CN111200051A - 照明设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种照明设备。该照明设备包括光源以及位于光源出光侧的荧光胶层,荧光胶层包括不同发光颜色的多种荧光材料,光源与荧光材料的发光峰值波长涵盖400nm~500nm和620nm~750nm,且荧光材料中的一种具有双发射峰,双发射峰峰值波长分别覆盖660nm和730nm,与现有技术相比,只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,减少了荧光粉的种类,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,进而提高了设备的出光均匀性,有利于植物的生长效果,同时通过增加近红外波段的光,补充了植物生长所需的波段,让植物营养素更全面。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域,具体而言,涉及一种照明设备。
背景技术
近年来,利用人工照明技术培育不受季节限制的食用植物或观赏用植物得到广泛发展。由于与植物光合作用息息相关的光合色素的吸光光谱主要落在蓝光波段(400nm~500nm)和红光波段(620nm~750nm),因此,对于植物的培育来说,利用上述波段的光线进行照射尤为重要。
现有的植物用照明设置包括各种波段的芯片封装成的单色灯和全光谱系列。其中,直接用芯片封装的植物照明设置的光谱波峰比较窄,而且多种单色灯发出的单色光混合也易造成出光不均匀;另一方面,多芯片封装不仅增加了灯珠成本,其集成电路更加复杂,要求和成本都比较高,可靠性存在一定的风险。
上述全光谱系列通常是在光源的外侧罩设包括多种荧光粉的封装层,通常的加工工艺是将封装胶与上述多种荧光粉混合后加热硬化,然而由于荧光粉的种类较多,从而易导致荧光粉在封装胶中的分布不均匀,导致出光不均匀,进而影响了光照时植物的生长效果。并且,上述的全光谱系列通常包括利用蓝光光源激发的全光谱发光以及利用紫光光源激发的全光谱发光,其中,蓝光激发的全光谱系列没有涵盖400~450nm这区间波段,而紫光激发的全光谱系列在500~600nm的波段光强过大,而且植物对此波段吸收很少。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种照明设备,以解决现有技术中的照明设备出光不均匀而导致植物的生长效果受到影响的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种照明设备,包括光源以及位于光源出光侧的荧光胶层,荧光胶层包括不同发光颜色的多种荧光材料,光源与荧光材料的发光峰值波长涵盖400nm~500nm和620nm~750nm,且荧光材料中的一种具有双发射峰,双发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm。
进一步地,光源为紫光光源,荧光材料由蓝色荧光粉和红色荧光粉组成,红色荧光粉具有双发射峰。
进一步地,双发射峰包括第一发射峰和第二发射峰,第一发射峰的发光峰值波长在620nm~690nm的范围内,第二发射峰的发光峰值波长在690nm~750nm的范围内。
进一步地,第一发射峰与第二发射峰的强度比为(0.2~5):1。
进一步地,红色荧光粉包括(Mg1-xZnx)2.97(PO4)2:Mn2+、LaAlO3:Mn4+,M+和LaMgAl11O19:Pr3+中的任一种或多种,其中,M+选自Li+,Na+和K+中的任一种。
进一步地,蓝色荧光粉的发光峰值波长在430nm~470nm的范围内,半峰宽范围20nm~100nm。
进一步地,蓝色荧光粉包括Eu2+掺杂的氯磷酸盐、Eu2+掺杂的铝酸盐以及Eu2+掺杂的硅酸盐中的任一种或多种。
进一步地,蓝色荧光粉包括M5(PO4)3Cl:Eu2+、M10(PO4)Cl2:Eu2+、BaAl12O9:Eu2+和RbNa3(Li3SiO4)4:Eu2+中的任一种或多种,其中,M选自Ca、Sr和Ba中的任一种或多种。
进一步地,紫光光源为紫光LED芯片,发光峰值波长在400nm~420nm的范围内。
进一步地,照明设备还包括支架,光源设置于支架上,荧光胶层设于光源上。
进一步地,照明设备包括发光器件和荧光胶层,发光器件具有光源,荧光材料位于发光器件的一侧且与发光器件独立设置。
应用本发明的技术方案,提供了一种包括光源和混有荧光材料的荧光胶层的照明设备,荧光胶层位于光源的出光侧,光源与荧光胶层的发光波长涵盖400nm~500nm和620nm~750nm,且荧光材料中的一种具有双发射峰,双发射峰分别覆盖660nm和730nm。由于现有技术中的照明设备为了同时满足覆盖660nm和730nm这两个光敏色素,通常需要采用多种单色灯或混合至少两种红色荧光粉,多种单色灯发出的单色光混合易导致出光不均匀,而荧光粉的种类较多导致其在封装胶中的分布不均匀,从而也会影响出光的均匀性。本发明的上述技术方案中,通过采用的荧光粉具有分别覆盖660nm和730nm双发射峰,与现有技术相比,只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,减少了荧光粉的种类,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,进而提高了设备的出光均匀性,有利于植物的生长效果,同时通过增加近红外波段的光,补充了植物生长所需的波段,让植物营养素更全面;上述技术方案中通过采用双发射峰的红色荧光粉,减少具有长波的红色荧光粉对蓝色荧光粉出光的吸收,同时通过减少了植物吸收较少的波段500nm~600nm的黄绿荧光粉的使用,提高了蓝色荧光粉的效率。并且,现有技术中的紫光或蓝光激发的全光谱系列,在730nm的发光很弱,而本发明采用的荧光材料中双发射峰,峰值波长分别覆盖660nm和730nm,从而分别对应光敏色素Pr和Pfr的吸收主峰,有利于植物的快速生长。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明所提供的一种发光器件的结构示意图;
图2示出了本发明所提供的实施例1与对比例1中发光器件的发光光谱对比图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、光源;20、荧光材料;30、支架;40、荧光胶层。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术所介绍的,现有技术中的照明设备出光不均匀而导致植物的生长效果受到影响。为了解决如上技术问题,本发明提出了一种照明设备,包括光源以及位于光源出光侧的荧光胶层,荧光胶层包括不同发光颜色的多种荧光材料,光源与荧光材料的发光峰值波长涵盖400nm~500nm和620nm~750nm,且荧光材料中的一种具有双发射峰,双发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm。
由于现有技术中的照明设备为了同时满足覆盖660nm和730nm这两个光敏色素,通常需要采用多种单色灯或混合至少两种红色荧光粉,多种单色灯发出的单色光混合易导致出光不均匀,而荧光粉的种类较多导致其在封装胶中的分布不均匀,从而影响出光的均匀性。本发明的上述技术方案中,通过采用的荧光粉具有峰值范围分别覆盖660nm和730nm双发射峰,与现有技术相比,只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,减少了荧光粉的种类,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,进而提高了设备的出光均匀性,有利于植物的生长效果,同时通过增加近红外波段的光,补充了植物生长所需的波段,让植物营养素更全面。
并且,上述技术方案中通过采用双发射峰的红色荧光粉,减少具有长波的红色荧光粉对蓝色荧光粉出光的吸收,同时通过减少了植物吸收较少的波段500nm~600nm的黄绿荧光粉的使用,提高了蓝色荧光粉的效率。
并且,现有技术中的紫光或蓝光激发的全光谱系列,在730nm的发光很弱,而本发明采用的荧光材料中双发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm,从而分别对应光敏色素Pr和Pfr的吸收主峰,有利于植物的快速生长。
在本发明的上述照明设备中,为了满足上述光源与荧光材料的发光波长涵盖范围,且荧光材料中的一种具有双发射峰的要求,在一种优选的实施方式中,光源为紫光光源,荧光材料由蓝色荧光粉和红色荧光粉组成,红色荧光粉具有双发射峰。
在上述优选的实施方式中,可以仅采用蓝色荧光粉和红色荧光粉,同时采用紫光光源,相比于现有技术中紫光激发的全光谱系列,减少了植物生长吸收很少,或者抑制植物生长的光,增加其促进生长光的强度,从而提高了效率,减低能耗。
在本发明的上述照明设备中,荧光材料中的双发射峰包括第一发射峰和第二发射峰,优选地,第一发射峰的发光峰值波长在620nm~690nm的范围内,第二发射峰的发光峰值波长在690nm~750nm的范围内,更为优选地,第一发射峰与第二发射峰的强度比为(0.2~5):1。由于上述第一发射峰和第二发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm,从而能够分别对应光敏色素Pr和Pfr的吸收主峰,有利于植物的快速生长。
当上述荧光材料包括红色荧光粉时,优选地,红色荧光粉包括(Mg1-xZnx)2.97(PO4)2:Mn2+、LaAlO3:Mn4+,M+和LaMgAl11O19:Pr3+中的任一种或多种,其中,LaAlO3:Mn4+,M+是共掺杂,M+作为电荷补偿离子,选自Li+、Na+和K+中的任一种,加入后在一定程度上可以提高发光强度。上述材料能够使红色荧光粉具有优异的发光性能,上述红色荧光粉料并不局限为上述优选的材料,本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
当上述荧光材料包括蓝色荧光粉时,优选地,蓝色荧光粉的发光峰值波长在400nm~470nm的范围内,半峰宽范围20nm~100nm。由于影响植物生长的主要光波段为400nm~500nm和620nm~750nm,通过采用发光峰值波长落在上述波段内的蓝色荧光粉,如图2所示,在相同的光源激发下,蓝光荧光粉相对与蓝光LED芯片来说,在430nm~470nm波长范围内,蓝光荧光粉的半峰宽大于蓝光LED芯片的半峰宽,即在相同的波长范围内蓝光荧光粉峰值波长范围覆盖的更广,提供了植物生长所需要的更多的光能量,有利于植物的能量吸收、生长。
在上述优选的实施方式中,更为优选地,蓝色荧光粉包括Eu2+掺杂的氯磷酸盐、Eu2 +掺杂的铝酸盐以及Eu2+掺杂的硅酸盐中的任一种或多种;进一步优选地,上述蓝色荧光粉包括M5(PO4)3Cl:Eu2+、M10(PO4)Cl2:Eu2+、BaAl12O9:Eu2+和RbNa3(Li3SiO4)4:Eu2+中的任一种或多种,其中,M选自Ca、Sr和Ba中的任一种或多种。上述材料能够使蓝色荧光粉具有优异的发光性能,上述蓝色荧光粉并不局限为上述优选的材料,本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述照明设备中,优选地,紫光光源的发光峰值波长在400nm~420nm的范围内,更为优选地,紫光光源为紫光LED芯片。由于发光波长较长的荧光材料能够吸收上述紫光光源发出的短波长的光,从而发出涵盖400nm~500nm和620nm~750nm的光影响植物生长;并且,采用的紫光光源为紫光LED芯片,能够有效调节紫光光源的发光强度。
在一种优选的实施方式中,本发明的上述照明设备可以如图1所示,包括支架30和荧光胶层40,光源10设置于支架30上,荧光胶层40罩设于光源10外侧,荧光材料20设置荧光胶层40中。照明设备采用上述设置方式,能够保障照明设备的稳定性和便捷性。
在另一种优选的实施方式中,本发明的上述照明设备包括发光器件和荧光材料,发光器件具有光源,荧光材料位于发光器件的出光侧且与发光器件独立设置。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
本实施例照明设备构造的技术方案如下:
照明设备包括光源、混有荧光材料的荧光胶层、支架,光源设置于支架上,荧光胶层设置与光源上。光源为紫光光源,峰值波长在400nm~420nm的范围内,且紫光光源为紫光LED芯片,荧光材料由蓝色荧光粉和具有双发射峰的红色荧光粉组成,蓝色荧光粉为M5(PO4)3Cl:Eu2+,发光峰值波长在440nm~450nm的范围内,红色荧光粉为(Mg1-xZnx)2.97(PO4)2:Mn2+,双发射峰包括第一发射峰和第二发射峰,第一发射峰的发光峰值波长在650~660nm的范围内,第二发射峰的发光峰值波长在720~730nm的范围内,第一发射峰与第二发射峰的强度比为3:2。
实施例2
本实施例的照明设备与实施例1的区别在于:
蓝色荧光粉为M10(PO4)6Cl2:Eu2+,M选为Sr,发光峰值波长在460nm~470nm的范围内。
实施例3
本实施例的照明设备与实施例1的区别在于:
红色荧光粉为LaAlO3:Mn4+,M+,其中M+为Li+,第一发射峰的发光峰值波长在620nm~630nm的范围内,第二发射峰的发光峰值波长在690nm~700nm的范围内。
实施例4
本实施例的照明设备与实施例1的区别在于:
第一发射峰与第二发射峰的强度比为0.2:1。
实施例5
本实施例的照明设备与实施例1的区别在于:
第一发射峰与第二发射峰的强度比为5:1。
对比例1
本实施例的照明设备与实施例1的区别在于:
荧光材料包括两种红色荧光粉,一种红色荧光粉的发光峰值波长在620nm~700nm的范围内,另一种红色荧光粉的发光峰值波长在690nm~770nm的范围内。
对比实施例1至5与对比例1,由于本发明实施例1至5只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,从而相比于对比例1减少了荧光粉的种类,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,进而提高了设备的出光均匀性。
对比例2
本实施例的照明设备为紫光激发的全光谱系列,与实施例1的区别在于:
荧光材料包括蓝色荧光粉、红色荧光粉和黄绿色荧光粉,蓝色荧光粉的发光峰值波长在430~480nm的范围内,红色荧光粉具有单发射峰,发光峰值波长在570nm~700nm的范围内,黄绿色荧光粉的发光峰值波长在500nm~570nm的范围内。
上述实施例1至5与对比例2中照明设备的PPE(光合光子通量效率)见表1。
表1
/ | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
PPE | 2.00 | 1.95 | 1.85 |
/ | 实施例4 | 实施例5 | 对比例2 |
PPE | 1.90 | 2.10 | 1.80 |
从上表可以看出,本实施例1至5中的光合光子通量效率明显高于对比例2,本发明中的实施例中转换为光合光子通量效率高,提供了更多的光能量用于植物的光合作用,促进了植物的生长效率,本发明所提供的实施例提供了更全面的植物光合作用及生长所需要的光能量,促进了植物生长。
对比例3
本实施例照明设备由多个单色灯组成,与实施例1的区别在于:
照明设备包括多个单色灯,包括发蓝色光的蓝光LED芯片,发紫色光的紫色LED芯片,发红色光的红光LED芯片,蓝光LED芯片发光峰值波长在430nm~480nm的范围内,紫光LED芯片发光峰值波长在360~430nm的范围内,红色LED芯片发光峰值波长在600~680nm的范围内。
对比本发明中的实施例与对比例3,由于本发明实施例中只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,减少了荧光粉的使用,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,荧光粉受紫光LED芯片激发在荧光胶层中混合后发出均匀光,从而相比于对比例3中采用多个单色灯组成的照明设备,提高了设备的出光均匀性,相比对比例3的多个LED芯片的使用,本实施例中采用荧光粉降低成本,并且荧光粉激发后比LED芯片具有更宽的半峰宽,如图2所示,在相同的光源激发下,蓝光荧光粉相对与蓝光芯片来说,在430nm-470nm波长范围内,蓝光荧光粉的发光峰值半峰宽大于蓝光芯片的半峰宽,即在相同的波长范围内蓝光荧光粉峰值波长范围覆盖的更广,提供了植物生长所需要的更多的光能量,有利于植物的能量吸收、生长。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
1、通过采用的荧光粉具有分别覆盖660nm和730nm双发射峰,与现有技术相比,只需要使用一种具有上述双发射峰的红色荧光粉,减少了荧光粉的种类,提高了加工工艺中与封装胶混合的均匀性,进而提高了设备的出光均匀性,有利于植物的生长效果,同时通过增加近红外波段的光,补充了植物生长所需的波段,让植物营养素更全面;
2、本发明中的实施例通过减少了植物吸收较少的波段500nm~600nm的黄绿荧光粉的使用,减少其对蓝光荧光粉的吸收,提高了蓝色荧光粉的效率,通过使用蓝光荧光粉代替蓝光芯片,蓝色荧光粉具有比蓝光芯片更宽的半峰宽,可以覆盖更多的植物生长所需的光波段,提供更多的光能量,让植物营养素更全面;
3、本发明采用的荧光材料中双发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm,从而分别对应光敏色素Pr和Pfr的吸收主峰,有利于植物的快速生长。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种照明设备,其特征在于,包括光源以及位于所述光源出光侧的荧光胶层,所述荧光胶层包括不同发光颜色的多种荧光材料,所述光源与所述荧光材料的发光峰值波长涵盖400nm~500nm和620nm~750nm,且所述荧光材料中的一种具有双发射峰,所述双发射峰的发光峰值波长分别覆盖660nm和730nm。
2.根据权利要求1所述的照明设备,其特征在于,所述光源为紫光光源,所述荧光材料由蓝色荧光粉和红色荧光粉组成,所述红色荧光粉具有所述双发射峰。
3.根据权利要求1所述的照明设备,其特征在于,所述双发射峰包括第一发射峰和第二发射峰,所述第一发射峰的发光峰值波长在620nm~690nm的范围内,所述第二发射峰的发光峰值波长在690nm~750nm的范围内。
4.根据权利要求3所述的照明设备,其特征在于,所述第一发射峰与所述第二发射峰的强度比为(0.2~5):1。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的照明设备,其特征在于,所述红色荧光粉包括(Mg1-xZnx)2.97(PO4)2:Mn2+、LaAlO3:Mn4+,M+和LaMgAl11O19:Pr3+中的任一种或多种,其中,M+选自Li+,Na+和K+中的任一种。
6.根据权利要求1所述的照明设备,其特征在于,所述蓝色荧光粉的发光峰值波长在430nm~470nm的范围内,半峰宽范围20nm~100nm。
7.根据权利要求6所述的照明设备,其特征在于,所述蓝色荧光粉包括Eu2+掺杂的氯磷酸盐、Eu2+掺杂的铝酸盐以及Eu2+掺杂的硅酸盐中的任一种或多种。
8.根据权利要求7所述的照明设备,其特征在于,所述蓝色荧光粉包括M5(PO4)3Cl:Eu2+、M10(PO4)Cl2:Eu2+、BaAl12O9:Eu2+和RbNa3(Li3SiO4)4:Eu2+中的任一种或多种,其中,M选自Ca、Sr和Ba中的任一种或多种。
9.根据权利要求2所述的照明设备,其特征在于,所述紫光光源为紫光LED芯片,发光峰值波长在400nm~420nm的范围内。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备,其特征在于,所述照明设备还包括支架,所述光源设置于所述支架上,所述荧光胶层设于所述光源上。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备,其特征在于,所述照明设备包括发光器件和所述荧光胶层,所述发光器件具有所述光源,所述荧光材料位于所述发光器件的出光侧且与所述发光器件独立设置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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