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1、(10)申请公布号 CN 103591554 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103591554 A (21)申请号 201310550420.2 (22)申请日 2013.11.08 F21V 9/10(2006.01) A01G 9/20(2006.01) (71)申请人 天津理工大学 地址 300384 天津市西青区宾水西道 391 号 天津理工大学主校区 (72)发明人 田华 王达健 陆启飞 于文惠 马健 王延泽 董晓菲 孙亮 (74)专利代理机构 天津佳盟知识产权代理有限 公司 12002 代理人 侯力 (54) 发明名称 一种可将近紫外激光转化为植物平板光源的 。
2、转光装置 (57) 摘要 一种可将近紫外激光转化为植物平板光源的 装置， 由近紫外半导体激光器、 耦合光纤和红蓝双 光转光荧光板构成， 红蓝双光转光荧光板由玻璃 基板和附着于玻璃基板上的红蓝双光转光膜层构 成， 红蓝双光转光荧光板与激光出口方向垂直设 置， 红蓝双光转光荧光板与耦合光纤的距离是使 激光经耦合光纤扩光的发散角覆盖整个红蓝双光 转光荧光板。本发明的优点是 ： 该装置近紫外光 功率调节方便， 将具有不同光照强度的混有近紫 外光成分的红蓝光作用于不同植物生长和同一植 物不同生长期的生长过程中， 将会最大限度地促 进植物生长， 提高植物的品质 ； 该激光转光装置 结构简单、 易于实施、 。
3、成本低、 无污染、 光电转换效 率高， 出光均匀， 亮度高， 适合工业推广使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103591554 A CN 103591554 A 1/1 页 2 1. 一种可将近紫外激光转光为植物平板光源的装置， 其特征在于 ： 由近紫外半导体激 光器、 耦合光纤和红蓝双光转光荧光板构成， 耦合光纤与近紫外半导体激光器的激光出口 连接， 红蓝双光转光荧光板由玻璃基板和附着于玻璃基板上的红蓝双光转光膜层构成， 。
4、红 蓝双光转光荧光板与激光出口方向垂直设置， 红蓝双光转光荧光板与耦合光纤的距离是使 激光经耦合光纤扩光的发散角覆盖整个红蓝双光转光荧光板。 2. 根据权利要求 1 所述的可将近紫外激光转光为植物平板光源的装置， 其特征在于 ： 所述近紫外半导体激光器功率可调， 调节范围为 1-1000mW， 波长为 3755nm。 3. 根据权利要求 1 所述可将近紫外激光转光为植物平板光源的装置， 其特征在于 ： 所 述红蓝双光转光膜层是由荧光粉(Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨， 采用丝网印 刷技术， 在洁净透明的玻璃表面制成。 权 利 要 求 书 CN 1035915。
5、54 A 2 1/3 页 3 一种可将近紫外激光转化为植物平板光源的转光装置 技术领域 0001 本发明涉及激光、 光电子发光、 照明科技领域， 特别是一种可将近紫外激光转化为 植物平板光源的转光装置。 背景技术 0002 在绿色植物生长的光照、 温度、 湿度、 养分等要素中， 光能是最重要的条件之一。 在太阳光所含的红、 橙、 黄、 绿、 青、 蓝、 紫等成分中， 红光和蓝紫光对绿色植物光合作用最 有效。光合作用是在叶绿素中进行， 叶绿素对可见光的吸收主要以 400-500 nm 的蓝光和 600-700 nm 的红光为主。目前公认的为波长在 440nm 附近的蓝光和波长在 660nm 附近。
6、的 红光对植物生长的影响作用显著。红色光有助于开花结果和延长花期， 使植物长高。而蓝 色光能促进绿叶生长， 促进蛋白质与非碳水化合物的积累， 使植物增重。 紫外线对植物的形 状、 颜色与品质优劣同样也起着重要作用。适量的紫外线能使植物茎叶短小， 色泽较深， 它 对果实成熟起着良好作用， 能增加果实的含糖量， 能抑制徒长作用， 可促进磷、 铝的吸收， 有 利各种色素的形成。 0003 为了摆脱自然气候变化对农作物生长的影响， 使整个农产品生产过程始终都处在 可控制的状态中， 出现了被称为植物工厂的现代化农业种植新方式。通过在大棚温室中架 设人工光源的方法促进植物生长， 代替太阳光给室内花卉、 大。
7、棚蔬菜水果、 园林苗圃、 名贵 中药等进行补光以助长、 调节花期、 维持生存等， 控制和调节植物的产业过程。我国农业市 场巨大 , 研究开发先进的植物补光技术 , 必将带来巨大的经济效益和社会效益。 0004 植物工厂中目前主要的人工光源有高压钠灯、 荧光灯、 发光二极管 （LED） 的方式。 最早多采用钠灯作为补光光源， 但是发射的光谱中很多光子能量并不是植物生长所需要 的， 而且电耗高， 发热严重， 造成浪费， 补光效率低， 所以逐渐被淘汰。荧光灯可以作到与植 物的光合作用的光谱响应匹配， 但缺点是耗能大， 效率低， 寿命短， 有汞害。采用半导体红、 蓝 LED 光管混装方案进行人工补光，。
8、 形成与植物光合作用和植物形态建成基本吻合的光 谱， 不仅减少能耗， 而且还可提高植物对光能的吸收利用效率。但是驱动电路复杂， 投入成 本高， 并且发射光谱实际上与不同植物的不同周期的茎、 叶、 花、 果生长光谱实际上并不匹 配。 单一近紫外激光芯片匹配红蓝双光荧光粉， 调节发射光谱可以响应光合作用光谱， 但是 在实际使用中， 需要配套电源系统， 散热系统， 导致种植成本增加。 0005 激光光源和 LED 光源相比， 具有超高亮度、 单色性好、 光电转换效率更高的性能特 点， 并且激光光源的光功率调节性好。使用激光植物光源， 根据植物生长的需要， 光功率电 流调节方便， 最大限度的促进不同植。
9、物的生长。激光光源替代 LED 用于植物光源， 具有不可 比拟的优势。而采用近紫外激光扩光后， 用于激发红蓝双光转光板， 可以得到宽带的红、 蓝 光， 并且增加了近紫外光成分， 作为植物光合作用光谱适用性更强。 发明内容 0006 本发明的目的是针对上述植物光源技术分析和存在问题， 提供一种可将近紫外激 说 明 书 CN 103591554 A 3 2/3 页 4 光转化为植物平板光源的转光装置， 该转光装置可方便调节近紫外光、 蓝光和红光的功率， 用于植物工厂促进不同植物和植物不同生长期的光强度需求， 光电转换效率高， 易于实施， 有利于推广应用。 0007 本发明的技术方案 ： 一种可将近。
10、紫外激光转化为植物平板光源的转光装置， 由近紫外半导体激光器、 耦合 光纤和红蓝双光转光荧光板构成， 耦合光纤与近紫外半导体激光器的激光出口连接， 红蓝 双光转光荧光板由玻璃基板和附着于玻璃基板上的红蓝双光转光膜层构成， 红蓝双光转光 荧光板与激光出口方向垂直设置， 红蓝双光转光荧光板与耦合光纤的距离是使激光经耦合 光纤扩光的发散角覆盖整个红蓝双光转光荧光板。 0008 所述近紫外半导体激光器功率可调， 调节范围为 1-1000mW， 波长为 3755nm。 0009 所述红蓝双光转光膜层是由荧光粉 (Ba,Sr)3MgSi2O8： Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨， 采用丝网印刷技术， 在。
11、洁净透明的玻璃表面制成。 0010 本发明的工作原理 ： 该植物平板光源采用功率可调的近紫外半导体激光器， 经耦合光纤扩光后， 作用于红 蓝双光转光荧光板， 实现红蓝双光转光， 得到发光峰分别位于440nm和660nm附近的双宽带 光谱， 从而形成包含近紫外光成分的红蓝平板光源。 0011 本发明的优点 ： 该转光装置中近紫外激光功率调节方便， 扩光技术简单 ； 红蓝光为宽带， 对植物的适用 性更强， 同时增加了紫外线的作用， 将近紫外和红蓝光的混光作用于植物的生长过程中， 将 会最大限度地促进植物生长， 提高植物的品质 ； 该转光装置结构简单、 易于实施、 成本低、 无 污染、 光电转换效率。
12、高、 亮度高， 适合工业推广使用。 0012 【附图说明】 图 1 可将近紫外激光转光为植物平板光源的装置示意图。 0013 图中 ： 1近紫外半导体激光器 2激光出口 3耦合光纤 4红蓝双光转光膜层 5玻璃基板 图 2 为近紫外激光光谱图。 0014 图3为由荧光粉(Ba,Sr)3MgSi2O8： Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨制备的红蓝双光转光 荧光板的荧光光谱图。 0015 图 4 为近紫外激光激发由荧光粉 (Ba,Sr)3MgSi2O8： Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨制 备的红蓝双光转光荧光板的光谱图。 0016 【具体实施方式】 实施例 ： 一种可将近紫外激光转光为植物平板。
13、光源的装置， 如图 2 所示， 由近紫外半导体激光 器 1、 耦合光纤 3 和红蓝双光转光荧光板构成， 耦合光纤 3 与近紫外半导体激光器 1 的激光 出口 2 连接， 红蓝双光转光荧光板由玻璃基板 5 和附着于玻璃基板上的红蓝双光转光膜层 4 构成， 红蓝双光转光荧光板与激光出口方向垂直设置， 被耦合光纤扩光的激光光斑直径由 耦合光纤 3 的激光出口 2 与荧光板的垂直距离决定， 计算公式为 h=d/2tg13， 按扩光光斑 直径为 300mm 计算， 红蓝双光转光荧光板与耦合光纤 3 的出光口的距离为 660mm。 0017 该实施例中， 所述近紫外半导体激光器的型号为 MDL-III-3。
14、75nm， 波长为 说 明 书 CN 103591554 A 4 3/3 页 5 3755nm， 功率可调范围为 1-1000mW ； 耦合光纤芯径为 400um， 发散角为 26， 耦合效率 为 70-80% ； 红蓝双光转光荧光板的制备采用荧光油墨、 丝网印刷技术， 在洁净透明的玻璃 表面制备荧光转光膜层 ； 红蓝双光转光荧光粉为 (Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+， 颗粒尺寸为 5-10um， 分散到光油中混匀， 荧光油墨浓度为 30-50% ； 光油为由环己酮、 醋酸丁酯、 溶剂石 脑油、 丙二醇甲醚醋酸酯、 合成树脂构成的有机混合溶液 ； 荧光油墨采用丝网印刷工艺。
15、涂覆 在洁净透明的玻璃基板表面， 网版为 200-350 目， 印刷荧光油墨层数为 4 层， 得到湿层膜玻 璃， 通过焙烧干燥工艺得到荧光板成品， 焙烧温度为 130-180， 干燥时间为 0.5-2 小时。 0018 图 1 为所述近紫外半导体激光器的近紫外激光光谱图。 0019 图 2 为由荧光粉 (Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨制备的红蓝双光转 光荧光板的荧光光谱图， 图中表明 ： 375nm的近紫外光能有效地激发(Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+荧光板， 发射峰值分别位于 440nm 和 660nm 附近的双宽带红蓝光。 0020 图 3 为近紫外激光激发由荧光粉 (Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+配制的荧光油墨 制备的红蓝双光转光荧光板的光谱图， 图中表明 ： 375nm 近紫外激光激发 (Ba,Sr)3MgSi2O8: Eu2+, Mn2+荧光板， 转光为 440nm 和 660nm 附近的双宽带红蓝光， 构成含有近紫外光成分的 红蓝植物生长光谱。 说 明 书 CN 103591554 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103591554 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103591554 A 7 。