RU178878U1 - Lamp for plants - Google Patents

Lamp for plants Download PDF

Info

Publication number
RU178878U1
RU178878U1 RU2017111859U RU2017111859U RU178878U1 RU 178878 U1 RU178878 U1 RU 178878U1 RU 2017111859 U RU2017111859 U RU 2017111859U RU 2017111859 U RU2017111859 U RU 2017111859U RU 178878 U1 RU178878 U1 RU 178878U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
red
blue
spectrum
phosphor
leds
Prior art date
Application number
RU2017111859U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Вишняков
Екатерина Анатольевна Вишнякова
Федор Николаевич Немцов
Алексей Николаевич Немцов
Original Assignee
Анатолий Васильевич Вишняков
Екатерина Анатольевна Вишнякова
Федор Николаевич Немцов
Алексей Николаевич Немцов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Васильевич Вишняков, Екатерина Анатольевна Вишнякова, Федор Николаевич Немцов, Алексей Николаевич Немцов filed Critical Анатолий Васильевич Вишняков
Priority to RU2017111859U priority Critical patent/RU178878U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178878U1 publication Critical patent/RU178878U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Светильник для растений на основе филаментных источников света, включающих прозрачную керамическую или лейкосапфировую подложку, на лицевой поверхности которой размещена линейка синих светодиодов, излучающих свет в диапазоне 445-470 нм, а также слой широкополосного красного нитридного люминофора, диспергированного в прозрачном отверждаемом материале, или слой, составленный из смеси красных нитридных люминофоров, или смеси красного нитридного люминофора и желто-оранжевых оксидных люминофоров, со структурой граната, нанесенный после монтажа светодиодов на обе поверхности носителя, в результате чего синий свет светодиодов, проходящий через слой люминофорного покрытия, частично трансформируется в красно-оранжевое излучение, максимум в спектре излучения которого располагается в интервале 615-670 нм, при этом ширина спектра на половине высоты ординаты максимума изменяется в зависимости от состава люминофорной композиции в диапазоне 95-165 нм, а соотношение ординат максимумов в спектре излучения светильника в синей (445-470) и красной (615-670 нм) областях спектра изменяется от 1,5:1 до 1:10.Plant luminaire based on filament light sources, including a transparent ceramic or leucosapphire substrate, on the front surface of which there is a line of blue LEDs emitting light in the range 445-470 nm, as well as a layer of broadband red nitride phosphor dispersed in a transparent curable material, or a layer composed of a mixture of red nitride phosphors, or a mixture of red nitride phosphors and yellow-orange oxide phosphors, with a garnet structure deposited after mon LEDs on both surfaces of the carrier, as a result of which the blue light of the LEDs passing through the phosphor coating layer is partially transformed into red-orange radiation, the maximum in the emission spectrum of which is in the range of 615-670 nm, while the width of the spectrum is half the height of the ordinate of the maximum varies depending on the composition of the phosphor composition in the range 95-165 nm, and the ratio of the ordinates of the maxima in the emission spectrum of the lamp in the blue (445-470) and red (615-670 nm) regions of the spectrum varies from 1.5: 1 to 1: 10.

Description

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и, в частности, к системам искусственного светодиодного освещения растений в теплицах, а также подсветки посадочного материала в домашних условиях.The utility model relates to the field of agriculture and, in particular, to systems of artificial LED lighting of plants in greenhouses, as well as illumination of planting material at home.

В настоящее время достоверно установлено, что фито-активным действием обладает не весь спектр видимого излучения, а отдельные его участки, соответствующие полосам фотосинтетически активной радиации (ФАР) [Raven Р.Н., Evert R.F., Eichorn S.E. Handbook of plant science., J. Wiley, 2007]. На фиг. 1 показаны три спектральные кривые, характеризующие поглощение видимого света зелеными растениями. Кривая «а» относится к поглощению света, который расходуется на синтез хлорофилла (и каратиноидов), кривые «b» и «с» отвечают процессам фотосинтеза и фотоморфогенеза.Currently, it has been reliably established that the phyto-active effect is possessed not by the entire spectrum of visible radiation, but by its individual sections corresponding to the bands of photosynthetically active radiation (PAR) [Raven R.N., Evert R.F., Eichorn S.E. Handbook of plant science., J. Wiley, 2007]. In FIG. 1 shows three spectral curves characterizing the absorption of visible light by green plants. Curve "a" refers to the absorption of light, which is spent on the synthesis of chlorophyll (and carotenoids), curves "b" and "c" correspond to the processes of photosynthesis and photomorphogenesis.

В случае зеленых растений к полосам ФАР относят полосы поглощения в фиолетово-синей области, перекрывающие область длин волн от 420 до 500 нм. Поглощение в области 600-700 нм (полосы с максимумами при 612, 642, 660 и 700 нм) обладает более сильным субстратным и регуляторным воздействием, чем полосы в коротковолновой области спектра. Наконец, в области 700-750 нм свет имеет выраженное регуляторное и слабое субстратное действие.In the case of green plants, the absorption bands in the violet-blue region, covering the wavelength range from 420 to 500 nm, are referred to as PAR bands. Absorption in the region of 600–700 nm (bands with maxima at 612, 642, 660, and 700 nm) has a stronger substrate and regulatory effect than bands in the short-wavelength region of the spectrum. Finally, in the region of 700–750 nm, light has a pronounced regulatory and weak substrate effect.

Оптимум в распределении ФАР по длинам волн зависит от типа растения, но в случае зеленых растений доминирующую роль играет излучение в красной области.The optimum in the distribution of PAR along wavelengths depends on the type of plant, but in the case of green plants, the dominant role is played by radiation in the red region.

Свет в диапазоне длин волн 500-600 нм не обладает значимым фитоактивным действием. Одни авторы относят его к категории бесполезной энергии (wasted energy), другие - полагают, что имеющиеся в листьях вспомогательные пигменты могут передавать энергию из одной спектральной области в другую.Light in the wavelength range of 500-600 nm does not have a significant phytoactive effect. Some authors attribute it to the category of wasted energy, while others believe that auxiliary pigments present in the leaves can transfer energy from one spectral region to another.

Разработка систем искусственного освещения и досветки растений прошла через стадию использования обычных ламп накаливания, на смену которым пришли ртутные, газоразрядные люминесцентные, металл-галогенные и натриевые лампы, широко используемые и в настоящее время. Однако спектры излучения этих светильников плохо согласованы с полосами поглощения зеленых растений.The development of artificial lighting and illumination systems for plants went through the stage of using conventional incandescent lamps, which were replaced by mercury, gas-discharge fluorescent, metal-halogen and sodium lamps, which are widely used today. However, the emission spectra of these lamps are poorly consistent with the absorption bands of green plants.

После разработки технологии промышленного производства светодиодных источников монохроматического света (синего, зеленого и красного) их стали использовать для создания новых систем искусственного освещения растений, которые обеспечивали адресную световую накачку в тех спектральных областях, которые соответствовали полосам поглощения зеленых растений. Так, например, в патенте US 5278432 был предложен источник света с синими (400-450 нм) и красными (620 и 680 нм) светодиодами.After developing industrial production technology for LED monochromatic light sources (blue, green and red), they began to be used to create new artificial lighting systems for plants that provided targeted light pumping in those spectral regions that corresponded to absorption bands of green plants. So, for example, in the patent US 5278432 a light source with blue (400-450 nm) and red (620 and 680 nm) LEDs was proposed.

По данным, приводимым в патенте US 6921182, соотношение интенсивностей света в синей и красной областях спектра при искусственном освещении должно составлять для зеленых растений (0,06-0,08):1. При этом наилучшими характеристиками обладала композиция, составленная из синего, оранжево-красного (612 нм) и красного (660 нм) светодиодов. Авторами было рекомендовано использовать в источнике освещения растений 12 красных светодиодов (660 нм), 6 оранжевых (612 нм) и только один синий светодиод.According to the data given in the patent US 6921182, the ratio of light intensities in the blue and red regions of the spectrum under artificial lighting should be for green plants (0.06-0.08): 1. At the same time, the composition composed of blue, orange-red (612 nm) and red (660 nm) LEDs had the best characteristics. The authors recommended using 12 red LEDs (660 nm), 6 orange (612 nm) and only one blue LED in the plant lighting source.

В настоящее время ведущие компаниями мира Osram, Philips, Hortilux выпускают главным образом источники с 4 светодиодами. Известны также светильники с 5 и более светодиодами (430, 450, 470, 610, 660 и 740 нм) [Iethai Lighting Guangzhou China].Currently, the world's leading companies Osram, Philips, Hortilux mainly produce sources with 4 LEDs. Luminaires with 5 or more LEDs (430, 450, 470, 610, 660 and 740 nm) are also known [Iethai Lighting Guangzhou China].

Несмотря на, казалось, вполне очевидные преимущества светодиодного освещения, обусловленные адресной доставкой красного и синего излучения к центрам поглощения в растении, нельзя игнорировать тот факт, что в обычных условиях растение контактирует с солнечным светом, спектр которого в видимой области является достаточно широким и сплошным. Поэтому на растение воздействует излучение не только той длины волны, которая соответствует максимуму излучения светодиода, но и всей совокупности длин волн, примыкающих к спектральному максимуму.Despite the seemingly obvious advantages of LED lighting due to the targeted delivery of red and blue radiation to the absorption centers in the plant, one cannot ignore the fact that under normal conditions the plant comes into contact with sunlight, whose spectrum in the visible region is quite wide and continuous. Therefore, radiation is affected not only by the wavelength that corresponds to the maximum radiation of the LED, but also by the entire set of wavelengths adjacent to the spectral maximum.

Ширина полос в спектрах поглощения растений, как правило, бывает значительно шире, чем полосы излучения светодиодов (20-30 нм), поэтому нет оснований считать, что монохроматическая накачка является комфортным воздействием для растения. Возможно поэтому, замена металл-галогенных и натриевых ламп высокого давления, на светодиодные источники не приводит к кратному повышению эффективности светового воздействия.The width of the bands in the absorption spectra of plants, as a rule, is much wider than the emission bands of LEDs (20-30 nm), so there is no reason to believe that monochromatic pumping is a comfortable effect for the plant. Perhaps that is why the replacement of metal-halogen and sodium high-pressure lamps with LED sources does not lead to a multiple increase in the efficiency of light exposure.

Альтернативным направлением в фито-светотехнике являются светильники с синими светодиодами и нанесенными на их поверхность свето-преобразующими желто-оранжевыми люминофорами [Применение светодиодных светильников для освещения теплиц: реальность и перспективы / Современные технологии автоматизации. 2010, №2, с. 76-82]. Спектр излучения таких источников включает узкую синюю полосу остаточного первичного излучения с длиной волны 445-470 нм и широкую желто-оранжевую полосу, охватывающую интервал (500-680 нм) и возникающую при возбуждении люминофора первичным синим светом.An alternative direction in phyto-lighting technology is fixtures with blue LEDs and light-transforming yellow-orange phosphors deposited on their surface [Application of LED lamps for lighting greenhouses: reality and prospects / Modern automation technology. 2010, No. 2, p. 76-82]. The emission spectrum of such sources includes a narrow blue band of residual primary radiation with a wavelength of 445-470 nm and a wide yellow-orange band covering the interval (500-680 nm) and arising upon excitation of the phosphor with primary blue light.

Несмотря на высокую световую эффективность таких источников, доля фито-активного, т.е. полезного для растений, излучения в красной области спектра не превосходит 15-20% от общего светового потока. Чтобы компенсировать дефицит красного света было предложено наряду с синими светодиодами использовать также узкополосные красные светодиоды. Данное решение усложняло конструкцию светильника и приводило к увеличению его стоимости. Существенно, также, что и в этом случае не удается в полной мере компенсировать дефицит красного света из-за малой ширины полосы, излучаемой красным светодиодом.Despite the high light efficiency of such sources, the proportion of phyto-active, i.e. useful for plants, radiation in the red region of the spectrum does not exceed 15-20% of the total light flux. To compensate for the deficit of red light, narrow-band red LEDs have also been proposed along with blue LEDs. This decision complicated the design of the lamp and led to an increase in its cost. It is also significant that in this case it is not possible to fully compensate for the deficit of red light due to the small bandwidth emitted by the red LED.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является техническое решение, данное в патенте [RU 153425]. Авторами были предложены два варианта светильников для теплиц, в которых были использованы синие светодиоды, совмещенные с широкополосным красным люминофором. В первом конструктивном варианте светильник включал корпус, внутренние стенки и дно которого были изготовлены из материала с высоким коэффициентом отражения. Крышка светильника выполняла функции рассеивателя света, излучаемого цепочками синих светодиодов, каждый из которых был покрыт слоем широкополосного красного люминофора. Излучаемый синий свет с длиной волны 445-470 нм проходил сквозь слой красного люминофора и возбуждал красную люминесценцию с максимумом в спектре излучения при 630-670 нм и шириной спектра на половине высоты равной 90-110 нм.Closest to the proposed utility model is the technical solution given in the patent [RU 153425]. The authors proposed two versions of luminaires for greenhouses, in which blue LEDs were used, combined with a broadband red phosphor. In the first constructive embodiment, the lamp included a housing, the inner walls and the bottom of which were made of a material with a high reflection coefficient. The lamp cover served as a diffuser of light emitted by chains of blue LEDs, each of which was covered with a layer of broadband red phosphor. The emitted blue light with a wavelength of 445-470 nm passed through a layer of red phosphor and excited red luminescence with a maximum in the emission spectrum at 630-670 nm and a spectral width at half height equal to 90-110 nm.

Второй вариант конструкции светильника отличался тем, что красный нитридный люминофор был пространственно отделен от сине-излучающего светодиода и нанесен в виде тонкого слоя (4) на внутреннюю поверхность рассеивателя света или же был диспергирован в объеме материала рассеивателя.The second version of the luminaire design was characterized in that the red nitride phosphor was spatially separated from the blue-emitting LED and applied as a thin layer (4) on the inner surface of the light diffuser or dispersed in the bulk of the diffuser material.

Техническое решение, предложенное в патенте [RU 153425] было выбрано нами в качестве прототипа. Основное преимущество предложенного ранее светильника заключалось в том, что первичное синее излучение, прошедшее сквозь слой красного люминофора, образовывало вместе с возникающим красно-оранжевым свечением световой поток, согласованный с полосами поглощения зеленых растений.The technical solution proposed in the patent [RU 153425] was chosen by us as a prototype. The main advantage of the previously proposed luminaire was that the primary blue radiation that passed through the red phosphor layer formed, together with the red-orange glow, a luminous flux consistent with the absorption bands of green plants.

Главный недостаток прототипа состоит в том, что предложенный светильник для теплиц обладает сравнительно низкой эффективностью, которая не превосходит 25 Люмен/Ватт. Это связано с тем, что полупроводниковый чип, являющийся источником первичного синего света, располагается на плоском, непрозрачном носителе (chip on board «СОВ») вследствие чего, независимо от модификации светильника весь синий свет, излученный светодиодом в сторону непрозрачного носителя, рассеивается в виде теплоты.The main disadvantage of the prototype is that the proposed lamp for greenhouses has a relatively low efficiency, which does not exceed 25 Lumen / Watt. This is due to the fact that the semiconductor chip, which is the source of the primary blue light, is located on a flat, opaque carrier (chip on board “SOV”), due to which, regardless of the modification of the lamp, all the blue light emitted by the LED towards the opaque carrier is scattered in the form heat.

Преодолеть данный недостаток представляется возможным при размещении синих чипов (светодиодов) на прозрачном носителе (chip-on-glass «COG»). В этом случае синий свет излучается в направлении полного телесного угла (4π стерадиан), в результате чего эффективность светодиодного источника света при той же подводимой мощности должна значительно возрасти, что является важным для практики техническим результатом.It is possible to overcome this drawback when placing blue chips (LEDs) on a transparent medium (chip-on-glass “COG”). In this case, blue light is emitted in the direction of the full solid angle (4π steradian), as a result of which the efficiency of the LED light source at the same input power should increase significantly, which is an important technical result for practice.

Источники света со светодиодами, нанесенными на прозрачные носители, нашли практическое применение в новом поколении осветительных ламп комфортного белого света с цветовой температурой 2700-2900К, индексом цветопередачи более 80 при эффективности 90-110 Лм/Ватт [USPatent Application: 20090184618, 20140362586, USPatent: 9491813, 8894252, 9502622,]. Эти лампы, выполняемые чаще всего в конфигурации традиционных ламп накаливания или родственных им формах, получили название светодиодных филаментных ламп по той причине, что источники света в них имитировали светящиеся нити в лампах накаливании. Типичная конструкция таких ламп показана на фиг. 2, где стрелкой обозначен один из четырех филаментных источников излучения.Light sources with LEDs deposited on transparent media have found practical application in the new generation of comfortable white light lamps with a color temperature of 2700-2900K, a color rendering index of more than 80 at an efficiency of 90-110 Lm / W [USPatent Application: 20090184618, 20140362586, USPatent: 9491813, 8894252, 9502622,]. These lamps, most often performed in the configuration of traditional incandescent lamps or related forms, were called LED filament lamps for the reason that the light sources in them imitated luminous filaments in incandescent lamps. A typical construction of such lamps is shown in FIG. 2, where the arrow indicates one of the four filament radiation sources.

Филаментом является совокупность:A filament is a combination of:

- прозрачного носителя, изготовленного из лейкосапфира или прозрачной керамики;- a transparent carrier made of leucosapphire or transparent ceramic;

- системы синих чипов [US 9491813], размещенных по длине на лицевой поверхности носителя, вместе с соответствующей электрической разводкой;- a system of blue chips [US 9491813], placed along the length on the front surface of the carrier, together with the corresponding electrical wiring;

- люминофорного покрытия, нанесенного из суспензии люминофора в прозрачном полимерном материале (силиконе или эпоксидной смоле) поверх чипов с электрической разводки на лицевой поверхности носителя, а также покрытия, нанесенного на нижнюю поверхности носителя.- a phosphor coating deposited from a suspension of the phosphor in a transparent polymer material (silicone or epoxy resin) over chips with electrical wiring on the front surface of the carrier, as well as a coating deposited on the lower surface of the carrier.

Таким образом, филамент представляет собой излучающий элемент лампы (люминофор - носитель с чипами и электрической разводкой - люминофор), осевое сечение которого имеет линзообразный вид.Thus, the filament is a radiating element of the lamp (phosphor - a carrier with chips and electrical wiring - phosphor), the axial section of which has a lenticular shape.

Прозрачный носитель чипов имеет обычно форму стерженька [US Patent Application 20140369036] с размерами длина (5 мм - 200 мм), ширина (0,5 мм - 10 мм) и толщина (0,1 мм - 5,0 мм). В настоящее время чаще всего используют носители длиной 38-39 мм, шириной 1,5 мм и толщиной менее 1 мм, по длине которого размещены 28 (или иное число) чипов небольшой мощности (например, 0,02-0,04 Ватт). Как правило, все чипы в филаменте излучают синий свет [USPatent 9491813, US Patent Application 20140362586], спектральный диапазон которого может в зависимости от соотношения между нитридами индия и галлия в материале чипа изменяться от 420 до 480 нм. В коммерческих продуктах этот диапазон сужается до 445-460 нм.The transparent chip carrier is typically rod-shaped [US Patent Application 20140369036] with dimensions of length (5 mm - 200 mm), width (0.5 mm - 10 mm) and thickness (0.1 mm - 5.0 mm). Currently, carriers are most often used with a length of 38-39 mm, a width of 1.5 mm and a thickness of less than 1 mm, along the length of which there are 28 (or another number) chips of low power (for example, 0.02-0.04 Watt). As a rule, all chips in the filament emit blue light [USPatent 9491813, US Patent Application 20140362586], the spectral range of which may vary from 420 to 480 nm depending on the ratio between indium and gallium nitrides in the chip material. In commercial products, this range narrows to 445-460 nm.

В настоящее время филаменты стали предметом продажи в качестве конструктивного элемента ламп самой различной конфигурации. Стоимость стандартного филамента на основе лейкосапфирового носителя составляет всего 0,14 US$ за штуку при закупке 5000 штук (Epistar chips sapphire Led Filament, model EGL-L01LN28AN-A).Currently, filaments have become the subject of sale as a structural element of lamps of various configurations. The cost of a standard filament based on a sapphire-based carrier is only 0.14 US $ per piece for the purchase of 5000 pieces (Epistar chips sapphire Led Filament, model EGL-L01LN28AN-A).

Главной и пока единственной сферой практического применения филаментных светодиодных ламп являются высокоэффективные источники комфортного белого света. При изготовлении их, как и в случае обычных светодиодных ламп с синими чипами на непрозрачном носителе, для преобразования синего света используют смеси зеленого и желтого YAG:Ce люминофоров [(Y3Al5-xGaxO12):Ce, Lu3Al5O12 (Y3Al5O12):Ce] с одним из известных типов красного нитридного люминофора, например, состава Ca1-xSrxAlSiN3:Eu или состава (Ca1-xSrx)2Si5N8:Eu [USP 9491813, US 20140362586].The main and so far the only sphere of practical application of filament LED lamps are highly efficient sources of comfortable white light. In the manufacture of them, as in the case of conventional LED lamps with blue chips on an opaque carrier, a mixture of green and yellow YAG: Ce phosphors [(Y 3 Al 5-x Ga x O 12 ): Ce, Lu 3 Al is used to convert blue light 5 O 12 (Y 3 Al 5 O 12 ): Ce] with one of the known types of red nitride phosphor, for example, composition Ca 1-x Sr x AlSiN 3 : Eu or composition (Ca 1-x Sr x ) 2 Si 5 N 8 : Eu [USP 9491813, US20140362586].

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создания нового функционального устройства - а именно светильника для растений, обладающего повышенной эффективностью и имеющего спектр излучения, согласованный со спектром поглощения растений. Этот технический результат достигается использованием светодиодов, размещенных на поверхности прозрачного носителя, а также изменением состава люминофора, наносимого на поверхность носителя синих чипов. Преобразование синего света в предлагаемом светильнике для растений осуществляется с помощью широкополосных красных нитридных люминофоров или смешанных композиций на основе красных нитридных и желто-оранжевых оксидных люминофоров со структурой граната.The technical result of the proposed utility model is the creation of a new functional device - namely, a lamp for plants, which has increased efficiency and has a radiation spectrum that is consistent with the absorption spectrum of plants. This technical result is achieved by using LEDs located on the surface of the transparent carrier, as well as by changing the composition of the phosphor applied to the surface of the carrier of blue chips. The conversion of blue light in the proposed lamp for plants is carried out using broadband red nitride phosphors or mixed compositions based on red nitride and yellow-orange oxide phosphors with a garnet structure.

Таким образом, решение поставленной задачи достигается созданием светильника для растений на основе филаментных источников света, включающих прозрачную керамическую или лейкосапфировую подложку, на лицевой поверхности которой размещена линейка синих светодиодов, излучающих свет в диапазоне 445-470 нм, а также слой широкополосного красного нитридного люминофора, диспергированного в прозрачном отверждаемом материале, или слой, составленный из смеси красных нитридных люминофоров, или смеси красного нитридного люминофора и желто-оранжевых оксидных люминофоров, со структурой граната, нанесенный после монтажа светодиодов на обе поверхности носителя, в результате чего синий свет светодиодов, проходящий через слой люминофорного покрытия, частично трансформируется в красно-оранжевое излучение, максимум которого располагается в интервале 615-670 нм, при этом ширина спектра на половине высоты ординаты максимума изменяется в зависимости от состава люминофорной композиции в диапазоне 95-165 нм, а соотношение ординат максимумов в спектре излучения светильника в синей (445-470) и красной (615-670 нм) областях спектра может изменяться от 1,5:1 до 1:10.Thus, the task is achieved by creating a lamp for plants based on filament light sources, including a transparent ceramic or leucosapphire substrate, on the front surface of which there is a line of blue LEDs emitting light in the range 445-470 nm, as well as a layer of broadband red nitride phosphor, dispersed in a transparent curable material, or a layer composed of a mixture of red nitride phosphors, or a mixture of red nitride phosphor and yellow-orange x oxide phosphors, with a garnet structure, deposited after mounting the LEDs on both surfaces of the carrier, as a result of which the blue light of the LEDs passing through the phosphor coating layer is partially transformed into red-orange radiation, the maximum of which is in the range of 615-670 nm, the width of the spectrum at half the height of the ordinate of the maximum varies depending on the composition of the phosphor composition in the range of 95-165 nm, and the ratio of the ordinates of the maxima in the emission spectrum of the lamp in blue (445-470) and red (615-670 nm) areas of the spectrum can vary from 1.5: 1 to 1:10.

Примеры практического выполненияPractical examples

Пример №1Example No. 1

Для приготовления филаментного источника света были взяты, произведенные компанией Shenzhen Lianshang Optical Со, Ltd. лейкосапфировые подложки с линейкой нанесенных синих светодиодов и смонтированной электрической разводкой, но несодержащие люминофорного покрытия. Светодиоды излучали свет с длиной волны 455 нм. На поверхность подложки, с нанесенными чипами, а также на поверхность, свободную от чипов, была нанесена суспензия широкополосного красного люминофора (Sr493Ca0,493Eu0,014)AlSiN3 в силиконе. Аналогичным образом для люминофора данного состава изготавливали еще 3 филамента, которые после отверждения силикона монтировали в лампу, имеющую конфигурацию обычных ламп накаливания и включающие 4 филамента (см. фиг. 2).For the preparation of a filament light source were taken, manufactured by Shenzhen Lianshang Optical Co., Ltd. leucosapphire substrates with a line of deposited blue LEDs and mounted electrical wiring, but not containing a phosphor coating. LEDs emitted light with a wavelength of 455 nm. A suspension of broadband red phosphor (Sr 493 Ca 0.493 Eu 0.014 ) AlSiN 3 in silicone was deposited on the surface of the substrate, coated with chips, as well as on a surface free of chips. Similarly, for the phosphor of this composition, 3 more filaments were made, which, after curing the silicone, were mounted in a lamp having the configuration of ordinary incandescent lamps and including 4 filaments (see Fig. 2).

Результаты измерения спектральных характеристик полученного светильника, приведены на фиг. 3-а и в таблице №1. Как видно, максимум излучения в красной области располагался при 650 нм, ширина спектра на половине высоты ординаты в максимуме излучения была равна 121 нм. Соотношение пиков полос синего и красного излучения лампы составляло 1:1,34.The results of measuring the spectral characteristics of the obtained lamp are shown in FIG. 3-a and in table No. 1. As can be seen, the maximum radiation in the red region was located at 650 nm, the width of the spectrum at half the height of the ordinate at the maximum radiation was 121 nm. The ratio of the peaks of the blue and red bands of the lamp was 1: 1.34.

Пример №2Example No. 2

В данном случае в отличие от примера №1 в качестве люминофора при приготовлении филаментов была взята смесь широкополосного красного нитридного люминофора (Sr493Ca0,493Eu0,014)AlSiN3 с желто-оранжевым люминофором состава (Y-Gd)3Al5O12:Ce при массовым соотношением компонентов, равным 1:1In this case, in contrast to Example No. 1, a mixture of broadband red nitride phosphor (Sr 493 Ca 0.493 Eu 0.014 ) AlSiN 3 with a yellow-orange phosphor of the composition (Y-Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce was taken as a phosphor in the preparation of filaments with a mass ratio of components equal to 1: 1

Как и в примере №1, была изготовлена лампа, имеющая конфигурацию обычных ламп накаливания и включающая 4 филамента. Для этой композиции (см. фиг. 3-b и табл. 1) максимум излучения в красной области спектра располагался при 631 нм, полуширина спектра составляла 111 нм, а соотношение пиков полос в синей и красной области спектра было равно 1:5,9.As in example No. 1, a lamp was manufactured having the configuration of conventional incandescent lamps and including 4 filaments. For this composition (see Fig. 3-b and Table 1), the emission maximum in the red region of the spectrum was located at 631 nm, the half-width of the spectrum was 111 nm, and the ratio of the band peaks in the blue and red spectral regions was 1: 5.9 .

Пример №3Example No. 3

Смесь люминофоров, взятых для приготовления филаментов в примере №3, содержала те же компоненты, что и в примере №2, но соотношение между ними составляло 1:3. В данном случае (см. фиг. 3-с и табл. 1) максимум излучения красной области спектра располагался при 631 нм, полуширина спектра составляла 119 нм, а соотношение пиков полос в синей и красной области спектра было равно 1:2.The mixture of phosphors taken for the preparation of filaments in example No. 3 contained the same components as in example No. 2, but the ratio between them was 1: 3. In this case (see Fig. 3-c and Table 1), the maximum emission of the red region of the spectrum was located at 631 nm, the half-width of the spectrum was 119 nm, and the ratio of the peak peaks in the blue and red regions of the spectrum was 1: 2.

Пример №4Example No. 4

Данный пример отличается от образца №3 составом смеси люминофоров, которая в данном случае отвечала соотношению компонентов 1:6. Как и в предыдущих примерах, монтаж филаментов осуществлялся в светильник конфигурацией обычных ламп накаливания. В данном случае (см. фиг. 3-d и табл. 1) максимум излучения в красной области спектра располагался при 625 нм, полуширина спектра составляла 130 нм, а соотношение пиков полос в синей и красной области спектра было равно 1:1.05.This example differs from sample No. 3 in the composition of the phosphor mixture, which in this case corresponded to a component ratio of 1: 6. As in the previous examples, the installation of filaments was carried out in the lamp configuration of conventional incandescent lamps. In this case (see Fig. 3-d and Table 1), the radiation maximum in the red region of the spectrum was located at 625 nm, the half-width of the spectrum was 130 nm, and the ratio of the peak peaks in the blue and red spectral regions was 1: 1.05.

Пример №5Example No. 5

В этом примере была использована смесь красного нитридного люминофора с желтым гранатным люминофором состава (Y0,95Ce0,05)3Al5O12. В этом случае свечение имело теплый белый свет с цветовой температурой 2750K. В сравнении с образцами №№1-4 спектр излучения светильника имел наибольшую ширину, составляющую 165 нм и при этом максимум в красной области спектра (616 нм) был наиболее сильно сдвинут в коротковолновую область. Однако это не привело к снижению интенсивности излучения на длине волны 700 нм.In this example, a mixture of a red nitride phosphor with a yellow garnet phosphor of the composition (Y 0.95 Ce 0.05 ) 3 Al 5 O 12 was used . In this case, the glow had a warm white light with a color temperature of 2750K. Compared to samples nos. 1-4, the emission spectrum of the luminaire had the largest width of 165 nm, while the maximum in the red region of the spectrum (616 nm) was most strongly shifted to the short-wavelength region. However, this did not lead to a decrease in the radiation intensity at a wavelength of 700 nm.

Обобщение информации, полученной в иллюстрирующих примерах, дано в табл. №1.A summary of the information obtained in the illustrative examples is given in table. No. 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из приведенных данных, в спектре светодиодного светильника для растений всегда присутствует полоса первичного синего возбуждающего излучения и широкая полоса в красной области, которая перекрывает все полосы фито-активной радиации, находящиеся в диапазоне длин волн 560-780 нм.As can be seen from the above data, the spectrum of the LED lamp for plants always contains a band of primary blue exciting radiation and a wide band in the red region, which covers all phyto-active radiation bands in the wavelength range of 560-780 nm.

Соотношение полос в синей и красной областях спектра зависит от от толщины нанесенного слоя и концентрации люминофора в суспензии с силиконом, которую наносят на поверхность синего светодиода. При этом положение максимума в красной области (от 616 до 670 нм) и ширина спектральной кривой задается составом красного люминофора и его смесей с с желто-оранжевыми люминофорами.The ratio of the bands in the blue and red regions of the spectrum depends on the thickness of the applied layer and the concentration of the phosphor in the suspension with silicone, which is applied to the surface of the blue LED. In this case, the position of the maximum in the red region (from 616 to 670 nm) and the width of the spectral curve are determined by the composition of the red phosphor and its mixtures with yellow-orange phosphors.

Свет, излучаемый светильником, в примерах №1-4 имел пурпурную окраску с градациями фуксия (#FF00FF), маджента (#FF008F), пурпурный (#С400АВ) в зависимости от соотношения синей и красной составляющей в спектре.The light emitted by the lamp in examples No. 1-4 had a purple color with gradations of fuchsia (# FF00FF), magenta (# FF008F), purple (# C400AV) depending on the ratio of the blue and red components in the spectrum.

Смешивание красного люминофора с желто-оранжевым приводит к сдвигу длинноволновой ветви спектральной кривой в коротковолновую область, но интенсивность люминесценции на длине волны 700 нм всегда оставалась на уровне 50% от максимальной. При этом световой поток светильников, изготовленных с использование смесей люминофоров почти в 1,5-2 раза превосходил тот, который имели светильники с красным люминофором. В результате удалось повысить эффективность полученных светодиодных филаментных светильников более, чем на 70% в сравнении с эффективностью прототипа при одновременном снижении стоимости светильников. Последнее достигалось за счет уменьшения смесей красного и желто-оранжевых люминофоров вместо дорогостоящего красного люминофора.Mixing the red phosphor with yellow-orange leads to a shift of the long-wavelength branch of the spectral curve to the short-wavelength region, but the luminescence intensity at a wavelength of 700 nm always remained at the level of 50% of the maximum. At the same time, the luminous flux of fixtures made using mixtures of phosphors was almost 1.5-2 times higher than that of fixtures with a red phosphor. As a result, it was possible to increase the efficiency of the LED filament fixtures obtained by more than 70% in comparison with the efficiency of the prototype while reducing the cost of the fixtures. The latter was achieved by reducing mixtures of red and yellow-orange phosphors instead of the expensive red phosphor.

Claims (1)

Светильник для растений на основе филаментных источников света, включающих прозрачную керамическую или лейкосапфировую подложку, на лицевой поверхности которой размещена линейка синих светодиодов, излучающих свет в диапазоне 445-470 нм, а также нанесенный после монтажа светодиодов на обе поверхности носителя слой смеси порошков красного нитридного люминофора и желто-оранжевых оксидных люминофоров со структурой граната, диспергированных в прозрачном отверждаемом материале, в результате чего синий свет светодиодов, проходящий через слой люминофорного покрытия, частично трансформируется в красно-оранжевое излучение, максимум в спектре излучения которого располагается в интервале 615-670 нм, при этом ширина спектра на половине высоты ординаты максимума изменяется в зависимости от состава люминофорной композиции в диапазоне 95-165 нм, а соотношение ординат максимумов в спектре излучения светильника в синей (445-470) и красной (615-670 нм) областях спектра изменяется от 1,5:1 до 1:10.A plant luminaire based on filament light sources, including a transparent ceramic or leucosapphire substrate, on the front surface of which there is a line of blue LEDs emitting light in the range 445-470 nm, as well as a layer of a mixture of red nitride phosphor powders deposited after mounting the LEDs on both surfaces of the carrier and yellow-orange oxide phosphors with a garnet structure dispersed in a transparent curable material, resulting in blue light of the LEDs passing through the layer phosphor coating, partially transformed into red-orange radiation, the maximum in the emission spectrum of which is in the range of 615-670 nm, while the width of the spectrum at half the height of the ordinate of the maximum varies depending on the composition of the phosphor composition in the range of 95-165 nm, and the ordinate ratio the maximums in the emission spectrum of the lamp in the blue (445-470) and red (615-670 nm) regions of the spectrum varies from 1.5: 1 to 1:10.
RU2017111859U 2017-04-07 2017-04-07 Lamp for plants RU178878U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111859U RU178878U1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Lamp for plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111859U RU178878U1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Lamp for plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178878U1 true RU178878U1 (en) 2018-04-23

Family

ID=62043712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111859U RU178878U1 (en) 2017-04-07 2017-04-07 Lamp for plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178878U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191025U1 (en) * 2018-12-03 2019-07-19 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" LED lamp for plants

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278432A (en) * 1992-08-27 1994-01-11 Quantam Devices, Inc. Apparatus for providing radiant energy
US6921182B2 (en) * 2003-05-13 2005-07-26 Solaroasis Efficient LED lamp for enhancing commercial and home plant growth
US20090184618A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Light-emitting device and lighting apparatus incorporating same
RU153425U1 (en) * 2015-01-14 2015-07-20 Анатолий Васильевич Вишняков LAMP FOR GREENHOUSES
US9491813B2 (en) * 2005-12-16 2016-11-08 Nichia Corporation Light emitting device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278432A (en) * 1992-08-27 1994-01-11 Quantam Devices, Inc. Apparatus for providing radiant energy
US6921182B2 (en) * 2003-05-13 2005-07-26 Solaroasis Efficient LED lamp for enhancing commercial and home plant growth
US9491813B2 (en) * 2005-12-16 2016-11-08 Nichia Corporation Light emitting device
US20090184618A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Light-emitting device and lighting apparatus incorporating same
RU153425U1 (en) * 2015-01-14 2015-07-20 Анатолий Васильевич Вишняков LAMP FOR GREENHOUSES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191025U1 (en) * 2018-12-03 2019-07-19 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" LED lamp for plants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108305929B (en) White light emitting device with high color rendering
US7989833B2 (en) Silicon nanoparticle white light emitting diode device
US11781065B2 (en) Narrow-band red photoluminescence materials for solid-state light emitting devices and filaments
US20060082296A1 (en) Mixture of alkaline earth metal thiogallate green phosphor and sulfide red phosphor for phosphor-converted LED
US9923126B2 (en) Light emitting device having high color rendering using three phosphor types
US8044410B2 (en) White light-emitting diode and its light conversion layer
TW200905906A (en) Wavelength converting system
JP2010527126A (en) Lighting unit comprising discharge lamp, LED and conversion phosphor
CN101915369A (en) LED white light source module
US7834372B2 (en) High luminous flux warm white solid state lighting device
CN101572262A (en) Wide-spectrum white-light LED
US10312421B2 (en) White light source device
JP5562534B2 (en) Novel phosphor and its production
CN201209828Y (en) Wide spectrum white light LED
RU178878U1 (en) Lamp for plants
CN106784190B (en) A kind of structure and its adjusting method of the GaN base LED with colour change function
CN103078048B (en) White light emitting device
CN209312765U (en) RGBW light modulation toning filament
RU153425U1 (en) LAMP FOR GREENHOUSES
CN107384372A (en) A kind of LED fluorescent powder composition
CN203787466U (en) LED (light emitting diode) packaging structure
US20190376652A1 (en) Photo Luminescent Lighting Device
CN109390450A (en) A kind of plant illumination Surface-mount LED lamp pearl and its production process
US9905735B1 (en) High brightness, low-cri semiconductor light emitting devices including narrow-spectrum luminescent materials
TWI385782B (en) White light illuminating device

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180421