LED植物生長(zhǎng)燈用紅藍(lán)近紅外三色智能熒光粉的研究.pdf

1、不可預(yù)測(cè)的氣候和病蟲(chóng)害的威脅使得溫室種植和環(huán)境可控的室內(nèi)種植受到廣泛關(guān)注。光是植物生長(zhǎng)發(fā)育中必不可少的因素，為了增補(bǔ)溫室中自然光的不足，需要補(bǔ)充人工照明。傳統(tǒng)植物設(shè)施栽培中使用的光源不僅與植物的光合作用光譜(Photosynthetic action spectra)不匹配，而且能耗高、對(duì)環(huán)境有污染。光轉(zhuǎn)換型LED作為一種新型光源具有高效節(jié)能，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是其光譜組成可根據(jù)植物生長(zhǎng)的需要進(jìn)行任意調(diào)整，因此LED用多色熒光粉

2、的研究顯得尤為重要。本文以性能穩(wěn)定的氟磷酸鹽、正硅酸鹽和鈦酸鹽為基質(zhì)材料，稀土離子(Ce3+、Eu2+、Pr3+、Yb3+)和過(guò)渡金屬離子(Mn2+、Mn4+)為摻雜離子，采用固相法制備了適用于LED植物生長(zhǎng)燈的光轉(zhuǎn)換材料。
　　熒光粉Ba3LaNa(PO4)3F∶Eu2+,Pr3+在近紫外光激發(fā)下能發(fā)出藍(lán)光、紅光和近紅外光，它們與光和色素（葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和細(xì)菌葉綠素）的吸收光譜匹配。通過(guò)改變Eu2+和Pr3+的濃度可以調(diào)節(jié)三

3、者的強(qiáng)度比（藍(lán)∶紅∶近紅外）。由它們的發(fā)射光譜和熒光壽命的變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)Eu2+和Pr3+間存在能量傳遞。在Ba3LnNa(PO4)3F(Ln=Gd，Y)中單摻Eu2+離子和雙摻Eu2+-Mn2+離子對(duì)可以得到紅藍(lán)雙色發(fā)射，表明該熒光粉可用于調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的白光LED器件中。對(duì)Eu2+離子單摻的紅藍(lán)雙色熒光粉，研究了其結(jié)構(gòu)特性、Eu2+最佳摻雜濃度及濃度猝滅機(jī)理;同時(shí)分析了其在液氦溫度下的光譜和熒光壽命，確定了Eu2+的格位分布;此外討

4、論了紅光和藍(lán)光的熱穩(wěn)定性及熱猝滅機(jī)理;最后分析了由其制作的白光LED器件的性能?；诖?，對(duì)Eu2+-Mn2+離子對(duì)摻雜的熒光粉進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Eu2+和Mn2+間存在能量傳遞，并分析了其能量傳遞效率和能量傳遞機(jī)制;最后研究了由其制作的白光LED器件的性能，結(jié)果表明由Ba3LnNa(PO4)3F∶Eu2+,Mn2+(Ln=Gd，Y)制作的器件的性能更佳。
　　正硅酸鹽Ca2SiO4∶Ce3+，Eu2+、Ca17Sr03SiO4∶Ce

5、3+,Yb3+和Li2SrSiO4∶Ce3+,Pr3+在近紫外波段均有強(qiáng)的寬帶吸收，Ce3+和Eu2+共摻熒光粉的發(fā)光顏色從藍(lán)到綠可調(diào)，Ce3+-Yb3+共摻熒光粉能發(fā)出藍(lán)光和近紅外光，Ce3+-Pr3+共摻熒光粉能發(fā)出藍(lán)、紅和近紅外光，它們分別與光和色素（葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和細(xì)菌葉綠素）的吸收光譜匹配。同時(shí)，詳細(xì)分析了上述熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)與濃度相關(guān)的光譜特性、Ce3+的格位分布、熱穩(wěn)定性以及Ce3+→Eu2+/Yb3+/Pr3+的能量