Controle espectral e aplicação de lâmpadas de crescimento de plantas de espectro completo baseadas em fósforo K2CaPO4F:Eu2+

CHEN Jie ,  

ZHOU Yiqing ,  

ZHANG Jilin ,  

LIAN Shixun ,  

QIU Zhongxian ,  

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摘要

Lâmpadas LED para crescimento de plantas fornecem um ambiente luminoso necessário e estável para o cultivo de plantas em fábricas de plantas. No entanto, atualmente há um problema de incompatibilidade entre a distribuição espectral dos fósforos usados nessas lâmpadas e o espectro das necessidades da fotossíntese. Para desenvolver uma fonte LED adaptada às necessidades do espectro completo para o crescimento das plantas, este artigo usa K2CaPO4F como matriz com Eu2+ como ativador, adotando dopagem escalonada com B3+ e Ba2+ para modificação, obtendo um fósforo com alcance de emissão em espectro completo visível e picos de emissão em luz vermelha e azul que coincidem com a curva de eficiência fotossintética relativa (curva Hoover). Estuda sistematicamente sua estrutura de fase, desempenho de fotoluminescência e mecanismo de controle espectral, além da montagem de dispositivos LED e testes de aplicação em cultivo. O fósforo original K2CaPO4F:Eu2+ apresenta emissão de banda larga dupla a 490 nm (luz ciano) e 655 nm (luz vermelha). Ao introduzir B3+, a unidade estrutural [PO4] é substituída principalmente por [BO4], provocando distorção local da rede cristalina, aumentando a probabilidade de ocupação do Eu2+ no sítio [CaO4F2], e fortalecendo significativamente a intensidade da emissão vermelha; quando a quantidade de B3+ é x = 0,15, a emissão vermelha aumenta 1,69 vezes. A substituição de Ca2+ por Ba2+, com quantidade y ≤ 0,1, forma solução sólida, deslocando para o azul o pico de emissão azul; para y ≥ 0,15 forma-se fase composta K2CaPO4F–K2BaPO4F, com pico de emissão azul a 440 nm proveniente de K2BaPO4F:Eu2+, favorecendo alta correspondência na distribuição da proporção de intensidade relativa do comprimento de onda de emissão do espectro completo do fósforo composto com o espectro das necessidades de crescimento das plantas. A amostra ideal foi encapsulada como módulo LED para crescimento de plantas, com espectro de emissão altamente compatível com a curva Hoover. Experimentos de cultivo de alface confirmaram que essa fonte pode garantir o crescimento normal da alface e atende às necessidades de iluminação para cultivo interno.

关键词

fósforo;dopagem Eu2+;LED;espectro completo;lâmpada para crescimento de plantas

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