[发明专利]模拟光合作用光谱的发光材料及其发光二极管固态光源

说明书

【技术领域】

本发明属于半导体照明技术领域，特别是涉及一种模拟光合作用光谱的发光材料及其发光二极管固态光源。

【背景技术】

植物生长光合作用所需要的光能大都在蓝光、红光以及部分近紫外光和远红光波段。在植物生长人工补光技术中，最早采用高压汞灯，后来采用三基色荧光灯，都存在耗电高、寿命短和污染环境等缺点，并且发射光谱波段与植物光合作用的作用光谱并不匹配，导致额外电能及其光能的浪费。以发光二极管为代表的固态照明光源，具有节能、环保和长使用寿命的优点，成为了植物生长所需要的人工光源替代品。这些光源通常采用单独的发射蓝光的二极管与发射红光的二极管，组装成发光阵列。这种混装模式的光合作用光源存在如下缺点：红光和蓝光的光谱与植物生长光谱没有精确匹配；蓝光和红光的光通量比例要采用不同数量的二极管数量来调整；由于蓝光和红光二极管的芯片大小、驱动电流不一样，要采用不同的驱动电路才能实现各自不同的发光效率；蓝光和红光光子在空间上能量分布也不均匀。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种模拟光合作用光谱的发光材料及其发光二极管固态光源，该发光材料模拟光合作用光谱的效果好且蓝光和红光光子在空间上能量分布均匀；由该发光材料制备的半导体固态光源结构合理、制备工艺简单、制造成本低；使用该半导体固态光耗电低、寿命长且无污染环境。

本发明的技术方案：

一种模拟光合作用光谱的发光材料，为稀土离子激活的硅酸盐发光材料或氮化物发光材料。

所述稀土离子激活的硅酸盐发光材料的化学式为Ba₃MgSi₂O₈:Eu，Mn。

所述稀土离子激活的氮化物发光材料的化学式为Sr₂Si₅N₈:Eu。

所述稀土离子激活的硅酸盐发光材料或氮化物发光材料的颗粒大小范围为3-10微米、掺杂的Eu，Mn离子均为二价。

一种采用所述模拟光合作用光谱的发光材料的发光二极管固态光源，由稀土离子激活的硅酸盐发光材料或氮化物发光材料与单一GaN基半导体芯片采用封装组合方式制成。

所述稀土离子激活的发光材料为Ba₃MgSi₂O₈:Eu，Mn，单一GaN基半导体芯片的主波长范围为350纳米-400纳米，在该芯片发出的近紫外光辐照下，Ba₃MgSi₂O₈:Eu，Mn发光材料同时发出440-460纳米的蓝光和600-650纳米的红光。

所述稀土离子激活的发光材料为Sr₂Si₅N₈:Eu，单一GaN基半导体芯片的主波长范围为420纳米至460纳米，在该芯片发出的蓝光辐照下，Sr₂Si₅N₈:Eu发光材料发出主波长为660纳米的红光。

所述封装组合方式为主波长为350纳米-400纳米的单一GaN基芯片与Ba₃MgSi₂O₈:Eu，Mn发光材料组合，主波长为420纳米至460纳米的单一GaN基芯片与Sr₂Si₅N₈:Eu发光材料配合，按照现有工艺封装成小功率或大功率发光二极管。

本发明的优点是：该发光材料模拟光合作用光谱的效果好且蓝光和红光的光子在空间上能量分布均匀；由该发光材料封装的发光二极管固态光源结构合理、加工工艺简单、制造成本低；使用该半导体固态光源耗电低、寿命长且无污染环境，具有广阔的应用前景。

【附图说明】

图1是一种采用该发光材料的发光二极管固态光源的封装结构示意图。

图2是采用该稀土离子激活的发光材料与单一GaN半导体芯片组合后，模拟植物生长光谱的效果。

图中：1.反射杯    2.GaN半导体芯片    3.发光材料

      4.红光      5.蓝光             6.透明硅胶

【具体实施方式】

下面结合附图实例进一步说明同时发射红光和蓝光的二极管光源的具体结构和原理。

实施例1：