植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換材料及其制備方法，具體涉及一種植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在國(guó)內(nèi)的逐漸開(kāi)展，植物照明越來(lái)越受到種植業(yè)的重視。目前適 用于植物照明的光源主要有：高壓鈉燈、金鹵燈、陶瓷金鹵燈、微波硫燈、等離子燈、熒光燈、 無(wú)極燈和三基色稀土補(bǔ)光燈、LED植物燈等?？紤]到到成本和使用效果，其中最常用的是鈉 燈，金鹵燈和LED植物燈。
[0003] 鈉燈和金鹵燈是比較傳統(tǒng)的補(bǔ)色照明用燈，但其發(fā)光效率相對(duì)較低，能耗大。普通 LED植物燈發(fā)光效率高，但紅藍(lán)光的比例相對(duì)較少，而綠光偏多?？紤]到光譜范圍對(duì)植物生 理的影響：
[0004] 280-315nm :對(duì)形態(tài)與生理過(guò)程的影響極小
[0005] 315-400nm :葉綠素吸收少，影響光周期效應(yīng)，阻止莖伸長(zhǎng)
[0006] 400-520nm(藍(lán)）：葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對(duì)光合作用影響最大。
[0007] 520-610nm(綠）：色素的吸收率不高
[0008] 610-720nm(紅）：葉綠素吸收率低，對(duì)光合作用與光周期效應(yīng)有顯著影響。
[0009] 720-1000nm :吸收率低，刺激細(xì)胞延長(zhǎng)，影響開(kāi)花與種子發(fā)芽> 1000 nm :轉(zhuǎn)換成為 熱量。
[0010] 藍(lán)光，紅光和近紅外光對(duì)光合作用的效果明顯，而且根據(jù)不同植物需求，紅藍(lán)光 比例在4 : 1到8 : 1范圍內(nèi)比較合適。目前國(guó)內(nèi)外已有植物燈相關(guān)的專利，但基本都 是側(cè)重?zé)艟呦到y(tǒng)的整體控制方面（一種大功率LED植物燈，公開(kāi)號(hào)CN202708634U)，而且 整燈的紅藍(lán)光比例只是通過(guò)增加紅光LED的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)（一種LED植物補(bǔ)光燈，專利號(hào)： 201220250624)〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料及 其制備方法，從而能在610nm至近紅外波段形成較強(qiáng)發(fā)光，從而與藍(lán)光LED芯片組合成可用 于促進(jìn)植物生長(zhǎng)的補(bǔ)色燈，同時(shí)該光轉(zhuǎn)換材料可以為粉末或者固體。
[0012] 除非特別指明，本文中的"Cr :YAG"等均指"植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料"。
[0013] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0014] 一方面，本發(fā)明提供一種植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料，所述材料的化學(xué)式為：
[0015] (Y1 XAX) 3 (Al1 y mCrmBy) 5012;
[0016] 其中，0彡X彡1，0彡y彡1，0彡m彡0· 05 ;
[0017] △選自1^1、113、？廠1^、6(1、〇6中的一種出為6&、11、]\111、21中的一種。
[0018] 本發(fā)明的植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料通過(guò)選擇合適的藍(lán)光LED芯片和光轉(zhuǎn)換材 料，有針對(duì)性地加強(qiáng)燈具在400~520nm(藍(lán)）以及610~720nm(紅）波段的發(fā)光強(qiáng)度，直 接形成滿足植物生長(zhǎng)需要發(fā)光光源；而且發(fā)光光譜可以通過(guò)調(diào)節(jié)光轉(zhuǎn)換材料的性能或者尺 寸比例進(jìn)行調(diào)整，使用方便，易于操作控制。
[0019] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進(jìn)：
[0020] 作為優(yōu)選的方案，所述轉(zhuǎn)換材料在在610~720nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)形成發(fā)光。
[0021] 作為優(yōu)選的方案，所述轉(zhuǎn)換材料為粉末、晶體或陶瓷轉(zhuǎn)換材料。
[0022] 采用上述優(yōu)選的方案，能夠根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的轉(zhuǎn)換材料的形態(tài)。
[0023] 另一方面，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明的植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料的制備方法， 包括以下步驟：
[0024] 1)按適當(dāng)?shù)哪柵浔确Q取各原料，再加入少量助熔劑，將各原料混合均勻得到混 合原料，再將混合原料裝入坩堝，；
[0025] 2)在惰性氣氛下，于1500_1650°C燒制所述混合原料，然后降溫；
[0026] 3)取出粉體，進(jìn)行粉碎，清洗和烘干，得到粉末轉(zhuǎn)換材料。
[0027] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進(jìn)：
[0028] 作為優(yōu)選的方案，在步驟2)中，將所述混合原料燒制3~20h。
[0029] 作為優(yōu)選的方案，在步驟2)中，于1600°C燒制混合原料。
[0030] 再一方面，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明的植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料的制備方法， 包括以下步驟：
[0031 ] 1)按適當(dāng)?shù)哪柵浔确Q取各原料混勻，再壓制成餅，得到餅狀的混合原料；
[0032] 2)然后在空氣或惰性氣氛下在1200~1400°C燒制所述混合原料，燒制時(shí)間為 10~20h，得到燒制后的混合原料；
[0033] 3)再將燒制后的混合原料進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，得到晶體。
[0034] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進(jìn)：
[0035] 作為優(yōu)選的方案，在步驟3)中，通過(guò)提拉法或者溫度梯度法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。
[0036] 作為優(yōu)選的方案，當(dāng)通過(guò)提拉法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)包括以下步驟的方法進(jìn)行 晶體生長(zhǎng)：
[0037] A)將燒制后的混合原料加熱至1970Γ使其熔化，得到熔體，再升溫30°C，讓熔體 在過(guò)熱狀態(tài)下恒溫5h，于生長(zhǎng)拉速0. 8_2mm/h，轉(zhuǎn)速為10_20r/h進(jìn)行晶體生長(zhǎng)；
[0038] B)生長(zhǎng)結(jié)束后，以30~50 °C /h速率降溫，得到晶體轉(zhuǎn)換材料。
[0039] 作為優(yōu)選的方案，在步驟A)中，于生長(zhǎng)拉速I. 2mm/h，轉(zhuǎn)速為10r/h進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。
[0040] 又一方面，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明的植物燈用紅光熒光轉(zhuǎn)換材料的制備方法， 包括以下步驟：
[0041 ] 1)按適當(dāng)?shù)哪柵浔确Q取各原料均勻，得到混合原料；
[0042] 2)然后在200~300MP壓強(qiáng)下進(jìn)行等靜壓，使所述混合原料相成所需形狀；
[0043] 3)再在1700~1800°C真空燒結(jié)5~10h，然后以10~50°C /h速度降溫至室溫， 得到陶瓷轉(zhuǎn)換材料。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的Cr :YAG粉末轉(zhuǎn)換材料在藍(lán)光激發(fā)下的光譜圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2制備的Cr :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍(lán)光激發(fā)下的光譜圖；
[0046] 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例3制備的Cr :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍(lán)光激發(fā)下的光譜圖；
[0047] 圖4為本發(fā)明的實(shí)施例4制備的Cr :Ce :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍(lán)光激發(fā)下的光譜 圖；
[0048] 圖5為本發(fā)明的實(shí)施例5制備的Cr :YAG陶瓷轉(zhuǎn)換材料在藍(lán)光激發(fā)下的光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不因此限制本發(fā)明的范圍。
[0050] 實(shí)施例1 :Cr :YAG粉末轉(zhuǎn)換材料的制備方法
[0051] 1)按￥3仏1。.95〇。.。5) 5012稱取各原料，配〇說(shuō)6粉末轉(zhuǎn)換材料，并加入少量8&?2作 為助熔劑，將各原料混合均勻得到混合原料，裝入坩堝；
[0052] 2)在惰性氣氛下在1600°C左右燒制混合原料，燒制時(shí)間為5h，然后以每小時(shí)50°C 的速率降溫；
[0053] 3)取出粉體，進(jìn)行粉碎，清洗和烘干，得到Cr :YAG粉末轉(zhuǎn)換材料，然后測(cè)試得到的 Y3(AWraffi)5O12粉末樣品在450納米波長(zhǎng)藍(lán)光激發(fā)下的光譜，結(jié)果如圖1所示，從圖中可 以看出在藍(lán)光激發(fā)下，Cr :YAG粉末在610~720nm紅光和近紅外光波段有很強(qiáng)的寬帶發(fā)光 峰，該峰對(duì)植物的光合作用與光周期效應(yīng)有顯著影響，配合藍(lán)光波段的發(fā)光可以組合成有 效的植物用燈。
[0054] 實(shí)施例2 :Cr :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料的制備方法
[0055] 1)按Y3 (Ala9sCraJ5012稱取各原料，配Cr :YAG晶體用粉末，再將稱取的各原料混 合均勻得到混合原料后，壓制成餅；
[0056] 2)在空氣下在1200°C將餅狀的混合原料燒制，燒制時(shí)間為20h ;
[0057] 3)最終采用提拉法在惰性氣氛下，加熱至1970Γ使原料熔化，在此基礎(chǔ)上再升溫 30°C，讓熔體在過(guò)熱狀態(tài)下恒溫5h，然后開(kāi)始生長(zhǎng)，生長(zhǎng)拉速I. 2mm/h，轉(zhuǎn)速為1