[实用新型]太阳光和人工光并用型光合转光玻璃平面光源

说明书

技术领域

本实用新型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实用新型以来，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AlGaInP四元合金体系的660纳米波长的红光芯片成本高， AlGaInN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

本实用新型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。 

本实用新型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封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。

该平面光源包括中空玻璃组件及其稀土发光材料膜和蓝光LED条，中空玻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_0.998-aS: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。 

本实用新型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： 

稀土发光油墨是由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混合调制而成，采用丝网印刷法将稀土发光油墨印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。