一种人工环境水稻生长专用高效LED光源制造技术

本发明专利技术涉及一种人工环境水稻生长专用高效LED光源。本发明专利技术揭示了一种适应水稻生理功能的特征吸收光谱的专用大功率高效LED光源，该LED光源成本低廉，适合于产业化应用。

A High Efficiency LED Light Source for Rice Growth in Artificial Environment

The invention relates to an efficient LED light source for rice growth in artificial environment. The invention discloses a special high power and high efficiency LED light source adapted to the characteristic absorption spectrum of rice physiological function. The LED light source has low cost and is suitable for industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种人工环境水稻生长专用高效LED光源
本专利技术属于植物学领域，更具体地，本专利技术涉及一种人工环境水稻生长专用高效LED光源。
技术介绍
目前用于人工环境水稻生长试验或观赏的光源主要是高压钠灯和金卤灯光源。这两种光源已经经过较长时期的实验验证及应用，基本能够满足水稻人工环境生长对光的需求。虽然，较之室外自然光环境的水稻生长状况，目前人工光环境生长的水稻抗倒伏能力明显较弱，但是，已经能够体现用于表征水稻生理生长状况的主要特征。然而，为了模拟自然环境水稻生长所需的基本光照辐照强度，较低光效的高压钠灯和金卤灯能耗较大，部分的电能转化成了热量，往往造成人工气候室空调负荷偏大，使用费用偏高。新型LED光源虽然光效已经很高，但是其光谱的连续性不及高压钠灯与金卤灯，可能会造成某些水稻所需的特征光谱的遗漏，从而影响水稻生长的生理功能。而普通照明用LED的光谱并不满足水稻生理特征吸收峰的特性。目前，用于通用照明的已经规模产业化LED光源，主要是靠蓝光芯片激发黄光和红光荧光粉，利用红黄蓝三基色混合成白光或暖白光。虽然采用高能级的紫外芯片也能够激发蓝光、黄光和红光荧光粉而获得相应蓝光和红光，同时加入一定量黄绿荧光粉后，合成的总体光色偏暖白光，但是，由于紫外光芯片的市场化应用规模远不及蓝光芯片，由此技术路线产生的性价比就明显偏高。另外，本专利技术人观测发现，采用蓝光芯片激发红光荧光粉，在植物叶绿素吸收光谱特征的660nm峰附近，相应光效衰减基本可以接受，而到特征远红光吸收峰730nm附近，蓝光激发产生远红光的光效衰减太快，性价比不高，不及直接采用730nm主发射峰远红光LED芯片产生该特征生理吸收光谱的性价比高。而用于观察的白光的产生，目前是基于RGB三基色原理，通过红蓝绿三基色光的组合实现的。这就需要在实现最终植物生理特征吸收光谱的同时，兼顾白光或暖白光的最终光色。因此，需要开发一种水稻人工环境专用的LED光源，以更好地提高水稻人工环境的光源适应性，以及实现节能减排。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种人工环境水稻生长专用高效LED光源。在本专利技术的第一方面，提供一种制备适用于水稻的LED光源的方法，包括：(1)将激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉与固定用胶混合，获得荧光粉粉浆；(2)将(1)的荧光粉粉浆涂覆于400～500nm蓝光LED芯片上，固化，获得经固化的LED芯片；(3)将(2)获得的经固化的LED芯片制成LED光源灯珠。在一个优选例中，所述的方法，还包括：(4)将(3)获得的LED光源灯珠与UVA光源灯珠及远红光光源灯珠组合，形成LED模组。在另一优选例中，(1)中，所述激发峰位于500～600nm的荧光粉是在蓝光LED芯片的光激发下发出黄绿光或含有黄绿光谱成分的荧光粉；较佳地，其为激发峰530±20nm(更佳地为530±10nm或530±5nm)的黄绿光荧光粉和激发峰570±20nm(更佳地为570±10nm或570±5nm)的黄光荧光粉。在另一优选例中，(1)中，所述激发峰位于600～700nm的荧光粉是在蓝光LED芯片光激发下发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉；较佳地，其为激发峰630±10nm(较佳地630±5nm)和激发峰660±10nm(较佳地660±5nm)(为植物叶绿素吸收最大的激发峰)的荧光粉。在另一优选例中，所述的激发峰为荧光粉吸收蓝光后发出的激发峰。在另一优选例中，所述激发峰位于500～600nm的荧光粉包括(但不限于)选自下组的荧光粉：Ga-YAG铝酸盐黄粉，铝酸盐黄绿粉，铝酸盐LuAG荧光粉，硫化物(系列)荧光粉(如：常用的SrS，CaS等)，硼酸盐(系列)荧光粉(如(Y/Gd/Tb)BO3)和硅酸盐(系列)荧光粉(如(Zn/Mn)2SiO4等)，或其组合。在另一优选例中，所述激发峰位于600～700nm的荧光粉包括(但不限于)选自下组的荧光粉：YAG(铝酸钇类荧光粉)，YAG:Ce3+(铝酸钇)，YAG:Eu2+(铝酸铕)，氮化物红粉(如CaAlSiN3与氮氧化物SrSi2O2N2高光效红色荧光粉)，或其组合。在另一优选例中，(1)中，激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉的重量比例为：2～30:1；较佳地为：3～20:1；更佳地为5～12:1。在另一优选例中，激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉与固定用胶混合获得荧光粉粉浆、固化于蓝光LED芯片后，红光(600～700nm)与蓝光(400～500nm)光通量色比比例为R/B＝3:1～12:1，较佳地R/B＝7:1～10:1。在另一优选例中，所述激发峰位于600～700nm的荧光粉中，激发峰630±10nm和激发峰660±10nm的重量比例为1:0.8～2.5；较佳地为1:1～2；更佳地为1:1.2～1.8。在另一优选例中，所述激发峰位于500～600nm的荧光粉中，激发峰530±20nm的荧光粉和激发峰570±20nm荧光粉的重量比例为1:8～35；较佳地为1:15～25；更佳地为1:18～22。在另一优选例中，荧光粉粉浆中，激发峰位于500～600nm的荧光粉以及激发峰位于600～700nm的荧光粉按照重量占2～25％；较佳地为5～20％；更佳地为8～18％。在另一优选例中，(4)中，所述的UVA光源灯珠为370-400nm发射峰的UVA光源灯珠。在另一优选例中，所述的远红光光源灯珠为710-760nm发射峰的远红光光源灯珠。在另一优选例中，所述的固定用胶包括透明封装胶；较佳地，包括但不限于：硅胶、环氧树脂。在另一优选例中，所述(3)获得的LED光源灯珠与UVA光源灯珠及远红光光源灯珠组合后，UVA总光通量占比在0.5-5％之间。在另一优选例中，红光(600～700nm)与远红光(710-760nm)灯珠光通量比例R/FR＝15～2:1。在本专利技术的另一方面，提供一种适用于水稻的LED光源，其为LED光源灯珠，包括：400～500nm蓝光LED芯片；以及涂覆于所述蓝光LED芯片上的荧光粉粉浆，该荧光粉粉浆包括：激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉；较佳地，还包括辅料固定用胶。在本专利技术的另一方面，提供一种适用于水稻的LED光源模组，其为灯珠组合，其包括：前段所述的适用于水稻的LED光源；UVA光源灯珠；以及远红光光源灯珠。在另一优选例中，所述的LED光源或光源模组，其由前面任一所述的方法制备获得。在本专利技术的另一方面，提供一种种植水稻的方法，包括：以所述的光源模组作为种植用的光源，进行水稻的种植。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1、在R/B＝6.6，红光(600～700nm)与远红光(710-760nm)比例R/FR＝5.3，UVA为2.8％时的特征谱图。图2、在红蓝比R/B＝8.6时，显色指数Ra＝87.4，UVA占总光通量2.8％，红光(600～700nm)与远红光(710-760nm)比例R/FR＝7.8时的特征谱图。图3、考察不同光源(本专利技术的LED灯，传统灯，大田自然光源)下生长的叶绿体色素指标。图4、考察不同光源(本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备适用于水稻的LED光源的方法，包括：(1)将激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉与固定用胶混合，获得荧光粉粉浆；(2)将(1)的荧光粉粉浆涂覆于400～500nm蓝光LED芯片上，固化，获得经固化的LED芯片；(3)将(2)获得的经固化的LED芯片制成LED光源灯珠。

【技术特征摘要】
1.一种制备适用于水稻的LED光源的方法，包括：(1)将激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉与固定用胶混合，获得荧光粉粉浆；(2)将(1)的荧光粉粉浆涂覆于400～500nm蓝光LED芯片上，固化，获得经固化的LED芯片；(3)将(2)获得的经固化的LED芯片制成LED光源灯珠。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：(4)将(3)获得的LED光源灯珠与UVA光源灯珠及远红光光源灯珠组合，形成LED模组。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中，所述激发峰位于500～600nm的荧光粉是在蓝光LED芯片的光激发下发出黄绿光或含有黄绿光谱成分的荧光粉；较佳地，其为激发峰530±20nm的黄绿光荧光粉和激发峰570±20nm的黄光荧光粉；或所述激发峰位于600～700nm的荧光粉是在蓝光LED芯片光激发下发出红光或含有红光光谱成分的荧光粉；较佳地，其为激发峰630±10nm和激发峰660±10nm的荧光粉。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激发峰位于500～600nm的荧光粉包括选自下组的荧光粉：Ga-YAG铝酸盐黄粉，铝酸盐黄绿粉，铝酸盐LuAG荧光粉，硫化物荧光粉，硼酸盐荧光粉和硅酸盐荧光粉，或其组合；或所述激发峰位于600～700nm的荧光粉包括选自下组的荧光粉：YAG，YAG:Ce3+，YAG:Eu2+，氮化物红粉，或其组合。5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，(1)中，激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉的重量比例为：2～30:1；较佳地为：3～20:1；更佳地为5～12:1；或激发峰位于500～600nm的荧光粉、激发峰位于600～700nm的荧光粉与固定用胶混合获得荧光粉粉浆、固化于蓝光LED芯片后，红光与蓝光光通量色比比例为R/B＝3:1～12:1，较佳地R/B＝7:1～10:1。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激发峰位于600～700nm的荧光粉中，激发峰630±10nm和激发峰660±10nm的重量比例为1:0.8～2.5；较佳地为1:1～2；更佳地为1:1.2～1.8；或所述激发峰位于500～600nm的荧光粉中，激发峰530±20nm的荧光粉和激发峰570±20nm荧光粉的重量比例为1:8～35；较佳地为1:15～25；更佳地为1:18～22。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，荧光粉粉浆中，激发峰位于500～600nm的荧光粉以及激发峰位于600～700nm的荧光粉按照重量占2～25％；较佳地为5～20％；更佳地为8～18％。8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，(4)中，所述的UVA光源灯珠为370-400nm发射峰的UVA光源灯珠；或所述的远红光光源灯珠为710-760nm发射峰的远红光光源灯珠。9.如权利要求2或8所述的方法，其特征在于，所述(3)获得的LED光源灯珠与UVA光源灯珠及远红光光源灯珠组合后，UVA总光通量占比在0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁方，陈金星，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31