[发明专利]植物灯用红光荧光转换材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转换材料及其制备方法，具体涉及一种植物灯用红光荧光转换材料及其制备方法。

背景技术

随着现代化农业在国内的逐渐开展，植物照明越来越受到种植业的重视。目前适用于植物照明的光源主要有：高压钠灯、金卤灯、陶瓷金卤灯、微波硫灯、等离子灯、荧光灯、无极灯和三基色稀土补光灯、LED植物灯等。考虑到到成本和使用效果，其中最常用的是钠灯，金卤灯和LED植物灯。

钠灯和金卤灯是比较传统的补色照明用灯，但其发光效率相对较低，能耗大。普通LED植物灯发光效率高，但红蓝光的比例相对较少，而绿光偏多。考虑到光谱范围对植物生理的影响：

280-315nm：对形态与生理过程的影响极小

315-400nm：叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长

400-520nm(蓝)：叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大。

520-610nm(绿)：色素的吸收率不高

610-720nm(红)：叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响。

720-1000nm：吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽＞1000nm：转换成为热量。

蓝光，红光和近红外光对光合作用的效果明显，而且根据不同植物需求，红蓝光比例在4∶1到8∶1范围内比较合适。目前国内外已有植物灯相关的专利，但基本都是侧重灯具系统的整体控制方面(一种大功率LED植物灯，公开号CN202708634U)，而且整灯的红蓝光比例只是通过增加红光LED的数量来实现(一种LED植物补光灯，专利号：201220250624)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种植物灯用红光荧光转换材料及其制备方法，从而能在610nm至近红外波段形成较强发光，从而与蓝光LED芯片组合成可用于促进植物生长的补色灯，同时该光转换材料可以为粉末或者固体。

除非特别指明，本文中的“Cr：YAG”等均指“植物灯用红光荧光转换材料”。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种植物灯用红光荧光转换材料，所述材料的化学式为：

(Y_1-xA_x)₃(Al_1-y-mCr_mB_y)₅O₁₂；

其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤m≤0.05；

A选自Lu、Tb、Pr、La、Gd、Ce中的一种；B为Ga、Ti、Mn、Zr中的一种。

本发明的植物灯用红光荧光转换材料通过选择合适的蓝光LED芯片和光转换材料，有针对性地加强灯具在400～520nm(蓝)以及610～720nm(红)波段的发光强度，直接形成满足植物生长需要发光光源；而且发光光谱可以通过调节光转换材料的性能或者尺寸比例进行调整，使用方便，易于操作控制。

在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：

作为优选的方案，所述转换材料在在610～720nm波长范围内形成发光。

作为优选的方案，所述转换材料为粉末、晶体或陶瓷转换材料。

采用上述优选的方案，能够根据实际情况选择合适的转换材料的形态。

另一方面，本发明还提供一种本发明的植物灯用红光荧光转换材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按适当的摩尔配比称取各原料，再加入少量助熔剂，将各原料混合均匀得到混合原料，再将混合原料装入坩埚，；

2)在惰性气氛下，于1500-1650℃烧制所述混合原料，然后降温；

3)取出粉体，进行粉碎，清洗和烘干，得到粉末转换材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：

作为优选的方案，在步骤2)中，将所述混合原料烧制3～20h。

作为优选的方案，在步骤2)中，于1600℃烧制混合原料。

再一方面，本发明还提供一种本发明的植物灯用红光荧光转换材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按适当的摩尔配比称取各原料混匀，再压制成饼，得到饼状的混合原料；

2)然后在空气或惰性气氛下在1200～1400℃烧制所述混合原料，烧制时间为10～20h，得到烧制后的混合原料；

3)再将烧制后的混合原料进行晶体生长，得到晶体。

在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：