[發明專利]一種可將藍色激光轉光為植物平板光源的裝置

無效

• 申請號: 201310550445.2
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103557462A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 田華;王達健;馬健;王延澤;董曉菲;曹利生;宋田甜
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V13/00;A01G9/20
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

?本發明涉及激光、光電子發光、照明科技領域，特別是一種可將藍色激光轉光為植物平板光源的裝置。

背景技術

在綠色植物生長的光照、溫度、濕度、養分等要素中，光能是最重要的條件之一。在太陽光所含的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等成分中，紅光和藍紫光對綠色植物光合作用最有效。光合作用是在葉綠素中進行，葉綠素對可見光的吸收主要以400-500?nm的藍光和600-700?nm的紅光為主。目前公認的為波長在440nm附近的藍光和波長在660nm附近的紅光對植物生長的影響作用顯著。紅色光有助于開花結果和延長花期，使植物長高。而藍色光能促進綠葉生長，促進蛋白質與非碳水化合物的積累，使植物增重。

為了擺脫自然氣候變化對農作物生長的影響，使整個農產品生產過程始終都處在可控制的狀態中，出現了被稱為植物工廠的現代化農業種植新方式。通過在大棚溫室中架設人工光源的方法促進植物生長，代替太陽光給室內花卉、大棚蔬菜水果、園林苗圃、名貴中藥等進行補光以助長、調節花期、維持生存等，控制和調節植物的產業過程。我國農業市場巨大,研究開發先進的植物補光技術,?必將帶來巨大的經濟效益和社會效益。

植物工廠目前主要的人工光源有高壓鈉燈、熒光燈、發光二極管（LED）的方式。最早多采用鈉燈作為補光光源，但是發射的光譜中很多光子能量并不是植物生長所需要的，而且電耗高，發熱嚴重，造成浪費，補光效率低，所以逐漸被淘汰。熒光燈可以作到與植物的光合作用的光譜響應匹配，但缺點是耗能大，效率低，壽命短，有汞害。采用半導體紅、藍LED光管混裝方案進行人工補光，形成與植物光合作用和植物形態建成基本吻合的光譜，不僅減少能耗，而且還可提高植物對光能的吸收利用效率，但是驅動電路復雜，投入成本高，并且發射光譜實際上與不同植物的不同周期的莖、葉、花、果生長光譜實際上并不匹配。單一藍光LED芯片匹配紅光熒光粉，調節發射光譜可以近似響應光合作用光譜，但是在實際使用中，需要配套電源系統，散熱機構，導致種植成本增加。

激光光源和LED光源相比，具有超高亮度、單色性好、光電轉換效率更高的性能特點。使用激光植物光源，根據植物生長的需要，光功率電流調節方便，最大限度的促進不同植物的生長。激光光源替代LED用于植物光源，具有不可比擬的優勢。而采用藍色激光擴光后，用于激發紅光轉光板，可以得到與植物光合作用光譜相吻合的面光源，并且避免葉片局部被強光燒傷。

發明內容

本發明的目的是針對上述植物光源技術分析和存在問題，提供一種可將藍色激光轉光為植物平板光源的裝置，該裝置可方便調節紅、藍光功率，用于植物工廠促進不同植物和植物不同生長期的光強度需求；該裝置光電轉換效率高，易于實施，有利于推廣應用。

本發明的技術方案：

一種可將藍色激光轉光為植物平板光源的裝置，由藍色半導體激光器、耦合光纖和紅光轉光熒光板構成，耦合光纖與藍色半導體激光器的激光出口連接，紅光轉光熒光板由玻璃基板和附著于玻璃基板上的紅光轉光膜層構成，紅光轉光熒光板與激光出口方向垂直設置，紅光轉光熒光板與耦合光纖的距離是使激光經耦合光纖擴光的發散角覆蓋整個紅光轉光熒光板。

所述藍光半導體激光器功率可調，調節范圍為1-1000mW，波長為442±5nm。

所述紅光轉光膜層是由紅色熒光粉Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺或CaS:Eu²⁺配制的熒光油墨，采用絲網印刷技術，在潔凈透明的玻璃表面制成。

本發明的工作原理：

該植物平板光源采用功率可調的藍光半導體激光器，經耦合光纖擴光后，作用于紅光轉光熒光板，實現紅光轉光，得到發光峰為660nm附近的寬帶光譜，從而形成紅藍光平板光源。

本發明的優點：

該裝置藍光單色性好、功率調節方便、擴光技術簡單，將具有不同光照強度的紅藍光作用于不同植物生長和同一植物不同生長期的生長過程中，將會最大限度地促進植物生長，減少病蟲害，提高植物的品質；該激光轉光裝置結構簡單、易于實施、成本低、無污染、光電轉換效率高，亮度高，適合工業推廣使用。

【附圖說明】

圖1為可將藍色激光轉光為植物平板光源的裝置示意圖。

圖中：1．藍光半導體激光器????2．激光出口????3．耦合光纖?

4．紅光轉光膜層????5．玻璃基板

圖2為藍色激光光譜示意圖。