Control espectral y aplicación de lámparas de crecimiento vegetal de espectro completo basadas en fósforo K2CaPO4F:Eu2+

CHEN Jie ,  

ZHOU Yiqing ,  

ZHANG Jilin ,  

LIAN Shixun ,  

QIU Zhongxian ,  

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摘要

Las lámparas LED para el crecimiento de plantas proporcionan un entorno de luz necesario y estable para el cultivo de cultivos en fábricas de plantas. Sin embargo, actualmente existe un problema de falta de coincidencia entre la distribución espectral de los fosforos utilizados en estas lámparas y el espectro de luz requerido para la fotosíntesis. Para desarrollar una fuente LED que se adapte a la demanda del espectro completo para el crecimiento de plantas, este artículo utiliza K2CaPO4F como matriz con Eu2+ como activador, adoptando un dopaje escalonado con B3+ y Ba2+ para modificar, obteniendo un fósforo con rango de emisión en espectro completo visible y picos de emisión de luz roja y azul que coinciden con la curva de eficiencia fotosintética relativa (curva Hoover). Se estudian sistemáticamente su estructura de fase, propiedades de fotoluminiscencia y mecanismo de ajuste espectral, y se ensambla el dispositivo LED y se realizan pruebas de aplicación en cultivo. El fósforo original K2CaPO4F:Eu2+ presenta una emisión de doble banda ancha a 490 nm (luz azul verdosa) y 655 nm (luz roja). Con la introducción de B3+, la unidad estructural [PO4] es sustituida principalmente por [BO4], causando una distorsión local de la red cristalina, aumentando la probabilidad de ocupación de Eu2+ en el sitio [CaO4F2], y fortaleciendo significativamente la intensidad de emisión roja; cuando la cantidad de B3+ es x = 0,15, la emisión roja aumenta 1,69 veces. Al reemplazar Ca2+ por Ba2+ con una cantidad y ≤ 0,1 se forma un sólido en solución, con un desplazamiento hacia el azul en el pico de emisión azul; cuando y ≥ 0,15 se forma una fase compuesta K2CaPO4F–K2BaPO4F, con un pico de emisión azul a 440 nm proveniente de K2BaPO4F:Eu2+, lo que favorece que la distribución relativa de la intensidad de emisión del espectro completo del fósforo compuesto coincida altamente con el espectro requerido para el crecimiento de plantas. La muestra óptima se encapsula en un módulo LED para cultivo vegetal, cuya emisión espectral se ajusta estrechamente a la curva Hoover; el experimento de cultivo de lechuga confirma que esta fuente de luz puede garantizar el crecimiento normal de la lechuga y satisfacer las necesidades de iluminación en cultivos interiores.

关键词

fósforo;dopaje Eu2+;LED;espectro completo;lámpara de crecimiento vegetal

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