CN107706282A - 能同时满足植物生长和人眼需求的led生态光源的生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上：步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源。本发明提出的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，可在LED光效、显色性和生态性之间达到平衡。
Description
技术领域
本发明属于LED光技术领域，涉及一种LED光源，尤其涉及一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法。
背景技术
现有白光或黄光照明用LED灯，一般是蓝光芯片封装黄绿和红光荧光粉，使得最终发出的光呈现白光或者带有黄色的暖白光。提高LED光线中黄光或红光的比例，可以降低色温，使得光线更加柔和，同时，显色指数也可以提高。目前常用的降低LED色温的方法是在荧光粉配方中加入适量的630nm主峰的红粉。但是，红粉的加入往往会导致LED光效下降。同时，激发后发光波长红移越多，光效下降越多。
因此，虽然市面上也有660nm主峰附近波段的红粉，但由于采用660nm红粉后光效下降较快，目前仅限用于植物生长补光。这就造成目前用于室内照明的LED灯无法满足室内植物的正常生长。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的LED光源生成方法，以便克服现有LED光源存在的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，可在LED光效、显色性和生态性之间达到平衡。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；
步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在LED芯片发光方向的表面上：
步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；
步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源；
在步骤S1中，所述胶体为硅胶、环氧树脂中的一种或者多种组合；
所述LED光源中,所用的绿色荧光粉具有较宽的人眼灵敏度较高的光谱成分，便于人眼观察的清晰度和视觉的舒适性；
所述LED光源中,所用的红色荧光粉具有较宽的光谱成分，既含有适合植物光合作用的红色光成分，又含有促进植物形态建成的远红光成分；红色光的波长600～700nm，远红光的波长700～800nm；红色光能被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用；而远红光对植物伸长其作用，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色；
所述LED光源中，光谱成分中的红光与蓝光的光通量色比比例R/B＝2：1～9：1，依据不同的色温，该比例会有所不同；使LED出光含有设定比例的红光和蓝光；红光的波长600～700nm，蓝光的波长400～500nm；
上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成人眼视觉所需要的绿色成分时；当绿色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成绿光；
上述所用的红色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成植物光合作用所需要的红光成分时，其他部分芯片发光则出射并提供植物生长所需要的蓝紫光，叶绿素对蓝紫光吸收很多，表现为强的光合作用与成形作用；当红色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成红光；
这些发有绿光的荧光粉是铝酸盐LuAG荧光粉、硫化物系和硼酸盐系列和硅酸盐绿色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
这些发有红光的荧光粉是YAGG、YAGG:Ce3+、YAG:Eu2+和氮化物红色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
所述荧光粉粉浆中荧光粉浓度为2％～20％；相同的封装类型和芯片尺寸，相同荧光粉浓度不同的点胶量或者相同荧光粉浓度不同的点胶量，能够实现不同的相关色温、显色指数和不同的红光/蓝光的光通量色比R/B为2:1～9:1，不同色温满足不同室内照明的需要，而不同的红蓝光比例满足不同种类、不同阶段植物的生长需要、即光合作用，适当的红光/蓝光比R/B才能保证培育出形状健全的植物，红色光过多会引起植物徒长，蓝色光过多会抑制植物生长。
本发明技术不仅适合于多色荧光粉+蓝光LED芯片的红光LED器件制备，也适合于紫外LED芯片+多色荧光粉(例如RGB三基色荧光粉)的含红光LED实现方案。
运用本发明技术制作的LED器件，不仅可以满足室内照明标准要求的光色，也可以提供植物生长所需的400～500nm蓝光和600～700nm红橙光。
一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；
步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在LED芯片发光方向的表面上：
步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；
步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源。
作为本发明的一种优选方案，在步骤S1中，所述胶体为硅胶、环氧树脂中的一种或者多种组合。
作为本发明的一种优选方案，所述LED光源中,所用的绿色荧光粉具有较宽的人眼灵敏度较高的光谱成分，便于人眼观察的清晰度和视觉的舒适性。
作为本发明的一种优选方案，所述LED光源中,所用的红色荧光粉具有较宽的光谱成分，既含有适合植物光合作用的红色光成分，又含有促进植物形态建成的远红光成分；红色光的波长600～700nm，远红光的波长700～800nm；红色光能被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用；而远红光对植物伸长其作用，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色。
作为本发明的一种优选方案，所述LED光源中，光谱成分中的红光与蓝光的光通量色比比例R/B＝2：1～9：1，依据不同的色温，该比例会有所不同；红光的波长600～700nm，蓝光的波长400～500nm。
作为本发明的一种优选方案，上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成人眼视觉所需要的绿色成分时；当绿色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成绿光。
作为本发明的一种优选方案，上述所用的红色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成植物光合作用所需要的红光成分时，其他部分芯片发光则出射并提供植物生长所需要的蓝紫光，叶绿素对蓝紫光吸收很多，表现为强的光合作用与成形作用；当红色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成红光。
作为本发明的一种优选方案，这些发有绿光的荧光粉是铝酸盐LuAG荧光粉、硫化物系和硼酸盐系列和硅酸盐绿色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
这些发有红光的荧光粉是YAGG、YAGG:Ce3+、YAG:Eu2+和氮化物红色荧光粉其中的一种或者他们的组合。
作为本发明的一种优选方案，所述荧光粉粉浆中荧光粉浓度为2％～20％；相同的封装类型和芯片尺寸，相同荧光粉浓度不同的点胶量或者相同荧光粉浓度不同的点胶量，能够实现不同的相关色温、显色指数和不同的红光/蓝光的光通量色比R/B为2:1～9:1，不同色温满足不同室内照明的需要，而不同的红蓝光比例满足不同种类、不同阶段植物的生长需要、即光合作用，适当的红光/蓝光比R/B才能保证培育出形状健全的植物，红色光过多会引起植物徒长，蓝色光过多会抑制植物生长。
用于室内绿化美观的植物往往仅限于绿叶型植物，开花结果型植物无法在目前室内LED灯光下正常开花结果。植物正常生长所需光谱已经被证明主要是430-460nm的蓝光和650-680nm的红光，同时，红蓝比对植物的生长调节作用很大。蓝光对于促进植物根茎生长起主要作用，红光对于植物糖分淀粉的合成，以及开花结果至关重要。这就是目前农村许多现有LED路灯的道路两侧庄稼果实产量不高的原因。也是，目前室内照明LED灯光下，植物无法正常开花结果的原因。
本发明的有益效果在于：本发明提出的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，可在LED光效、显色性和生态性之间达到平衡。
本发明的技术方案，是采用GaN基LED芯片为发光源，通电后可输出430-460nm主峰的蓝光。以峰值530nm附近的黄粉(也可以加入少量YAG555nm峰值的黄色荧光粉)，以及峰值630nm附近和峰值660nm附近的红粉为显色荧光粉，通过色坐标的定位调节配比，以及透明封装硅胶的调和封装，能够获得较高光效，高显色指数，同时包含660nm植物吸收主峰的生态型LED光源。
该光源光谱类型丰富，光色为白光或暖白光，不仅富含420-500nm和620-680nm植物生长所需光波，而且高的显色指数≥84和高红色饱和度(R9>0),强化了观测的高清晰性和视觉的舒适性。
运用本技术可以使LED出光含有一定比例的红光和蓝光。本发明技术不仅适合于多色荧光粉+蓝光LED芯片的红光LED器件制备，也适合于紫外LED芯片+多色荧光粉(例如RGB三基色荧光粉)的含红光LED实现方案。
运用本发明技术制作的LED器件，不仅可以满足室内照明标准要求的光色，也可以提供植物生长所需的400～500nm蓝光和600～700nm红橙光。
附图说明
图1为色温为6000K，Ra>90.R9>0,且R/B＝5：1的生态型光源光谱图。
图2为色温为5300K，Ra>84.R9>0,且R/B＝3：1的生态型光源光谱图。
图3为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图3，本发明揭示了一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，包括如下步骤：
步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；
步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在LED芯片发光方向的表面上：
步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；
步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源。
在步骤S1中，所述胶体可以为硅胶、环氧树脂中的一种或者多种组合。
所述的LED光源中,所用的绿色荧光粉具有较宽的人眼灵敏度较高的光谱成分，便于人眼观察的清晰度和视觉的舒适性。
所述的LED光源中,所用的红色荧光粉具有较宽的光谱成分，既含有适合植物光合作用的红色光(600～700nm)成分，又含有促进植物形态建成的远红光(700～800nm)成分。红色光能被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用；而远红光对植物伸长其作用，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色。
所述的LED光源中，光谱成分中的红光(600～700nm)与蓝光(400～500nm)光通量色比比例R/B＝2：1～9：1，依据不同的色温，该比例会有所不同。
上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成人眼视觉所需要的绿色成分时；当绿色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成绿光。
上述所用的红色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成植物光合作用所需要的红光成分时，其他部分芯片发光则出射并提供植物生长所需要的蓝紫光，叶绿素对蓝紫光吸收很多，表现为强的光合作用与成形作用；当红色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成红光。
这些发有绿光的荧光粉可以是铝酸盐LuAG荧光粉、硫化物系和硼酸盐系列和硅酸盐绿色荧光粉其中的一种或者他们的组合。
这些发有红光的荧光粉可以是YAGG、YAGG:Ce3+、YAG:Eu2+和氮化物红色荧光粉其中的一种或者他们的组合。
所述荧光粉粉浆中荧光粉浓度为2％～20％；相同的封装类型和芯片尺寸，相同荧光粉浓度不同的点胶量或者相同荧光粉浓度不同的点胶量，能够实现不同的相关色温、显色指数和不同的红色光(600～700nm)/蓝色光(400～500nm)光通量色比(R/B＝2:1～9:1)，不同色温可以满足不同室内照明的需要，而不同的红蓝光比例可以满足不同种类、不同阶段植物的生长需要(光合作用)，适当的红色光(600～700nm)/蓝色光(400～500nm)比(R/B)才能保证培育出形状健全的植物，红色光过多会引起植物徒长，蓝色光过多会抑制植物生长。
实施例1
称取0.32g荧光粉(其中，530nm荧光粉0.02g,630nm荧光粉0.02g,660nm荧光粉0.28g)、1.7g配粉胶(LED有机封装硅胶，A胶：B胶＝5：1)并将两者混合均匀，抽真空除去气泡获得荧光粉粉浆；
采用点胶法将荧光粉粉浆涂覆在峰波长为455nm蓝色LED芯片表面上，并放入干燥箱加热固话，固化条件：80℃(1h),然后150℃(2h)；
自然冷确至室温，用0.2m积分球测试相关色温(CCT)、显色指数(Ra)和光谱成分中的红光(600～700nm)与蓝光(400～500nm)比例(R/B，光通量色比)；
最后采用一颗或多颗LED组装成LED灯。
图1为色温为6000K，Ra>90.R9>0,且R/B＝5：1的生态型光源光谱图。
实施例2
称取0.32g荧光粉(其中，530nm荧光粉0.02g,630nm荧光粉0.02g,660nm荧光粉0.28g)、1.7g配粉胶(LED有机封装硅胶，A胶：B胶＝5：1)并将两者混合均匀，抽真空除去气泡获得荧光粉粉浆；
采用点胶法将荧光粉粉浆涂覆在峰波长为445nm蓝色LED芯片表面上，并放入干燥箱加热固化，固化条件：80℃(1h),然后150℃(2h)；
自然冷确至室温，用0.2m积分球测试固化后的LED光源相关色温(CCT)、显色指数(Ra)、红色饱和值R9和光谱成分中的红光(600～700nm)与蓝光(400～500nm)比例(R/B，光通量色比)；
最后采用一颗或多颗LED组装成LED灯。
图2为色温为5300K，Ra>84.R9>0,且R/B＝3：1的生态型光源光谱图。
综上所述，本发明提出的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，可在LED光效、显色性和生态性之间达到平衡。
本发明的技术方案，是采用GaN基LED芯片为发光源，通电后可输出430-460nm主峰的蓝光。以峰值530nm附近的黄粉(也可以加入少量YAG555nm峰值的黄色荧光粉)，以及峰值630nm附近和峰值660nm附近的红粉为显色荧光粉，通过色坐标的定位调节配比，以及透明封装硅胶的调和封装，能够获得较高光效，高显色指数，同时包含660nm植物吸收主峰的生态型LED光源。
该光源光谱类型丰富，光色为白光或暖白光，不仅富含420-500nm和620-680nm植物生长所需光波，而且高的显色指数≥84和高红色饱和度(R9>0),强化了观测的高清晰性和视觉的舒适性。
运用本技术可以使LED出光含有一定比例的红光和蓝光。本发明技术不仅适合于多色荧光粉+蓝光LED芯片的红光LED器件制备，也适合于紫外LED芯片+多色荧光粉(例如RGB三基色荧光粉)的含红光LED实现方案。
运用本发明技术制作的LED器件，不仅可以满足室内照明标准要求的光色，也可以提供植物生长所需的400～500nm蓝光和600～700nm红橙光。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (10)
1.一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；
步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上：
步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；
步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源；
在步骤S1中，所述胶体为硅胶、环氧树脂中的一种或者多种组合；
所述LED光源中,所用的绿色荧光粉具有较宽的人眼灵敏度较高的光谱成分，便于人眼观察的清晰度和视觉的舒适性；
所述LED光源中,所用的红色荧光粉具有较宽的光谱成分，既含有适合植物光合作用的红色光成分，又含有促进植物形态建成的远红光成分；红色光的波长600～700nm，远红光的波长700～800nm；红色光能被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用；而远红光对植物伸长其作用，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色；
所述LED光源中，光谱成分中的红光与蓝光的光通量色比比例R/B＝2：1～9：1，依据不同的色温，该比例会有所不同；使LED出光含有设定比例的红光和蓝光；红光的波长600～700nm，蓝光的波长400～500nm；
上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成人眼视觉所需要的绿色成分时；当绿色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成绿光；
上述所用的红色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成植物光合作用所需要的红光成分时，其他部分芯片发光则出射并提供植物生长所需要的蓝紫光，叶绿素对蓝紫光吸收很多，表现为强的光合作用与成形作用；当红色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光部分或全部被转化成红光；
这些发有绿光的荧光粉是铝酸盐LuAG荧光粉、硫化物系和硼酸盐系列和硅酸盐绿色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
这些发有红光的荧光粉是YAGG、YAGG:Ce3+、YAG:Eu2+和氮化物红色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
所述荧光粉粉浆中荧光粉浓度为2％～20％；相同的封装类型和芯片尺寸，相同荧光粉浓度不同的点胶量或者相同荧光粉浓度不同的点胶量，能够实现不同的相关色温、显色指数和不同的红光/蓝光的光通量色比R/B为2:1～9:1，不同色温满足不同室内照明的需要，而不同的红蓝光比例满足不同种类、不同阶段植物的生长需要、即光合作用，适当的红光/蓝光比R/B才能保证培育出形状健全的植物，红色光过多会引起植物徒长，蓝色光过多会抑制植物生长。
2.一种能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、将透明封装胶与绿色荧光粉和红色荧光粉按照设定比例混合获得荧光粉粉浆；
步骤S2、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上：
步骤S3、将涂覆的荧光粉粉浆进行固化；
步骤S4、将涂覆有荧光粉的LED芯片组装成LED光源。
3.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述胶体为硅胶、环氧树脂中的一种或者多种组合。
4.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
所述LED光源中,所用的绿色荧光粉具有较宽的人眼灵敏度较高的光谱成分，便于人眼观察的清晰度和视觉的舒适性。
5.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
所述LED光源中,所用的红色荧光粉具有较宽的光谱成分，既含有适合植物光合作用的红色光成分，又含有促进植物形态建成的远红光成分；红色光的波长600～700nm，远红光的波长700～800nm；红色光能被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用；而远红光对植物伸长其作用，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色。
6.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
所述LED光源中，光谱成分中的红光与蓝光的光通量色比比例R/B＝2：1～9：1，依据不同的色温，该比例会有所不同；红光的波长600～700nm，蓝光的波长420～500nm。
7.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成人眼视觉所需要的绿色成分时；当绿色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成绿光。
8.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
上述所用的红色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉，当部分蓝光被受激荧光粉转换成植物光合作用所需要的红光成分时，其他部分芯片发光则出射并提供植物生长所需要的蓝紫光，叶绿素对蓝紫光吸收很多，表现为强的光合作用与成形作用；当红色荧光粉比例增多的时候，蓝LED光全部被转化成红光。
9.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
这些发有绿光的荧光粉是铝酸盐LuAG荧光粉、硫化物系和硼酸盐系列和硅酸盐绿色荧光粉其中的一种或者他们的组合；
这些发有红光的荧光粉是YAGG、YAGG:Ce3+、YAG:Eu2+和氮化物红色荧光粉其中的一种或者他们的组合。
10.根据权利要求2所述的能同时满足植物生长和人眼需求的LED生态光源的生成方法，其特征在于：
所述荧光粉粉浆中荧光粉浓度为2％～20％；相同的封装类型和芯片尺寸，相同荧光粉浓度不同的点胶量或者相同荧光粉浓度不同的点胶量，能够实现不同的相关色温、显色指数和不同的红光/蓝光的光通量色比R/B为2:1～9:1，不同色温满足不同室内照明的需要，而不同的红蓝光比例满足不同种类、不同阶段植物的生长需要、即光合作用，适当的红光/蓝光比R/B才能保证培育出形状健全的植物，红色光过多会引起植物徒长，蓝色光过多会抑制植物生长。
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