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)在國內(nèi)的逐漸開展，植物照明越來越受到種植業(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、 無極燈和三基色稀土補光燈、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)的補色照明用燈，但其發(fā)光效率相對較低，能耗大。普通 LED植物燈發(fā)光效率高，但紅藍光的比例相對較少，而綠光偏多?？紤]到光譜范圍對植物生 理的影響：
[0004] 280-315nm :對形態(tài)與生理過程的影響極小
[0005] 315-400nm :葉綠素吸收少，影響光周期效應(yīng)，阻止莖伸長
[0006] 400-520nm(藍）：葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對光合作用影響最大。
[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，刺激細胞延長，影響開花與種子發(fā)芽> 1000 nm :轉(zhuǎn)換成為 熱量。
[0010] 藍光，紅光和近紅外光對光合作用的效果明顯，而且根據(jù)不同植物需求，紅藍光 比例在4 : 1到8 : 1范圍內(nèi)比較合適。目前國內(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，公開號CN202708634U)，而且 整燈的紅藍光比例只是通過增加紅光LED的數(shù)量來實現(xiàn)（一種LED植物補光燈，專利號： 201220250624)〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為解決上述技術(shù)問題，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發(fā)光，從而與藍光LED芯片組合成可用 于促進植物生長的補色燈，同時該光轉(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)換材料通過選擇合適的藍光LED芯片和光轉(zhuǎn)換材 料，有針對性地加強燈具在400~520nm(藍）以及610~720nm(紅）波段的發(fā)光強度，直 接形成滿足植物生長需要發(fā)光光源；而且發(fā)光光譜可以通過調(diào)節(jié)光轉(zhuǎn)換材料的性能或者尺 寸比例進行調(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：
[0020] 作為優(yōu)選的方案，所述轉(zhuǎn)換材料在在610~720nm波長范圍內(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：
[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行晶體生長，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：
[0035] 作為優(yōu)選的方案，在步驟3)中，通過提拉法或者溫度梯度法進行晶體生長。
[0036] 作為優(yōu)選的方案，當(dāng)通過提拉法進行晶體生長時，通過包括以下步驟的方法進行 晶體生長：
[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 在過熱狀態(tài)下恒溫5h，于生長拉速0. 8_2mm/h，轉(zhuǎn)速為10_20r/h進行晶體生長；
[0038] B)生長結(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，于生長拉速I. 2mm/h，轉(zhuǎn)速為10r/h進行晶體生長。
[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壓強下進行等靜壓，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。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發(fā)明的實施例1制備的Cr :YAG粉末轉(zhuǎn)換材料在藍光激發(fā)下的光譜圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明的實施例2制備的Cr :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍光激發(fā)下的光譜圖；
[0046] 圖3為本發(fā)明的實施例3制備的Cr :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍光激發(fā)下的光譜圖；
[0047] 圖4為本發(fā)明的實施例4制備的Cr :Ce :YAG晶體轉(zhuǎn)換材料在藍光激發(fā)下的光譜 圖；
[0048] 圖5為本發(fā)明的實施例5制備的Cr :YAG陶瓷轉(zhuǎn)換材料在藍光激發(fā)下的光譜圖。
【具體實施方式】
[0049] 下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，但不因此限制本發(fā)明的范圍。
[0050] 實施例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，燒制時間為5h，然后以每小時50°C 的速率降溫；
[0053] 3)取出粉體，進行粉碎，清洗和烘干，得到Cr :YAG粉末轉(zhuǎn)換材料，然后測試得到的 Y3(AWraffi)5O12粉末樣品在450納米波長藍光激發(fā)下的光譜，結(jié)果如圖1所示，從圖中可 以看出在藍光激發(fā)下，Cr :YAG粉末在610~720nm紅光和近紅外光波段有很強的寬帶發(fā)光 峰，該峰對植物的光合作用與光周期效應(yīng)有顯著影響，配合藍光波段的發(fā)光可以組合成有 效的植物用燈。
[0054] 實施例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，讓熔體在過熱狀態(tài)下恒溫5h，然后開始生長，生長拉速I. 2mm/h，轉(zhuǎn)速為1