璃，薄膜厚度为40微米。两片超白压花玻璃之间的间隔距离是10毫米，两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条5封闭，得到太阳光型光合转光玻璃平面光源。平面光源的结构如图1，在450纳米的蓝光和500纳米的绿光辐照下获得的波长为660纳米红光的光谱如图3。
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 (3)

1.一种太阳光型光合转光玻璃组件平面光源，其特征在于：由中空玻璃组件（1）及其稀土发光材料薄膜（2）组成，所述的中空玻璃组件（1）由上下两块超白压花玻璃（3）组成，两块超白压花玻璃（3）的上部均为压花面（4），所述的稀土发光材料薄膜（2）在下部的一块超白压花玻璃（3）的压花面（4）的上部，稀土发光材料薄膜（2）的厚度为10微米至80微米；稀土发光材料的化学计量比为Ca1-aS:aEu，其中Eu离子的化学价为二价，a为原子摩尔数，0.002≤a≤0.006，该稀土发光材料在绿光和蓝光辐照下可以发出特征波长为660纳米的红光；所述光合转光玻璃组件的两片超白压花玻璃之间的间隔距离是6毫米至15毫米，两片超白压花玻璃（3）的四周用硅酮密封胶和铝框条（5）封闭，得到太阳光型光合转光玻璃组件平面光源。
2.根据权利要求1所述的太阳光型光合转光玻璃组件平面光源，其特征在于：稀土发光材料薄膜的发光材料颗粒经过热等静压制成靶材，采用直流磁控溅射法，该靶材在下部的一块超白压花玻璃的压花面（4）上溅射沉积形成所述薄膜，所述薄膜厚度为10-40微米。
3.根据权利要求1所述的太阳光型光合转光玻璃组件平面光源，其特征在于：稀土发光材料薄膜的发光材料颗粒与光油商业产品按照质量百分比为70-50:30-50混合调制成油墨，采用丝网印刷法沉积并经过紫外固化后形成所述薄膜，所述薄膜厚度为20-80微米。
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