[00701566]高光效高热稳定荧光粉激发型LED植物生长灯设计制造与应用示范

我国是农业大国，多种农产品产量位居世界前列。设施农业是现代农业最具发展潜力的模式，LED植物生长装备是当今设施农业的主要人工光源，在促进植物生长、增产增收和绿色防控等方面发挥着不可替代的作用。然而，当前LED植物生长灯用荧光粉还存在着发光波段不匹配、发光效率低和热稳定性差等问题，导致LED光源并不能完全适合于植物生长。针对这些问题，申请人在新型高效LED植物生长灯用荧光粉的种类开发和性能提升及光对植物生长发育的促进影响两个方面进行了长期的探索，并取得了较大的突破。 在新型高效LED植物生长灯用荧光粉的开发方面，申请人通过Mn⁴⁺掺杂的方式，得到了两种新型高光效深红色荧光粉Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅:Mn⁴⁺和Ca₃Al₄ZnO₁₀:Mn⁴⁺；通过共掺敏化剂离子Dy³⁺、Bi³⁺、Ti⁴⁺构筑能量传递的方式，进一步提高了Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅:Mn⁴⁺荧光粉的内量子效率；通过控制晶体结构中阳离子空位的浓度，大幅度增强了Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅:Ti⁴⁺和Ca₃Al₄ZnO₁₀:Ti⁴⁺的发光强度；通过对荧光粉晶格内缺陷能级的设计，极大地提高了Na₃La(PO₄)₂/LaPO₄:Eu²⁺/Eu³⁺复相结构荧光粉的热稳定性；通过原子沉积(ALD)技术改变荧光粉表面性能，降低荧光粉的热猝灭效应，有效提高其热稳定性。在光对植物生长发育的基础研究方面，申请人将制备得到的荧光粉具体应用于多功能LED植物生长灯具的制造和组装并成功应用于企业生产和院校科研中，共申请专利25项，获得授权国家发明专利3项，实用新型专利7项。上述成果从三个层面展开应用：(1)荧光粉生产：在荧光粉制造龙头企业江苏博睿光电有限公司成功产业化，型号MP-1\MP-2\MP-3，累计实现销售额1400万元，利润360万元；（2）LED植物生长灯与自动控制装备：在LED器件封装企业深圳市昀晨光电有限公司和深圳市宝光照明有限公司成功产业化，涉及两家企业合计9个产品，累计实现销售额12500万元，利润3610万元。植物生长及功能成分调控技术：分别应用在蔬菜种植（湖南华南农业集团有限公司、浏阳市兴邦种植专业合作社、浏阳市联农种养专业合作社，累计实现销售额8600万元，利润1290万元）、玉米种植（湖南生安赛特农牧科技有限公司，累计实现销售额4000万元，利润400万元）和烟草育苗（湖南省烟草公司江华分公司、宁乡市分公司，累计实现销售额21000万元，利润7200万元）中。 该成果在注重技术开发的同时关注基础研究，以理论发现支撑技术突破，在两者完美结合的基础上实现产业化应用，形成“研-产-用”三者循环推进的良好局面，并依托“湖南省光学农业工程技术研究中心”，创造更好的经济效益和社会效益。