CN113224222A - 一种led植物灯发光芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED植物灯发光芯片的制备方法，属于LED植物发光技术领域。本发明将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；混合粉料A置于温度为1200‑1300℃、空气氛围中高温熔融11‑13min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3‑x)微晶玻璃，其中0＜x＜3；CsPbBrxI(3‑x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，凝固烘干6‑10h即得LED植物灯发光芯片。本发明利用长余辉体系和LED荧光粉体系相结合，LED植物灯发光芯片具有高发光强度与效率，可在长期在高湿度环境中使用并保持原有的发光强度，具有高发光亮度、高发光效率，高化学稳定性和促进植物生长发育等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED植物灯发光芯片的制备方法，属于LED植物发光技术领域。
背景技术
光在植物生长过程中起着至关重要的作用,不同的光质组合对植物的生长发育状况有不同的影响。植物组培所需要的光主要来源于电光源,传统电光源对植物的生物能效极低并且发热量大,用电占整个电费成本的65％左右。在植物组织培养中采用不同的LED光质组合及配比照明,不仅能够调控植物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质,而且能够大大降低能耗,节约成本。
目前，发现的LED植物灯在应用方面存在以下缺点：(1)植物灯所需的荧光粉发光效率低，不能有效的产生亮度较高的LED发射，极大的限制了其在植物培育方面的效率；(2)植物灯所需的荧光粉湿度稳定性较差，植物生长环境通常湿度较大，因而限制了其在植物培育过程中的长期使用；(3)植物所需的发光波段有所不同，对蓝光和红光的需求量，目前的LED植物灯多为白光宽峰发射，专项性较差。
因此，急需稳定的高亮度、湿度稳定性好、专项性强的LED植物灯，以解决传统传统LED植物灯存在亮度低、湿度稳定性较差、专项性差等问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种LED植物灯发光芯片的制备方法，本发明利用可均匀分散在PMMA薄膜中并具有高灵敏度、高亮度应力发光以及可重复记忆型的长余辉体系和LED荧光粉体系相结合，作为植物照明体系的植物灯照明发光体，具有较强的应力发光强度，可长期在湿度较高的环境中使用，并基本保持原有的发光强度，且有效促进植物生长发育。
一种LED植物灯发光芯片的制备方法，具体步骤如下：
(1)将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；
(2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1200-1300℃、空气氛围中高温熔融11-13min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；
(3)步骤(2)前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃，其中0＜x＜3；
(4)将步骤(3)CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，凝固烘干6-10h即得LED植物灯发光芯片。
以质量分数计，步骤(1)混合粉料A中B2O3为47-49％、SiO2为43-45％、ZnO为1-2％、Cs2CO3为0.3-0.5％、CrCO3为3-5％、NaBr和PbBr的总量占0.7-1.2％、NaI 0.8-1.5％和PbI的总量占0.8-1.5％；
所述步骤(3)高温去应力处理的温度为400-420℃，去应力时间为4-5h；
所述步骤(3)高温热处理的温度为490-520℃，热处理时间为15-17h；
所述制备方法制备的LED植物灯发光芯片在制备植物LED灯中的应用；
将LED植物灯发光芯片的制备方法发光芯片按照常规植物灯装配方法进行装配即得LED植物灯；
LED植物灯发光芯片制备的植物LED灯用于植物的补光培育和/或生态照明；
优选的，植物为豆芽。
所述蓝光芯片(激发波长为460nm)，通过蓝光芯片激发荧光粉发射蓝光和红光，蓝光可以有效的促进植物进行光合作用，红光部分可有效的缩短植物的光周期，提高植物的光转换效率，有效提升植物的成活率以及植物生长的品质。
本发明的有益效果是：
(1)本发明LED植物灯发光芯片发射蓝光和红光，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；LED植物灯发光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；同时采用长余辉体系，在撤去光源的黑暗条件下，利用余辉实现余辉波段的光照，具有较强的发光强度和较高的发光效率，可在长期在高湿度环境中使用并基本保持原有的发光强度，且可有效的促进豆芽等植物生长发育；
(2)本发明LED植物灯发光芯片制备的植物LED灯用于豆芽等植物培育，具有高发光亮度、高发光效率、高化学稳定性等特点，也可应用于花卉、损伤检测等领域；
(3)本发明LED植物灯发光芯片制备的植物LED灯解决了传统LED植物灯存在亮度低、湿度稳定性差、专项性差等问题。
附图说明
图1为实施例1CsPbBrxI(3-x)量子点玻璃粉末材料的XRD图；
图2为实施例1CsPbBrI2的TEM图像；
图3为实施例1CsPbBrI2的激发和发射光谱；
图4为实施例1CsPbBrxI(3-x)在不同溴碘比例的发射光谱；
图5为实施例1CsPbBr0.5I2.5在水中浸泡不同时间后的发射光谱；
图6为实施例1CsPbBr0.5I2.5量子点玻璃粉末与蓝光芯片结合封装成LED的电致发光光谱；
图7为实施例1可用于豆芽培育的LED植物灯的照射前后的照片对比；
图8为实施例1可用于豆芽培育的LED植物灯的照射前后的豆芽平均株高。
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LED植物灯发光芯片的制备方法，具体步骤如下：
(1)将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；其中B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3和CrCO3为玻璃基质，NaBr、NaI、PbBr和PbI为卤素材料，以质量分数计，混合粉料A中B2O3为48.5％、SiO2为45％、ZnO为1％、Cs2CO3为0.3％、CrCO3为3％、NaBr和PbBr的总量占0.7-1.2％(样品1-5分别为0.7％,0.8％,1.0％,1.1％和1.2％)、NaI和PbI的总量占0.8-1.5％(样品1-5分别为1.5％,1.4％,1.2％,1.0％和0.8％)；
(2)将步骤(1)的混合粉料A置于温度为1200℃空气氛围中高温熔融11min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；
(3)步骤(2)前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃；其中高温去应力处理的温度为410℃，去应力时间为4.6h；高温热处理的温度为500℃，热处理时间为16h；
(4)将步骤(3)CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，在温度50℃下凝固烘干8h即得LED植物灯发光芯片；
将LED植物灯发光芯片按照常规植物灯装配方法进行装配即得LED植物灯；
本实施例CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃粉末材料的XRD图见图1，从图1可知，样品CsPbBrxI(3-x)(x＝0.5,1,2.5)的衍射峰均与CsPbI3标准卡片PDF NO.804039以及CsPbBr3标准卡片匹配PDF NO.540752，均保持CsPbBrxI(3-x)纯相；
本实施例CsPbBrI2的TEM图像见图2；Br、I成功从微晶玻璃内部析出；
本实施例CsPbBrI2的激发和发射光谱见图3，图中显示460nm的光能够有效的激发该样品，并且样品在460nm的最佳激发下可显示出575nm的黄光发射；
本实施例不同溴碘比例的CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃的发射光谱见图4，调控不同溴碘比例可实现绿光到红光的多色发射，并选择CsPbBr0.5I2.5红光发射的样品作为研究对象；
本实施例CsPbBr0.5I2.5微晶玻璃粉末在水中浸泡不同时间后的光谱见图5；表明该CsPbBr0.5I2.5微晶玻璃粉末可在湿度较大环境中正常使用，并基本保持其原有的发光强度，更便于其使用和应用；
本实施例CsPbBr0.5I2.5微晶玻璃粉末与蓝光芯片封装成LED植物灯后产生的电致发光现象见图6；封装后的LED植物灯能够产生明显的蓝光和红光耦合发射；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽照片见图7；通过该LED植物灯的照射的豆芽，肉眼可见豆芽的株高明显增长，表明该LED植物灯能够有效的促进豆芽生长；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽平均株高见图8，通过该LED植物灯的照射和常规培育的豆芽平均株高对比；可发现在LED植物灯照射豆芽的平均株高相比于常规培育增加了95％；该LED植物灯可长期有效的促进豆芽的发芽以及生长。
实施例2：一种LED植物灯发光芯片的制备方法，具体步骤如下：
(1)将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；其中B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3和CrCO3为玻璃基质，NaBr、NaI、PbBr和PbI为卤素材料，以质量分数计，混合粉料A中B2O3为47.3％、SiO2为44％、ZnO为2％、Cs2CO3为0.5％、CrCO3为4％、NaBr和PbBr的总量占1％、NaI和PbI的总量占1.2％；
(2)将步骤(1)的混合粉料A置于温度为1250℃空气氛围中高温熔融12min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；
(3)步骤(2)前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃；其中高温去应力处理的温度为400℃，去应力时间为4.9h；高温热处理的温度为490℃，热处理时间为17h；
(4)将步骤(3)CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，在温度42℃下凝固烘干10h即得LED植物灯发光芯片；
将LED植物灯发光芯片按照常规植物灯装配方法进行装配即得LED植物灯；
本实施例CsPbBr0.5I2.5微晶玻璃粉末与蓝光芯片封装成LED植物灯后产生的电致发光现象可知，封装后的LED植物灯能够产生明显的蓝光和红光耦合发射；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽对比，肉眼可见经LED植物灯照射的豆芽的株高明显增长，表明该LED植物灯能够有效的促进豆芽生长；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽平均株高对比；可发现在LED植物灯照射豆芽的平均株高相比于常规培育增加了90％；该LED植物灯可长期有效的促进豆芽的发芽以及生长。
实施例3：一种LED植物灯发光芯片的制备方法，具体步骤如下：
(1)将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；其中B2O3、SiO2、ZnO、Cs2CO3和CrCO3为玻璃基质，NaBr、NaI、PbBr和PbI为卤素材料，以质量分数计，混合粉料A中B2O3为48.5％、SiO2为45％、ZnO为1％、Cs2CO3为0.3％、CrCO3为3％、NaBr和PbBr的总量占1％、NaI和PbI的总量占1.2％；
(2)将步骤(1)的混合粉料A置于温度为1200℃空气氛围中高温熔融12min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；
(3)步骤(2)前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃；其中高温去应力处理的温度为420℃，去应力时间为4.1h；高温热处理的温度为520℃，热处理时间为15h；
(4)将步骤(3)CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，在温度60℃下凝固烘干6h即得LED植物灯发光芯片；
将LED植物灯发光芯片按照常规植物灯装配方法进行装配即得LED植物灯；
本实施例CsPbBr0.5I2.5微晶玻璃粉末与蓝光芯片封装成LED植物灯后产生的电致发光现象可知，封装后的LED植物灯能够产生明显的蓝光和红光耦合发射；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽对比，肉眼可见经LED植物灯照射的豆芽的株高明显增长，表明该LED植物灯能够有效的促进豆芽生长；
本实施例LED植物灯的照射与常规培育相同时间的豆芽平均株高对比；可发现在LED植物灯照射豆芽的平均株高相比于常规培育增加了92％；该LED植物灯可长期有效的促进豆芽的发芽以及生长。
Claims (5)
1.一种LED植物灯发光芯片的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将高纯的B2O3、SiO2、ZnO、CS2CO3、CrCO3、NaBr、NaI、PbBr2和PbI进行研磨得到混合粉料A；
(2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1200-1300℃、空气氛围中高温熔融11-13min，浇注到预热铜板上，冷却成型得到前驱体玻璃；
(3)步骤(2)前驱体玻璃依次经高温去应力处理和高温热处理得到CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃，其中0＜x＜3；
(4)将步骤(3)CsPbBrxI(3-x)微晶玻璃研磨成粉末，并封装在蓝光LED芯片上，凝固烘干6-10h即得LED植物灯发光芯片。
2.根据权利要求1所述LED植物灯发光芯片的制备方法，其步骤如下：以质量分数计，步骤(1)混合粉料A中B2O3为47-49％、SiO2为43-45％、ZnO为1-2％、Cs2CO3为0.3-0.5％、CrCO3为3-5％、NaBr和PbBr的总量占0.7-1.2％、NaI 0.8-1.5％和PbI的总量占0.8-1.5％。
3.根据权利要求1所述LED植物灯发光芯片的制备方法，其步骤如下：步骤(3)高温去应力处理的温度为400-420℃，去应力时间为4-5h。
4.根据权利要求1所述LED植物灯发光芯片的制备方法，其步骤如下：步骤(3)高温热处理的温度为490-520℃，热处理时间为15-17h。
5.权利要求1-4任一项所述制备方法制备的LED植物灯发光芯片在制备植物LED灯中的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113690359A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 昆明理工大学 | 一种高稳定性近红外led植物灯发光芯片及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0920529A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-01-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガラス組成物及びその製造方法 |
| CN112047635A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-08 | 昆明理工大学 | 一种高效全无机钙钛矿量子点玻璃的制备方法及应用 |
| CN112569971A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-30 | 武汉大学 | 一种金属卤化物钙钛矿CsPbX3在光催化仿生生物合成的应用 |
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2021
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