CN109945081A - 一种新式长余辉型兰花用led植物灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，此发明隶属于稀土材料发光领域，应用于植物工厂系统照明，以使得植物的根，茎，叶，花皆能得到有效的生长，相对市场产品更针对兰花型植株的生长。同时由于采用长余辉粉和LED粉相结合的方法，在具备以上基本特性的基础上，兼具节能省电，优异的使用寿命和安全性等优点。

Description

一种新式长余辉型兰花用LED植物灯

技术领域

本发明公开了一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，此发明隶属于稀土材料发光领域。

背景技术

兰花在中国具有悠久的历史，被称为“花中君子”，兰花在我国有着广泛的种植，由于其具备良好的极高的观赏价值，因此在国内外花卉市场占据极大的份额，拥有举足轻重的地位，目前市场长针对兰花组织培养的植物灯照明系统尚不成熟，大部分使用和其他植物相同的照明灯具，并没有针对兰花的需要设计特定的光谱，在实验调查中，单一的红光(610-700nm)，蓝光(450-490nm) 以及绿光(520-610nm)和近红外(720nm)都并不是最优的照射波谱，市场上的红蓝组合波谱虽有一定促进作用但却没有搭配近红外对光敏色素的调控，其次，目前市场上的商业化LED植物灯只运用单纯的LED技术，忽略了长余辉材料在LED植物灯领域的运用，针对兰花这类喜阴型植物，在夜间可利用单色的蓝光、近红外光，或者二者的搭配，为兰花提供弱光照明以满足兰花的生长需求。因此本发明，根据昆明理工大学新材料制备与加工重点实验室自行合成的几种新式LED材料，及长余辉材料，在已有商业LED荧光粉的基础上设计和制作了此新式长余辉型LED植物灯。

兰花作为一种喜阴植物，但在开花期却需要足够的光照，否则会使花朵数较少而植株叶较长。同时市场上已有的植物灯并没有完全的匹配兰花开化及其生长所需要，在实验和调查中红光(625nm)绿光(530nm)蓝光(475nm)这三种波段的光以光量比4：2：1的比例进行混合调节最有利于兰花的生长。其叶绿素a、叶绿素b、较普通的植物灯光谱有将近50％的提升，胡萝卜素有31％的提升。但对于可溶性糖、蛋白的含量提升较为显著的却是单纯的蓝光，或者蓝光和红光的光量比为2：1这两种情况，而单一的植物灯体系很难同时满足这两种波谱体系，常用的处理方式是加装LED光强调节系统，但这种系统的安装将增加花农的生产成本，但是这一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，将长余辉材料和LED荧光材料相结合，设计出在紫外LED芯片激发时其光谱比例为：红光(625nm)，绿光(530)，蓝光(475nm)＝4：2：1，而在断电撤去激发光源时余辉谱为单一的蓝光(440-475nm)或者接近红(600-625nm)：蓝(440-475nm)＝1：1，利用余辉对兰花进行弱光照明，实现单个荧光灯满足植物光照的多种需求，可进一步的降低成本。

发明内容

针对LED植物灯的技术问题，本发明设计一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，此灯用荧光粉被蓝光芯片激发(激发波长为365nm)，其不同波段荧光粉如下：近红外波段使用ZnGa₂O₄：Cr³⁺,Bi³⁺作为荧光粉其发射波长为704nm，同时此荧光粉又具备较好的余辉性能，其余辉波段波谱为704nm，余辉时间可长达4小时以上。红色波段使用CaAlSiN:Eu²⁺作为荧光粉，其波长为625nm，绿色波段使用Sr₂SiO₄:Eu²⁺作为荧光粉其的波长为530nm，并可掺杂少量长余辉绿粉SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺,其长余辉波长为518nm，余辉蓝色波段使用 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺其长为450nm，并可掺杂少量长余辉蓝粉CaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺, 其长余辉波段为440nm。

此新式长余辉型LED植物灯可完美的模拟太阳光谱，具备连续的多段式光谱，可实现单一的发光体，实现多段式的光谱发射。其中近红外带主要对植物信息素产生影响，有利于促进开花，和调节花期，及可在一定程度上促进光合作用。红色光谱带有利于植物内糖分的积累，并可影响赤霉素的生成。蓝色光谱带主要促进植物蛋白质的形成，进而促使植株的伸长，有利于植株的高度，株型等形态的形成。绿色光谱带主要有利于植物的光合作用，和补全新型植物等的光谱，使新型LED灯的色温，光谱等更接近阳光。通过多种光谱带的相互配合，此新式长余辉型LED植物灯可更好的促进植物的光合作用，并在夜间实现对植物的多重补光，可使植物生长的更快更好。同时由于采用新式的长余辉体系，在撤去光源的黑暗条件下，利用余辉实现余辉波段的光照，实现了，达到原有的补光量的同时可以节省10％-15％的电能。

由于本发明主要侧重与新式长余辉型LED植物灯用发光体的研究，既该配比的荧光粉可应用于市场大多数的LED芯片的封装，进而应用于大部分的LED 植物照明系统。所以LED植物灯的灯具设计并不为本专利的侧重点。

本发明一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，所使用的光谱可依据文献“LED不同光质对大花蕙‘爱神’×虎雪兰‘霞光’杂交组培苗叶绿素含量的影响”，“光质对植物光合作用的调控及其机理”，“The effect of light quality on leaf production anddevelopment of in vitro cultured plants of Alternanthera Kuntze”。

本发明的有益效果：

本发明一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，将长余辉体系和LED荧光粉体系相结合，利用本实验室所生产的长余辉材料，LED荧光材料，和已有的商业粉体系相结合，设计调配成更接近阳光的连续光谱，更适合成为植物照明体系的植物灯照明发光体，更有利与兰花属植物的生长发育，使兰花属植物生长的更快更好，同时无毒安全，具备优异的LED发光寿命，和良好的节能性。

其次单一的LED植物灯照明体系若想改变照射时的红蓝比例，一般需要安装电流调控系统，对红蓝LED植物灯照明亮度进行调节，但本发明可利用长余辉材料和LED荧光材料进行结合，调制两种光谱，点亮时为混合光谱，用于促进植物的大补光照射，熄灭后为长余辉光谱，利用弱光波段对植物进行弱光照明，有利于实现单个荧光灯满足植物光照的多种需求，可进一步的降低成本。

附图说明

图1为新式长余辉型兰花用LED植物灯在阳光下A、通电后B以及断电后余晖C的照片；

图2为新式长余辉型兰花用LED植物灯不同比例下的发射光谱和余晖光谱；

图3为实施例3中新式长余辉型兰花用LED植物灯点亮后和余辉的色坐标。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，具体步骤如下：

(1)将高纯LED原料：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝色450nm)、Sr₂SiO₄:Eu²⁺ (绿色530nm)、CaAlSiN:Eu²⁺(红色625nm)、长余辉：SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺(绿色518nm)、CaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺,(蓝色440nm)这五种荧光材料以质量比为30： 20：100：1：5。进行干磨混匀处理30-45min得到混合粉体。

(2)将步骤(1)的混合粉体使用环氧树脂封装置紫外LED芯片上。待完全凝固后可得新式长余辉型LED植物灯发光芯片L-1。

实施例2：一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，具体步骤如下：

(1)将高纯LED原料：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝色450nm)、Sr₂SiO₄:Eu²⁺ (绿色530nm)、CaAlSiN:Eu²⁺(红色625nm)、长余辉荧光原料：SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ (绿色518nm)、CaAl₂O₄:Eu^{2 +},Dy³⁺,(蓝色440nm)ZnGa₂O₄:Cr³⁺,Bi³⁺(近红外704nm)，这六种荧光材料以质量比为100：45：50：1：30：5。进行干磨混匀处理30-45min得到混合粉体。

(2)将步骤(1)的混合粉体使用环氧树脂封装置紫外LED芯片上。待完全凝固后可得新式长余辉型兰花用LED植物灯发光芯片L-2。

实施例3：一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，具体步骤如下：

(1)将高纯LED原料：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝色450nm)、Sr₂SiO₄:Eu²⁺ (绿色530nm)、CaAlSiN:Eu²⁺(红色625nm)、长余辉荧光原料：CaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺, (蓝色440nm)，这4种荧光材料以质量比为3：10：20：6。进行干磨混匀处理30-45min得到混合粉体。

(2)将步骤(1)的混合粉体使用环氧树脂封装置紫外LED芯片上。待完全凝固后可得新式长余辉型LED植物灯发光芯片L-3。

通过对比实施例1、实施例2、实施例3所测得发射光谱和余晖光谱数据如下表所示：

通过数据可以看出L-3相较于L-1和L-2植物干中分别增加了20.45％与 29.3％，叶绿素a含量约提升了60.7％和58％，叶绿素b含量约提升31.4％和25.2％，胡萝卜素含量也得到大幅的提升，约36％和21％，因此可以明显的看出实施例3 中所点出的光谱挤一挤余晖光谱，能够更有利于兰花的生长以及叶绿素a、b和胡萝卜素的生成。

图1为新式长余辉型兰花用LED植物灯在阳光下A、通电后B以及断电后余晖C的照片；

图2为新式长余辉型兰花用LED植物灯荧光材料不同比例下的发射光谱和余晖光谱，可以看出不同荧光材料比值下的电亮光谱和余晖光谱有所变化；

图3为实施例3中新式长余辉型兰花用LED植物灯点亮后和余辉的色坐标，以很明显的看出点亮后色温为暖黄色，为3000k，余辉所处色坐标为4500k。

Claims (2)

1.一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，其特征在于：

(1)此新式长余辉型LED植物灯可在220V电压下使用，该植物灯包含基板，基板上有多个接点，以供LED芯片与其接通，在LED芯片的基础上此植物灯具备连续的多段光谱，以及多层的可调节光辐射功率；

(2)此新式长余辉型LED植物灯具备长余辉特性，可在关闭激发电源后，以长余辉的形式继续为植物提供特定光谱弱光照明，进一步促进植物的生长发育。

2.根据权利要求1所述一种新式长余辉型兰花用LED植物灯，所使用为紫外芯片(激发波长为365nm)，其特征在于通过紫外芯片激发荧光粉，达到调配出适合的混合波谱，其不同波段荧光粉如下：近红外波段的波长为704nm，其红色波段的波长为625nm，绿色波段的波长为530nm，蓝色波段的波长为450nm，余辉波段的波长可以为：近红外704nm、绿色518nm、蓝色440n。