一种紫外上转换植物保护灯及其制备方法与流程

本发明涉及一种照明光源，具体涉及一种紫外上转换植物保护灯及其制备方法。

背景技术：

紫外线辐射作为生物生长发育的重要环境因子，与生物之间有着密切的联系。近年来随着环境污染的加剧，地球大气臭氧层变薄，导致到达地表的太阳辐射强度，尤其是紫外线（uvb，280～320nm）辐射的增加，严重影响陆生植物的生长，破坏了植物的光合作用，使作物减产。因此近些年来关于uvb辐射对植物的影响成为人们研究热点。多数研究表明大多数植物的生长发育，生理生化，物质代谢会随着紫外线辐射的增强受到不同程度的影响。

随着设施农业及无土栽培技术的迅速发展，借鉴国外植物工厂化生产技术，中国国内的植物工厂化栽培模式也处于不断探索和发展中。有研究发现，设施覆盖材料对可见光的透过率较低，对紫外线的透过率更低。太阳辐射在透过设施透明覆盖材料时，uvb衰减严重，极易导致幼苗徒长。适宜剂量的uvb辐射增加了壮苗指数，表明一定剂量的uvb有利于调节植株的生长。

现有产品的缺点：一方面从环境的角度看，传统的植物保护灯是通过汞蒸气电离，激发荧光粉进行能级跃迁来发出uvb的光。金属汞是有毒金属，在常温下是液态，蒸气压很低，在空气中很容易挥发。在紫外灯的生产、销售、使用和废弃灯管的回收过程中，存在大量的汞的泄露，这些汞会挥发到空气中，通过呼吸道和皮肤进入人体，汞蒸气的吸入可造成人体神经系统的永久损伤，对周围环境也会造成污染。另一方面，在紫外灯传统的植物保护灯使用过程中，汞会渗入玻璃壁中，从而降低了灯的寿命维持率。

为了减少对人体和环境的危害，亟需开发出一种低成本、无污染、高效率，能够替代传统含汞植物保护灯的无汞紫外植物保护灯，在植物保护领域具有重要的现实意义和研究价值

目前被广泛看好的汞灯替代光源是uv-led，其无汞，节能，便携的特点受到人们越来越多的关注。uv-led在uva（320～380nm）波段工作的很好，但在uvb波段还存在不少问题，寿命也很短。专利cn201810047477.3公开了一种基于上转换紫外荧光粉的pc-leds植物生长灯，将包含有上转换紫外荧光粉的荧光粉颗粒与胶体混合形成均匀的粉浆，再将粉浆涂覆在蓝光led芯片的出光方向表面上，并固化，实现一种基于蓝光led芯片的植物生长的pc-leds光源。但因为采用荧光粉颗粒与胶体混合直接涂敷的方式制灯，发光效率较低，而且荧光粉发出的紫外光对胶体影响较大，也影响了产品的寿命。

技术实现要素：

本发明针对传统植物保护灯含汞，对环境和人体污染大以及现阶段led植物保护灯，价格昂贵、寿命短的问题，提供一种紫外上转换植物保护灯，在植物生长期间定期对植物进行照射，可以抑制丝状真菌的孢子形成，抑制灰霉病、白粉菌、霜霉病、炭疽病等菌丝生长以及防止由此导致植物病害损坏，可以减少或不用农药。

本发明的技术方案为：一种紫外上转换植物保护灯，由上转换荧光模组(1)、散热器(2)、绝缘件(3)、蓝光led光源(4)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组成，其中荧光模组为由上转换紫外荧光粉制成的荧光陶瓷，上转换紫外荧光粉为ln（2-a-b）si2o7:gda³⁺·prb³⁺·mc⁺或其他上转换紫外荧光粉中的一种或几种荧光粉的混合，上转换荧光粉上转换激发光谱范围为420～490nm，上转换发射光谱范围为250～340nm，ln为y、la、lu中的一种或几种混合，m为li、na、k中的一种或几种混合，a、b、c为摩尔系数，其范围是：0＜a≤0.015，0＜b≤0.015，0≤c≤0.15。

荧光模组（1）的形状为平板圆形、平板方形或其他平板形状，蓝光led光源（4）的发射光谱范围为420～490nm，反射膜(5)为铝反射膜。

本发明还提供了上述的上转换紫外杀菌灯的制备方法，其具体步骤为：

a．上转换荧光粉的制备：按照化学式ln（2-a-b）si2o7:gda³⁺·prb³⁺·mc⁺，按各元素的摩尔配比称取原材料，ln、gd、pr、m的原材料溶于水的直接溶于去离子水中，原材料不溶于水的先溶于硝酸，再混合在一起，si的原料溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中60～80℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中200～250℃，加热2～4h，冷却后过筛，得到前驱体，在前驱体中，加入助熔剂，混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1100～1300℃焙烧3～6h，冷却至室温，进行粉碎，过筛，得到紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b．荧光模组制备：将a制备得到的ln（2-a-b）si2o7:gda³⁺·prb³⁺·mc⁺或其他上转换紫外荧光粉中的一种或几种荧光粉粉未放在模具中，并在50～100mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1300～1500°c的高温炉中烧结3～5h，制得陶瓷平板，平板厚度为1～2mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

c．紫外上转换植物保护灯的制备：将波长为420～490nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

有益效果

本发明采用蓝光led作为激发光源，激发上转换紫外荧光粉发出250～320nm的紫外光，用于植物保护领域，减少了现有产品因使用汞而对环境和人体的造成的危害，减少了环境的污染，同时也降低了农药的用量，实现了真正的绿色农业生产。

附图说明

附图1本发明专利的结构示意图，其中1荧光模组，2散热器，3绝缘件，4蓝光led光源，5反射膜，6基板，7灯头，8驱动。

具体实施方式

实施例1

a.上转换荧光粉的制备：称取y2o311.2058g、gd2o30.0453g、pr6o110.0851g、li2co30.1847g先分别溶于硝酸，再混合在一起，称取si(oc2h5)420.8330g溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中80℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中230℃加热4h，冷却后过筛，得到前驱体，在前体中，加入1gh3bo3，1gcaf2，混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1100℃焙烧6h，冷却至室温，粉碎，过筛，即得到化学式为y1。985si2o7:gd0。005³⁺·pr0。01³⁺·li0。1的紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b.荧光模组制备：将a制备得到的y1。985si2o7:gd0。005³⁺·pr0。01³⁺·li0。1荧光粉粉未放在模具中，并在100mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1300°c的高温炉中烧结3h，制得陶瓷平板，平板厚度为2mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

c.上转换紫外杀菌灯的制备：将波长为447nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

实施例2

a．上转换荧光粉的制备：称取lu2o319.6976g、gd2o30.1359g、pr6o110.0426g、na2co30.7949g先分别溶于硝酸，再混合在一起，称取si(oc2h5)420.8330g溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中65℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中215℃加热4h，冷却后过筛，得到前趋体，在前趋体中，加入0.4gh3bo3，0.2gsrf2，混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1300℃焙烧3h，冷却至室温，进行粉碎，过筛，即得到化学式为lu1。98si2o7:gd0。015³⁺·pr0。005³⁺·na0。15的紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b.荧光模组制备：将a制备得到的lu1。98si2o7:gd0。015³⁺·pr0。005³⁺·na0。15荧光粉粉未放在模具中，并在50mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1400°c的高温炉中烧结4h，制得陶瓷平板，平板厚度为1.5mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

c.上转换紫外杀菌灯的制备：将波长为488nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

实施例3

a．上转换荧光粉的制备：称取la2o316.0868g、gd2o30.0906g、pr6o110.1277g、li2co30.1847g、ki2co30.1847g先分别溶于硝酸，再混合在一起，称取si(oc2h5)420.8330g溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中75℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中225℃加热3.5h，冷却后过筛，得到前驱体，在前驱体中，加入0.4gh3bo3，1.6gbaf2，混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1200℃焙烧5hr，冷却至室温，进行粉碎，过筛，即得到化学式为la1.975si2o7:gd0.01³⁺·pr0.015³⁺·(li0.1,k0.05)⁺的紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b.荧光模组制备：将a制备得到的la1.975si2o7:gd0.01³⁺·pr0.015³⁺·(li0.1,k0.05)⁺荧光粉粉未放在模具中，并在70mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1500°c的高温炉中烧结3h，制得陶瓷平板，平板厚度为1.5mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

c.上转换紫外杀菌灯的制备：将波长为450nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

实施例4

a.上转换荧光粉的制备：称取y2o35.6453g、lu2o39.819g、gd2o30.0725g、pr6o110.0425g、li2co30.0924g先分别溶于硝酸，再混合在一起，称取si(oc2h5)420.8330g溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中75℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中250℃加热2h，冷却后，过筛，得到前驱体，在前驱体中，加入0.3gh3bo3，1gsrcl2，0.5gcaf2混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1300℃焙烧4hr，冷却至室温，进行粉碎，过筛，即得到化学式为（y,lu0.987)si2o7:gd0.008³⁺·pr0.005³⁺·li0.05⁺的紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b.荧光模组制备：将a制备得到的(y,lu0.987)si2o7:gd0.008³⁺·pr0.005³⁺·li0.05⁺荧光粉粉未放在模具中，将a制备得到的并在60mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1350°c的高温炉中烧结5h，制得陶瓷平板，平板厚度为1.5mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

b.上转换紫外杀菌灯的制备：将波长为490nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

实施例5

a．上转换荧光粉的制备：称取y2o35.6453g、la2o37.9823g、gd2o30.1087g、pr6o110.0681g、na2co30.265g、k2co30.5528g先分别溶于硝酸，再混合在一起，称取si(oc2h5)420.8330g溶解在无水乙醇中，然后将该溶液和前述的混合液一起混合均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液静置4h，放入烘箱中60℃浓缩处理成透明凝胶，再放入坩埚中200℃加热4h，冷却后过筛，得到前驱体；在前驱体中，加入1gh3bo3，1gcaf2，混合均匀后，放入高温灼烧电炉中，在1100℃焙烧6h，冷却至室温，进行粉碎，过筛，即得到化学式为（y，la0.98）2si2o7:gd0.012³⁺·pr0.008³⁺·(na0.05,k0.08)⁺的紫外上转换植物保护灯用荧光粉；

b.荧光模组制备：将a制备得到的（y，la0.98）2si2o7:gd0.012³⁺·pr0.008³⁺·(na0.05,k0.08)⁺荧光粉粉未放在模具中，并在80mpa的压制下生产出致密的平板坯体，将坯体置于氧化铝容器中，在1450°c的高温炉中烧结3h，制得陶瓷平板，平板厚度为1.2mm，所得平板按照需要裁制即为荧光模组（1）；

c.上转换紫外杀菌灯的制备：将波长为420nm的蓝光led光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起，最后装上荧光模组(1)，组装成上转换紫外杀菌灯。

以上对本发明的特定实施例进行图示和说明，但本发明不仅仅限定于以上实施例。凡根据本发明所作的等效变换，包括采用不同的紫外上转换荧光粉以及不同形状的灯具外观，都应在发明的保护范围之内。