技术领域

本发明属于光功能玻璃和半导体特种照明技术 ， 更具体地说， 它涉及一种 在太阳光中的绿光和 AlInGaN芯片 LED的人工蓝光照射下能够发射特征红光的 光合转光玻璃组件平面光源。

背景技术

植物光合作用需要的光照波长通常包括 400纳米至 500纳米的蓝光和 620纳 米至 680纳米的红光以及 720纳米至 740 纳米的远红光， 对植物的趋光性、 光合 作用和光形态发生作用。具有同步蓝光和红光 所对应的光谱称为光合有效光谱， 这种特种光中不含有波长在 280纳米至 320纳米的紫外光， 可防止对植物色素的 伤害。 同时具有特征红光和 450纳米蓝光的光源可提高植物生长的光合量子 产 率， 其中宽谱带红光发射尤为重要。 具有光合有效辐射的玻璃称为光合转光玻 璃， 或者称为光合玻璃， 光合玻璃的形式有光合转光中空玻璃组件和光 合转光 体玻璃两大类型。

实现植物生长光合作用所需要的光源有太阳光 、 人工光以及混合光。 在太 阳光中， 在太阳光中， 太阳电磁辐射中 99. 9%的能量集中在红外区、 可见光区 和紫外区， 太阳辐射主要集中在波长为 400纳米至 760纳米的可见光部分， 占太 阳辐射总能量的约 50%。在可见光的蓝紫光和绿光波段中， 包括 577〜492纳米的 绿光， 492〜455纳米的蓝靛色和 455〜390纳米的蓝紫光， 这些蓝紫光和绿光的 能量并不被植物所吸收， 具有特征光谱的红光光源尤为重要， 需要研发高效率 的转光材料和光源， 把太阳光中的蓝紫光和绿光转成上述植物光合 作用所需要 的红光。在人工光源中， 传统的光源采用含汞的荧光灯和耗电量大的高 压钠灯， 不仅存在耗电、 汞害的问题， 而且这些光源发射出的大量光能特别是绿光不 能 被植物所吸收， 导致耗电高。 随着以 LED为代表的节能环保型半导体技术发展， 自从蓝光二极管芯片发明以来， 以蓝光和红光 LED成阵列组合的植物生长固态 光源在节能、 使用寿命和紧凑型体积结构方面都比传统荧光 灯有了很大的优越 性。 目前 AlGalnP四元合金体系的 660纳米波长的红光芯片成本高， AlGalnN蓝 光芯片成本低， 已经形成规模化工业生产。

在已经研发的掺有稀土的硫化钙发光材料中， 主要用在塑料转光薄膜中， 需要白天的太阳光辐照， 不能用在夜间； 发出的红光主波长要在 660纳米并且要 呈宽发射带， 以便能够覆盖色素的吸收光谱并具有高的光合 量子辐射效率， 并 且这些稀土发光材料暴露在湿热空气中， 化学不稳定， 容易潮解和劣化； 这些 稀土发光材料混入塑料， 分散困难， 塑料废弃后不容易降解， 形成二次污染， 机械强度低， 混入的稀土元素也不容易回收。

采用超白压花玻璃实现光合有效发射的方案是 一个新技术， 把发射红蓝光 的材料和光源放置于中空玻璃组件内， 可以隔离发光源受环境的影响， 通过玻 璃表面的微米纳米结构可以解决出射光的反射 以及导出效率问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析和存在问题 ， 提供一种同时能够把太阳 光中的绿光和蓝光以及 AlInGaN芯片 LED人工蓝光转化成特征波长为 660纳米 红光的玻璃平面光源。

本发明的技术方案可以通过下述的技术措施来 实现：

中空玻璃是由两片以有效支撑铝条框均匀隔开 并周边粘接硅酮密封胶密 璃组件的两片玻璃采用超白压花玻璃， 其中一片玻璃在压花面沉积有稀土发光 材料膜， 蓝光 LED条安装在两片玻璃的四周。

稀土发光材料颗粒经过热等静压制成靶材， 采用直流磁控溅射法， 该靶材 在超白压花玻璃的压花面溅射成稀土发光材料 膜， 薄膜厚度为 10-40微米。

采用的稀土发光材料化学计量比为 Ca。. ₉₉₈ — _a S : aMn， 0. 002Eu， 其中 Eu离子和 Mn离子的化学价为二价， a为原子摩尔数， 0. 002≤a≤0. 006， 该稀土发光材料在 绿光和蓝光辐照下可以发出特征波长为 660纳米的红光。

平面光源组件由两片超白压花玻璃安装。 两片玻璃之间的间隔距离是 6毫 米至 15毫米， 两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条封闭， 蓝光 LED条安装在 两片玻璃的四周， 蓝光 LED发光条由 AlInGaN蓝光 LED商业产品组成， 发射主 波长为 450纳米的蓝光，正向直流电流为 20毫安培时正向电压为 2. 9至 3. 4伏。

本发明的技术方案中的稀土发光材料膜还可以 通过以下措施来实现： 稀土发光材料颗粒与光油商业产品按照质量百 分比为 70-50:30-50混合调制 成油墨， 采用丝网印刷法在超白压花玻璃的压花面成膜 ， 经过紫外固化后成稀 土发光材料膜， 薄膜厚度为 20-80微米。

本发明与现有技术相比具有下列优点： 1、 该平面光源既可以把太阳光中的 绿光和蓝光转换成特征红光，也可以把价格便 宜的蓝光 LED中的蓝光转换成特 征红光， 玻璃平面光源可以昼夜两用； 2、 LED和光合转光膜放在中空玻璃内， 发出的红光和蓝光辐射强度在空间上均匀分布 ， 可以防止湿热环境导致的转光 材料和器件劣化， 机械强度高， 适合规模化工业生产。

附图说明

图 1是太阳光和人工光并用型玻璃平面光源的结� �图。

图 2是图 1的 I-I剖面图。 图 3是太阳光辐照下光合转光玻璃面光源的发射� �谱图。

图 4是蓝光 LED人工光辐照下光合转光玻璃面光源的发射光 谱图。

1是中空玻璃组件， 2是稀土发光材料膜， 3是蓝光 LED, 4是超白压花玻 璃， 5是超白压花玻璃的压花面， 6是硅酮密封胶和铝框条。

具体实 J ^r式

实施例 1：

平面光源包括中空玻璃组件 1及其稀土发光材料膜 2和蓝光 LED3 ,中空玻 璃组件 1 的两片玻璃采用超白压花玻璃 4， 其中一片玻璃在压花面 5沉积有稀 土发光材料膜 2， 蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的四周。 稀土发光材料颗粒经 过热等静压制成靶材， 采用直流磁控溅射法， 该靶材在超白压花玻璃 4的压花 面 5溅射成稀土发光材料膜 2， 薄膜厚度为 15微米。 采用的稀土发光材料化学 计量比为 Cao. ₉₉₈ -aS : 0. 002Mn, 0. 002Eu, 其中 Eu离子和 Mn离子的化学价为二价； 平面光源组件由两片超白压花玻璃 4安装。两片玻璃之间的间隔距离是 6毫米， 两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条 6封闭，蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的 四周， 蓝光 LED发光条由 AlInGaN蓝光 LED商业产品组成， 发射主波长为 450 纳米的蓝光， 正向直流电流为 20毫安培时正向电压为 2. 9伏， 得到太阳光和人 工光并用型光合转光玻璃组件平面光源， 结构如图 1和图 2所示， 太阳光辐照 下光合转光玻璃面光源的发射光谱图如图 3所示。

实施例 2:

平面光源包括中空玻璃组件 1及其稀土发光材料膜 2和蓝光 LED3 ,中空玻 璃组件 1 的两片玻璃采用超白压花玻璃 4， 其中一片玻璃在压花面 5沉积有稀 土发光材料膜 2， 蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的四周。 稀土发光材料颗粒与 光油商业产品按照质量百分比为 70-50:30-50混合调制成油墨，采用丝网印刷法 在超白压花玻璃 4的压花面 5成膜， 经过紫外固化后成稀土发光材料膜 2， 薄 膜 厚度 为 40 微米 。 采用 的 稀土发 光材料化学 计量 比 为 Cao. ₉₉₈ -aS : 0. 006Mn, 0. 002Eu, 其中 Eu离子和 Mn离子的化学价为二价； 平面光源 组件由两片超白压花玻璃 4安装。两片玻璃之间的间隔距离是 15毫米， 两片玻 璃四周用硅酮密封胶和铝框条 6封闭， 蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的四周， 蓝光 LED发光条由 AlInGaN蓝光 LED商业产品组成， 发射主波长为 450纳米的 蓝光， 正向直流电流为 20毫安培时正向电压为 3. 4伏。得到太阳光和人工光并 用型光合转光玻璃组件平面光源， 结构如图 1和图 2所示， 蓝光 LED辐照下光 合转光玻璃面光源的发射光谱图如图 4中曲线 1所示。

实施例 3 :

平面光源包括中空玻璃组件 1及其稀土发光材料膜 2和蓝光 LED3 ,中空玻 璃组件 1 的两片玻璃采用超白压花玻璃 4， 其中一片玻璃在压花面 5沉积有稀 土发光材料膜 2， 蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的四周。 稀土发光材料颗粒经 过热等静压制成靶材， 采用直流磁控溅射法， 该靶材在超白压花玻璃 4的压花 面 5溅射成稀土发光材料膜 2， 薄膜厚度为 40微米。 采用的稀土发光材料化学 计量比为 Cao. ₉₉₈ -aS : 0. 004Mn， 0. 002Eu, 其中 Eu离子和 Mn离子的化学价为二价； 平面光源组件由两片超白压花玻璃 4安装。两片玻璃之间的间隔距离是 10毫米， 两片玻璃四周用硅酮密封胶和铝框条 6封闭，蓝光 LED条 3安装在两片玻璃的 四周， 蓝光 LED发光条由 AlInGaN蓝光 LED商业产品组成， 发射主波长为 450 纳米的蓝光， 正向直流电流为 20毫安培时正向电压为 3. 1伏。得到太阳光和人 工光并用型光合转光玻璃组件平面光源， 结构如图 1所示， 蓝光 LED辐照下光 合转光玻璃面光源的发射光谱图如图 4中曲线 2所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式， 其描述较为具体和详细， 但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制 。 应当指出的是， 对于本领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干改进， 这 些都属于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求 为准。