CN108559491A - 全光谱荧光粉、全光谱二极管和全光谱植物灯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全光谱荧光粉、全光谱二极管和全光谱植物灯，涉及荧光粉技术领域，全光谱荧光粉包括发射峰值为440‑460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520‑530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650‑670nm的红色荧光粉和发射峰值为710‑720nm的红外荧光粉，且四者质量比为1：(0.2‑0.5)：(0.05‑0.15)：(0.01‑0.1)，缓解了使用红蓝色发光二极管照射植物，植物产量仍然较低，且会影响植物果实口感和品质的技术问题，本发明提供的全光谱荧光粉，适合照射植物全生长周期，不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用的需要，能够显著提高植物的产量、品质和口感。
Description
技术领域
本发明涉及荧光粉技术领域，尤其是涉及一种全光谱荧光粉、全光谱二极管和全光谱植物灯。
背景技术
植物照明是设施农业发展阶段的必然需求，也是解决设施植物生产中植物需光和供光矛盾的必要方法，植物照明不仅能够有效缓解此矛盾，还能够有效地提升植物生产力。全光谱LED植物生长灯的合理使用，不仅能在不适合植物生长的条件下进行繁育和生长，而且可以加快农作物的育种和缩短作物的生长周期，减少病虫害及畸形果的发生。
现有市面上常用红蓝色发光二极管照射植物后，尽管能够一定程度上促进植物的生长，但植物产量仍然较低，且会造成植物叶片厚度不足及茎部徒长，影响植物果实口感和品质。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全光谱荧光粉，以缓解了现有使用红蓝色发光二极管照射植物后，尽管能够一定程度上促进植物的生长，但植物产量仍然较低，且会造成植物叶片厚度不足及茎部徒长，影响植物果实口感及品质的技术问题。
本发明提供的全光谱荧光粉，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且所述蓝色荧光粉、所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉和所述红外荧光粉的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.05-0.15)：(0.01-0.1)，优选为1：(0.3-0.4)：(0.1-0.15)：(0.03-0.08)，更优选为1:0.35:0.12:0.05。
进一步的，所述红外荧光粉为掺杂离子掺杂的Ca3Sc2(Si,Ge)3O12；
优选地，所述掺杂离子为Cr3+和稀土离子；
优选地，所述稀土离子为Ce3+和/或Yb3+；
优选地，所述红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
进一步的，所述红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和/或Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6；
优选地，所述红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)，更优选为8:2.5。
进一步的，所述蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和/或Eu2+掺杂AlN；
优选地，所述蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为(1-2)：(1-2)，更优选为1:1。
进一步的，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和/或Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4；
优选地，所述绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4，且两者的质量比为(2-4)：(1-2)，更优选为2:1。
本发明的目的之二在于提供一种全光谱二极管，包括发光芯片和本发明提供的全光谱荧光粉。
进一步的，所述发光芯片为紫外芯片，所述紫外芯片的发射峰值为390-400nm。
进一步的，所述全光谱二极管的发射光谱的色度CIE坐标X值为0.45-0.52，Y值为0.2-0.25。
本发明的目的之三在于提供一种全光谱的二极管的制备方法，包括如下步骤：
(a)提供二极管支架，在二极管支架上设置发光芯片，将发光芯片与二极管支架电连接；
(b)提供全光谱荧光粉，将全光谱荧光粉均匀涂覆于发光芯片上，然后封装，即制得全光谱二极管；
优选地，在步骤(b)中，将全光谱荧光粉与硅胶混合制成荧光胶，再将荧光胶均匀涂覆于发光芯片上；
优选地，全光谱荧光粉与硅胶的质量比为(5-10)：1，更优选为7:1。
本发明的目的在于提供一种全光谱植物灯，包括本发明提供的全光谱荧光粉或本发明提供的全光谱二极管。
本发明提供的全光谱荧光粉，通过蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉相互协同，提供了一种适合照射植物全生长周期的全光谱荧光粉，不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用的需要，能够显著提高植物的产量、品质和口感。
本发明提供的全光谱二极管，通过采用发光芯片匹配全光谱荧光粉，使得全光谱荧光粉能够在发光芯片的照射下，不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用的需要，显著提高植物的产量和品质。
本发明提供的全光谱植物灯，通过采用本发明提供的全光谱荧光粉或本发明提供的全光谱二级管制备而成，所发出的光源不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用，能够显著提高植物的产量和品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例19提供的全光谱二极管的光谱图；
图2为本发明对比例10提供的红蓝光二极管的光谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个全光谱荧光粉，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且所述蓝色荧光粉、所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉和所述红外荧光粉的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.05-0.15)：(0.01-0.1)。
本发明提供的蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉均购置于有研稀土新材料股份有限公司。
在本发明中，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比如为1:0.2:0.05:0.01、1:0.3:0.1:0.05、1:0.4:0.15:0.08、1:0.5：0.15:0.1、1:0.3:0.1:0.03、1:0.4:0.15:0.08、1:0.35:0.12:0.05。
在本发明中，通过将蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比设定为1：(0.3-0.4)：(0.1-0.15)：(0.03-0.08)，使得本发明提供的全光谱荧光粉的光不仅合光子通量高，而且契合植物生长周期对不同发射峰值照射光的需求，从而提升照射植物的产量和品质，尤其是当绿色荧光粉、所述红色荧光粉和所述红外荧光粉的质量比为1:0.35:0.12:0.05时，更能提高光合光子通量，更契合植物生长周期对照射光的需求，更能够提高照射植物的产量和品质。
在本发明提供的全光谱荧光粉中，选用量子效率高且发射峰值位于450-460nm的蓝色荧光粉和发射峰值为650-670nm的红色荧光粉主要用于植物光合作用，选用发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉，主要用于提升光源的光合光子通量，选用发射峰值位于710-720nm的外红荧光粉，主要用于植物萌芽及控制开花周期。本发明提供的全光谱荧光粉通过蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉相互协同，提供了一种适合照射植物全生长周期的全光谱荧光粉，不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用，能够显著提高植物的产量和品质。
在本发明的一种优选实施方式中，红外荧光粉为掺杂离子的Ca3Sc2(Si,Ge)3O12，所述掺杂离子为Cr3+和稀土离子。
通过选用Cr3+和稀土离子掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12作为红外荧光粉，使得其在光源照射下，具有更高的能量传递效率，从而具有更高的光合子通量。
在本发明的一种优选实施方式中，稀土离子为Ce3+和/或Yb3+。
通过选用Cr3+和Ce3+或Cr3+和Yb3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12作为红外荧光粉，使得全光谱荧光粉在光源照射下，不仅能够发射峰值为710-720nm的红外光，而且其光合光子通量高，同时还能够促进植物萌芽及控制开花周期。
在本发明的一种优选实施方式中，选用Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12，使得全光谱荧光粉在光源照射下的光合光子通量更高，同时更能够促进植物萌芽及控制开花周期。
在本发明的一种优选实施方式中，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和/或Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6。
选用Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和/或Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6作为红色荧光粉，不仅使得全光谱荧光粉在光源照射下能够发射峰值为610-720nm的红光，而且发出的红光的量子转换效率高，更能够显著提高植物的光合作用，促进植物快速生长。
在本发明的进一步优选实施方式中，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比如为7:2、7:2.5、7:3、7.5:2、7.5:2.5、7.5:3、8:2、8:2.5或8:3。
当红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)时，全光谱荧光粉在光源照射下发出的光不仅量子转换效率更高，而且更能够促进植物的光合作用，加快植物的生长速度，尤其是当Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的质量比为8:2.5时，其对植物的生长速度和果实产量的提升更显著。
在本发明的一种优选实施方式中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和/或Eu2+掺杂AlN。
选用Eu2+掺杂BaMgAl11O17和/或Eu2+掺杂AlN作为蓝色荧光粉，使得全光谱荧光粉不仅能够在光源照射下发射峰值为450-460nm的蓝光，而且其量子转换效率高，能够显著促进植物根、茎部位生长，促进叶绿素和胡萝卜素的吸收，同时还能促进植物进行光合作用。
在本发明的一种优选实施方式中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为(1-2)：(1-2)。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比如为1:1、1:1.5、1:2、1.5:1、1.5:2、2:1或2:1.5。
通过选用Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物作为蓝色荧光粉，使得Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN相互协同，发出的蓝光的量子转换效率更高，也更能促进植物根、茎部位的生长，从而有效缩短植物的生长周期，尤其是当Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的质量比为1:1时，更能够显著促进植物根、茎部的生长。
在本发明的一种优选实施方式中，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和/或Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4。
选用Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和/或Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4作为绿色荧光粉，使得全光谱荧光粉不仅能够在光源照射下发射峰值为520-530nm的绿光，而且能够显著提高全光谱荧光粉在光源照射下的光合光子通量。
在本发明的一种优选实施方式中，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为(2-4)：(1-2)。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和/或Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、2:1.5、2.5:1.5、3:1.5、4:1.5、2:2、2.5:2、3:2或3.5:2。
通过选用Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物作为绿色荧光粉，使得Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4相互协同，使得全光谱荧光粉的光合光子通量更高，更有利于提高植物的生长速度和产量，尤其是当两者的质量比为2:1时，能更促进植物的生长和增收。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种全光谱二极管，包括发光芯片和本发明提供的全光谱荧光粉。
本发明提供的全光谱二极管，通过采用发光芯片匹配全光谱荧光粉，不仅能够发射峰值为450-460nm的蓝光、峰值为650-670nm的红光、峰值为520-530nm的绿光，而且能够发射峰值为710-720nm的红外光，同时还能够显著提高光合光子通量，从而能够契合植物生长光合作用的需要，显著提高植物的产量和品质。
在本发明的一种优选实施方式中，发光芯片为紫外芯片，紫外芯片的发射峰值为390-400nm。
通过选用紫外芯片作为发射光源，使得全光谱二极管发射的光谱的范围更宽，不仅能够提供蓝光、绿光、红光和红外光，还能够提供紫外光照射，从而抑制菌类的生长，提高植物的口感和品质。
市面上常用蓝光芯片作为发射光源，选用蓝光芯片作为发射光源，能够提高光合光子通量，但是其无法提供发射峰值为400nm以下的光，从而不能契合植物对于400nm以下的光照的需要，影响植物的口感和品质。
在本发明的一种优选实施方式中，全光谱二极管的发射光谱的色度CIE坐标X值为0.45-0.52，Y值为0.2-0.25。
在本发明的一种优选实施方式中，全光谱二极管发射光谱具有如下波峰390-400nm，480-490nm，638-640nm，660-665nm；同时具有以下波谷420-425nm，580-590nm，642-644nm，830-835nm。
植物在生长过程中，除光合作用外，在萌芽、分枝、开花和结果等阶段均需要一定的光刺激才能完成；因此，植物除光合作用所需红、蓝光外，在紫外和红外区域还需要相应的光波段，本发明提供的全光谱二极管采用紫外芯片作为光源，配合本发明提供的全光谱荧光粉，不仅能够提供蓝光、绿光、红光和红外光，还能够提供紫外光，同时还能够保证较高的光合光子通量，从而促进植物的快速生长，提高植物产量，并保证植物果实的口感和品质。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种全光谱二极管的制备方法，包括如下步骤：
(a)提供二极管支架，在二极管支架上设置发光芯片，将发光芯片与二极管支架电连接；
(b)提供全光谱荧光粉，将全光谱荧光粉均匀涂覆于发光芯片上，然后封装，即制得全光谱二极管。
在本发明中，二极管支架与外部电源连接。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(b)中，将全光谱荧光粉与硅胶混合制成荧光胶，再将荧光胶均匀涂覆于发光芯片上。
通过将全光谱荧光粉与硅胶混合制成荧光胶，以便于将全光谱荧光粉牢固粘附于发光芯片上，避免全光谱荧光粉从发光芯片上脱落，影响发射光谱。
在本发明的一种优选实施方式中，全光谱荧光粉与硅胶的质量比为(5-10):1。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，全光谱荧光粉与硅胶的质量比如为5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或10:1。
通过将全光谱荧光粉与硅胶的质量比限定为(5-10):1，以使得全光谱荧光粉与硅胶混合的更加均匀，制成的荧光胶与发光芯片的粘附性能佳，光照效果好，尤其是当全光谱荧光粉与硅胶的质量比为7:1时，所制成的荧光胶与发光芯片的粘附性能更佳，光照效果更好。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种全光谱植物灯，包括本发明提供的全光谱荧光粉或本发明提供的全光谱二极管。
本发明提供的全光谱植物灯，通过采用本发明提供的全光谱荧光粉或本发明提供的全光谱二极管制备而成，所发出的光源不仅光合光子通量高，而且能够契合植物生长光合作用，能够显著提高植物的产量和品质。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1:0.5:0.05:0.1，其中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为1:2；绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为4:1；红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为7:3；红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
实施例2
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1:0.2:0.15:0.01，其中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为2:1；绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为1:1；红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为4:1；红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
实施例3
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1:0.3:0.15:0.03，其中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为1:1；绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为2:1；红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为8:2.5；红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
实施例4
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例3的不同之处在于，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1:0.4:0.1:0.08。
实施例5
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例3的不同之处在于，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1:0.35:0.12:0.05。
实施例6
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17。
实施例7
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂AlN。
实施例8
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12。
实施例9
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，绿色荧光粉为Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4。
实施例10
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3。
实施例11
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，红色荧光粉为Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6。
实施例12
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为10:1。
实施例13
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为1:2。
实施例14
本实施例提供了一种全光谱荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，红外荧光粉为Cr3+掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
对比例1
本对比例提供了一种荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，未加入红外荧光粉。
对比例2
本对比例提供了一种荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，未加入绿色荧光粉。
对比例3
本对比例提供了一种荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1：0.1：0.01：0.2。
对比例4
本对比例提供了一种荧光粉，本实施例与实施例5的不同之处在于，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1：1：0.5：0.01。
对比例5
本对比例提供了一种红色荧光粉。
实施例15-28
实施例15-28分别提供了一种全光谱二极管，分别包括发射峰值为450-460nm的紫外芯片和实施例1-14提供的全光谱荧光粉，其中，全光谱荧光粉与硅胶混合后制成荧光胶，且全光谱荧光粉与硅胶的质量比为7:1，涂覆于紫外芯片上。
实施例29
实施例29提供了一种全光谱二极管，本实施例与实施例19的不同之处在于，采用发射峰值为450-460nm的蓝光芯片作为发射芯片。
实施例30
实施例30提供了一种全光谱二级管的制备方法，实施例15-29提供的全光谱二极管均按照如下方法制备而成：
(a)提供二极管支架，在二极管支架上设置发光芯片，将发光芯片与二极管支架电连接；
(b)提供全光谱荧光粉，将全光谱荧光粉与硅胶按照质量比7:1混合制成荧光胶，再将荧光胶均匀涂覆于发光芯片上均匀涂覆于发光芯片上，然后封装，即制得全光谱二极管。
对比例6-10
对比例6-9分别提供了一种二极管，分别包括发射峰值为450-460nm的紫外芯片和对比例1-5提供的荧光粉，其中，荧光粉与硅胶混合后制成荧光胶，且荧光粉与硅胶的质量比为7:1，涂覆于紫外芯片上。
对比例10提供了一种红蓝光二极管，包括发射峰值为450-460nm的蓝光芯片和对比例5提供的红色荧光粉，其中，红色荧光粉与硅胶混合后制成荧光胶，且荧光胶与硅胶的质量比为7:1，涂覆于蓝光芯片上。
对比例6-10提供的二极管的制备方法与实施例19提供的全光谱二极管的制备方法相同，在此不再赘述。
实施例31-45
实施例31-45分别提供了一种全光谱植物灯，分别包括实施例15-29提供的全光谱二极管及红蓝光二极管，且分别以实施例15-29提供的全光谱二极管及红蓝管二极管为照射源。
对比例11-15
对比例11-15分别提供了一种植物灯，分别包括实施例6-10提供的二极管，且分别以对比例6-10提供的二极管为照射源。
需要说明的是，上述实施例和对比例中的蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉均购置于有研稀土新材料股份有限公司。
试验例1
将实施例19提供的全光谱二极管和对比例10提供的红蓝光二极管分别进行光谱测试，测试结果如图1和图2所示。
从图1和图2的对比可以看出，实施例19提供的全光谱二极管的发射光谱的覆盖范围为380-800nm，而对比例10提供的红蓝光二极管的发射光谱范围为440-800nm，这说明实施例19提供的全光谱二极管通过采用紫外芯片作为光源，其光谱覆盖范围更宽，更契合植物生长全周期的需要，更能够提高植物的产量和品质。
另外，从图1和图2还可以看出，实施例19提供的全光谱二极管的光谱具有如下波峰390-400nm，480-490nm，638-640nm，660-665nm，同时具有以下波谷420-425nm，580-590nm，642-644nm，830-835nm；而对比例10提供的红蓝光二极管的光谱仅具有波峰450-460nm和650-660nm，同时具有波谷490-560nm和830-835nm。由此可以看出，实施例19提供的全光谱二极管采用紫外芯片作为光源，配合全光谱荧光粉，不仅能够提供蓝光、绿光、红光和红外光，还能够提供紫外光，从而更契合植物生长全周期对光合作用的需求，以促进植物的快速生长，提高植物产量和品质。
试验例2
将实施例15-29和对比例6-10提供的二极管分别进行光合光子通量测试，结果如表1所示。
表1二极管光合光子通量测试数据表
从表1可以看出，实施例15-29提供的全光谱二极管的光合光子通量均显著高于对比例10提供的红蓝光二极管，这说明本发明提供的全光谱二极管通过紫外芯片配合全光谱荧光粉，其全光谱荧光粉的转化效率显著高于蓝光芯片配合红光荧光粉制成的二极管，从而大大提高了二极管的光合光子通量。
从实施例19与实施例29的对比可以看出，采用蓝光芯片作为光源制成的二极管的光合光子通量稍低于紫外芯片作为光源制成的二极管的光合光子通量，这是说明紫外芯片作为光源时，全光谱荧光粉的光子转换效率更高。
从实施例15-28与对比例6的对比可以看出，对比例6提供的二极管的光合光子通量高于实施例15-18，这说明在全光谱荧光粉中加入红外荧光粉，尽管能拓宽光谱覆盖范围，但是会降低光合光子通量。
从实施例15-28与对比例7的对比可以看出，对比例7提供的二极管的光合光子通量显著低于实施例15-28，这说明在全光谱荧光粉中加入绿色荧光粉，能够使得绿色荧光粉与红色荧光粉、蓝色荧光粉及红外荧光粉相互协同，一定程度上弥补红外荧光粉加入所带来的光合光子通量不足的缺点。
从实施例15-28与对比例8-9的对比可以看出，当二极管中所采用的全光谱荧光粉中，蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.05-0.15)：(0.01-0.1)时，其所制成的全光谱二极管的光子转换效率更高，光合光子通量更高。
从实施例15-19与实施例20-21的对比可以看出，实施例15-19提供的二极管的光合光合通量显著高于实施例20-21，这说明当二极管采用的全光谱荧光粉中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17与Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为(1-2)：(1-2)时，Eu2+掺杂BaMgAl11O17与Eu2+掺杂AlN相互协同，能够显著提高全光谱荧光粉的量子转换效率使得二极管的光合光子通量显著提高。
从实施例15-19与实施例22-23的对比可以看出，实施例15-19提供的二极管的光合光子通量显著高于实施例22-23，这说明当二极管采用的全光谱荧光粉中，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为(2-4)：(1-2)，Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4相互协同，能够显著提高全光谱荧光粉的量子转换效率使得二极管的光合光子通量显著提高。
从实施例15-19与实施例24-27的对比可以看出，实施例15-19提供的二极管的光合光子通量显著高于实施例24-27，这说明当二极管采用的全光谱荧光粉中，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)时，Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6相互协同，能够显著提高全光谱荧光粉的量子转换效率使得二极管的光合光子通量显著提高。
从实施例15-19与实施例28的对比可以看出，当二极管采用的全光谱荧光粉中，实施例15-19提供的二极管的光合光子通量显著高于实施例28，这说明红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12时，能够显著提高全光谱荧光粉的量子转换效率，从而提高二极管的光合光子通量。
试验例3
选取以山东省泰安县为试验点，试验点内选取相邻的21块草莓种植试验田，分别为试验田1-21，每块试验田的面积为10亩，其中，实施例31-45提供的全光谱植物灯用于照射试验田1-15，对比例10-15提供的植物灯用于照射试验田16-20，试验田21为空白对照田，采用自然光照射，在草莓的生长周期内施肥和补水情况均相同，草莓的生长周期、产量和品质情况如表2所示，其中品质评分标准如表3所示。
表2草莓生长数据表
表3草莓品质评分标准
从表2可以看出，从试验田1-15草莓的生长周期、产量和品质均显著高于试验田21，这说明采用本发明提供的全光谱植物灯照射草莓能够显著缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-15与试验田20的对比可以看出，采用本发明提供的全光谱植物灯照射草莓比采用红蓝光植物灯照射草莓更契合草莓全生长周期的需要，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-14和试验田16的对比可以看出，采用实施例31-45提供的紫外芯片配合全光谱荧光粉制成的植物灯比采用对比例11提供的紫外芯片配合未加入红外荧光粉的荧光粉制成的植物灯，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-14和试验田17的对比可以看出，采用实施例31-45提供的紫外芯片配合全光谱荧光粉制成的植物灯比采用对比例11提供的紫外芯片配合未加入绿色荧光粉的荧光粉制成的植物灯，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-14与试验田18-19的对比可以看出，当植物灯中采用的荧光粉为蓝色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和红外荧光粉的混合物，且四者质量比为1：(0.2-0.5)：(0.05-0.15)：(0.01-0.1)时，其所制成的植物灯照射草莓后，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-14与试验田15的对比可以看出，当植物灯采用紫外芯片作为光源后，使得植物灯的发射光谱覆盖范围更宽，更适合草莓全生长周期需求，能够比采用蓝光芯片作为光源更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-5与试验田6-7的对比可以看出，当植物灯中采用全光谱荧光粉中，蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17与Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为(1-2)：(1-2)时，Eu2+掺杂BaMgAl11O17与Eu2+掺杂AlN相互协同，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-5与试验田8-9的对比可以看出，当植物灯中采用全光谱荧光粉中，绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4的混合物，且两者的质量比为(2-4)：(1-2)，Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4相互协同，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-5与试验田10-13的对比可以看出，当植物灯中采用全光谱荧光粉中，红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)时，Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6相互协同，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
从试验田1-5与试验田14的对比可以看出，当植物灯中采用全光谱荧光粉中，红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12时，更能够促进草莓全生长周期的生长速度，更能够缩短草莓的生长周期，提高草莓产量和品质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种全光谱荧光粉，其特征在于，包括发射峰值为440-460nm的蓝色荧光粉、发射峰值为520-530nm的绿色荧光粉、发射峰值为650-670nm的红色荧光粉和发射峰值为710-720nm的红外荧光粉，且所述蓝色荧光粉、所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉和所述红外荧光粉的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.05-0.15)：(0.01-0.1)，优选为1：(0.3-0.4)：(0.1-0.15)：(0.03-0.08)，更优选为1:0.35:0.12:0.05。
2.根据权利要求1所述的全光谱荧光粉，其特征在于，所述红外荧光粉为掺杂离子掺杂的Ca3Sc2(Si,Ge)3O12；
优选地，所述掺杂离子为Cr3+和稀土离子；
优选地，所述稀土离子为Ce3+和/或Yb3+；
优选地，所述红外荧光粉为Cr3+和Ce3+共同掺杂Ca3Sc2(Si,Ge)3O12。
3.根据权利要求1所述的全光谱荧光粉，其特征在于，所述红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和/或Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6；
优选地，所述红色荧光粉为Eu2+掺杂(Ca,Sr)AlSiN3和Mn4+掺杂K2(Si,Ge)F6的混合物，且两者的质量比为(7-8)：(2-3)，更优选为8:2.5。
4.根据权利要求3所述的全光谱荧光粉，其特征在于，所述蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和/或Eu2+掺杂AlN；
优选地，所述蓝色荧光粉为Eu2+掺杂BaMgAl11O17和Eu2+掺杂AlN的混合物，且两者的质量比为(1-2)：(1-2)，更优选为1:1。
5.根据权利要求3所述的全光谱荧光粉，其特征在于，所述绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和/或Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4；
优选地，所述绿色荧光粉为Ce3+掺杂(Lu,Y)3(Al,Ga)5O12和Eu2+掺杂(Sr,Ba)2SiO4，且两者的质量比为(2-4)：(1-2)，更优选为2:1。
6.一种全光谱二极管，其特征在于，包括发光芯片和权利要求1-5任一项所述的全光谱荧光粉。
7.根据权利要求6所述的全光谱二极管，其特征在于，所述发光芯片为紫外芯片，所述紫外芯片的发射峰值为390-400nm。
8.根据权利要求7所述的全光谱二极管，其特征在于，所述全光谱二极管的发射光谱的色度区块CIE坐标X值为0.45-0.52，Y值为0.2-0.25。
9.根据权利要求6-8任一项所述的全光谱二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)提供二极管支架，在二极管支架上设置发光芯片，将发光芯片与二极管支架电连接；
(b)提供全光谱荧光粉，将全光谱荧光粉均匀涂覆于发光芯片上，然后封装，即制得全光谱二极管；
优选地，在步骤(b)中，将全光谱荧光粉与硅胶混合制成荧光胶，再将荧光胶均匀涂覆于发光芯片上；
优选地，全光谱荧光粉与硅胶的质量比为(5-10)：1，更优选为7:1。
10.一种全光谱植物灯，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的全光谱荧光粉或权利要求6-8任一项所述的全光谱二极管。
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