(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu đánh giá tính chất quang của bột huỳnh quang sử dụng trong đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp

GI O TR NG V OT O I HỌC QUY NH N ÀO THỊ THU H NGHI N CỨU NG NH GI TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SỬ DỤNG TRONG ÈN CHIẾU S NG CHUY N DỤNG CHO NƠNG NGHIỆP C u n n nh: Vật lí chất rắn M s : 44 N ư n d n : TS NGUYỄN VIỆT H NG N ư n d n 2: PGS TS PH M THÀNH HUY download by : skknchat@gmail.com L I CAM OAN Tôi xin cam đoan, kết nghiên cứu riêng hướng dẫn Thầy TS Nguyễn Việt Hưng Thầy PGS.TS Phạm Thành Huy, không trùng lặp với cơng trình khoa học khác Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Học v n o T ị T u Hươn download by : skknchat@gmail.com L I CẢM N Trước tiên em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Việt Hưng PGS TS Phạm Thành Huy, người Thầy tận tình hướng dẫn, dạy, giúp đỡ hết lòng vật chất lẫn tinh thần cung cấp kiến thức khoa học q giá giúp em hồn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Quy Nhơn, Ban Chủ nhiệm khoa Thầy Cơ giáo Khoa Vật lí - TrườngĐại Học Quy Nhơn tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường THPT Nguyễn Đình Chiểu – An Nhơn – Bình Định, Thầy Cơ giáo HĐSP Nhà trường tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bố mẹ, xin cảm ơn chồng con, bạn bè gần gũi, động viên chia sẻ, giúp khắc phục khó khăn q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Quy Nhơn, ngày 20 tháng 07 năm 2019 Học viên Đào Thị Thu Hương download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI AM OAN LỜI ẢM ƠN ANH M ANH M ANH M KÝ HIỆU V HỮ VIẾT TẮT ẢNG IỂU HÌNH VẼ MỞ ẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Nội dung nghiên cứu Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc hƣơng TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PH T QUANG V PHƢƠNG PH P THỰ NGHIỆM 1.1 Các trình quang học 1.1.1 Quá trình hấp thụ 1.1.2 Quá trình phát xạ 1.2 Vật liệu phát quang 1.2.1 chế phát quang 1.2.2 Phân loại chất phát quang 10 1.2.3 ấu tạo vật liệu huỳnh quang 11 1.3 Một số phƣơng pháp khảo sát tính chất vật liệu 12 1.3.1 Phƣơng pháp khảo sát hình thái bề mặt kích thƣớc hạt 12 1.3.2 ác phƣơng pháp khảo sát tính chất quang 12 1.3.3 Phƣơng pháp khảo sát cấu trúc tinh thể thành phần pha vật liệu 13 1.2.4 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 14 download by : skknchat@gmail.com hƣơng NGHIÊN ỨU QUY TRÌNH ÔNG NGHỆ PHA TR N CÁC T HUỲNH QUANG 16 2.1 Giới thiệu quy trình hiệu chỉnh phổ phát xạ đèn chiếu sáng thông thƣờng 16 2.1.1 Nhiệt độ màu 16 2.1.2 Hệ số trả màu 19 2.1.3 Quy trình trộn bột thành phần để điều chỉnh phổ phát xạ đèn chiếu sáng thông thƣờng 20 2.2 Quy trình hiệu chỉnh phổ phát xạ đèn chiếu sáng chuyên dụng cho hoa cúc 22 2.3 ông nghệ chế tạo bột huỳnh quang chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho hoa cúc 25 2.3.1 Khái quát chung 25 2.3.2 Nghiên cứu phát triển quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho hoa cúc 27 2.4 Kết đo đạc phổ huỳnh quang bột chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho hoa cúc 33 2.4.1 Phổ phát xạ bột Y2O3:Eu3+ 33 2.4.2 Phổ phát xạ bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ 34 2.4.3 Phổ phát xạ bột huỳnh quang SrS:Eu2+ 35 hƣơng ỨNG NG ÈN HUỲNH QUANG TRONG HIẾU S NG NÔNG NGHIỆP 37 3.1 p dụng cho thử nghiệm hiệu chỉnh đèn chiếu sáng cho hoa cúc 37 KẾT LUẬN 43 T I LIỆU THAM KHẢO 44 download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC C C KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT C ữ v ết tắt CCT T n T ến An Correlated T n T ến V ệt Color Nhiệt độ màu Temperature CIE International Commission Ủy ban Quốc tế hiếu sáng on Illumination Hệ số hoàn màu CRI Color Rendering Index FESEM Field emission scanning Hiển vi điện tử quét electron microscopy phát xạ trƣờng LED Light emitting diode iốt phát quang PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang spectrum PLE SEM Photoluminescence Phổ kích thích huỳnh excitation spectrum quang electron Kính hiển vi điện tử Scanning microscopy TEM Transmission quét electron Hiển vi điện tử truyền microscope qua XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X WLED White diode Light Emitting iốt phát quang ánh sáng trắng download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU ảng 2.1 Nhiệt độ màu số nguồn sáng 17 ảng 2.2 ác thành phần bột đơn sắc thƣờng đƣợc sử dụng quy trình hiệu chỉnh thơng số bột ba màu 21 ảng 2.3 Tỉ lệ trộn bột ba màu gồm thành phần khác theo tỷ lệ tƣơng ứng để thu đƣợc nhiệt độ màu 22 ảng 2.4 Khối lƣợng hóa chất tổng hợp 0,05 mol Y2O3 với tỷ lệ pha tạp khác 29 ảng 2.5 ác hóa chất sử dụng để tổng hợp bột huỳnh quang phát xạ đỏ SrS:Eu2+ 32 ảng 3.1 Kết thử nghiệm hiệu chỉnh sáu mẫu đèn thử nghiệm cho hoa cúc (mã HC1-H 6) đèn compact 20W 40 download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình chiếu sáng cho long đèn chuyên dụng Hình 1.2 chế phát hấp thụ phát xạ ánh sáng 10 Hình 1.3 Thiết bị FESEM-JEOL/JSM-7600F tích hợp đo FESEM E S Viện Tiên tiến Khoa học ông nghệ (AIST)- ại học ách khoa Hà Nội 12 Hình 1.4 Hệ huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon) nguồn kích thích đèn Xenon cơng suất 450 W có bƣớc sóng từ 250 ÷ 800 nm, viện Tiên tiến Khoa học ông nghệ (AIST), Trƣờng ại học ách khoa Hà Nội 13 Hình 1.5 Hệ đo giản đồ nhiễu xạ tia X (D/MAX-2500/PC) Viện (KICET), Hàn Quốc 14 Hình 1.6 Sơ đồ mặt cắt kính hiển vi điện tử truyền qua 15 Hình 2.1 Quan hệ nhiệt độ màu màu sắc mà ngƣời cảm nhận thấy nhiệt đồ màu tƣơng ứng số loại đèn chiếu sáng 17 Hình 2.2 iểu đồ màu IE 1931 18 Hình 2.3 Quy trình trộn bột huỳnh quang đơn sắc thành phần để điều chỉnh phổ phát xạ bột huỳnh quang ba phổ 20 Hình 2.4 Hình sơ đồ biểu diễn trình điều khiển hoa trồng tác động chiếu sáng nhân tạo (đỏ đỏ xa) lên chất cảm quang Phytochrome 23 Hình 2.5 Phổ phát xạ hai mẫu đèn chuyên dụng cho hoa cúc đƣợc hiệu chỉnh tăng cƣờng phổ phát xạ vùng đỏ 600-700 nm 24 Hình 2.6 Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ 28 Hình 2.7 chế truyền lƣợng ion e3+ Tb3+ mạng CeMgAl11O19 29 download by : skknchat@gmail.com Hình 2.8 Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ 30 Hình 2.9 Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ SrS:Eu2+ 32 Hình 2.10 Sản phẩm bột phát xạ đỏ SrS:Eu3+trƣớc khử (hình a) sau khử mơi trƣờng khí H2 (hình b) 33 Hình 2.11 Phổ phát xạ bột Y2O3:Eu3+ tổng hợp sử dụng quy trình phản ứng hình 2.6 Phổ phát xạ bột phát xạ đỏ thƣơng mại (OSRAMTQ) đƣợc vẽ để so sánh 33 Hình 2.12 Phổ phát xạ bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+chế tạo sử dụng quy trình hình 2.8 34 Hình 2.13 Phổ phát xạ bột huỳnh quang SrS:Eu 2+ ủ nhiệt độ khác 35 Hình 3.1 Quy trình khuấy trộn bột huỳnh quang ba phổ tráng phủ đèn 38 Hình 3.2 Tọa độ màu theo thiết kế đèn compact tráng bột phổ (chấm o) tọa độ màu đèn chế tạo (dấu +) Hình ellip giới hạn cho phép 38 Hình 3.3 Tọa độ đèn compact tráng bột phổ (chấm o) tọa độ màu đèn chế tạo (dấu +) sau tăng độ dày lớp bột huỳnh quang 39 Hình 3.4 Sơ đồ mơ tả tác động ánh sáng lên chất cảm quang Phytochrome 41 Hình 3.5 Phổ phát xạ đèn thử nghiệm cho hoa cúc HC4 42 Hình 3.6 Một số mẫu đèn chuyên dụng cho hoa cúc nhận đƣợc sau hiệu chỉnh phổ phát xạ 42 download by : skknchat@gmail.com MỞ ẦU Lí c ọn đề t Ở số địa phƣơng nƣớc, từ nhiều năm nay, bóng đèn sợi đốt đƣợc sử dụng để chiếu sáng cho trồng nhằm kích thích tăng trƣởng Tuy nhiên, đèn sợi đốt cho ánh sáng mạnh mà không nên sử dụng để chiếu sáng, khu vực trồng gần bóng đèn sinh trƣởng mạnh khu vực xa bóng đèn Thêm vào đó, đèn sợi đốt lại tiêu tốn nhiều điện sử dụng Với hạn chế bóng đèn sợi đốt, đời bóng đèn huỳnh quang hƣớng đột phá ngành công nghiệp điện ánh sáng èn huỳnh quang đƣợc ứng dụng việc trồng trọt, can thiệp vào trình sinh trƣởng trao đổi chất trồng Giờ đây, khơng cịn phụ thuộc hồn tồn vào ánh sáng Mặt Trời, khơng có ánh sáng Mặt Trời, sinh trƣởng phát triển bình thƣờng Mặt khác, để tiết kiệm lƣợng chiếu sáng, việc thay loại bóng đèn có hiệu suất chuyển đổi lƣợng thấp bóng đèn chiếu sáng hiệu suất cao đƣợc quan tâm Vì nay, xu hƣớng sử dụng nguồn sáng nhân tạo chủ yếu loại đèn huỳnh quang, đèn compact, đèn LE ngày nhiều So với đèn dây tóc, loại đèn vừa có tuổi thọ cao, vừa tiết kiệm điện sáng óng đèn đƣợc phủ lớp huỳnh quang bên thành ống, cho phổ ánh sáng tập trung vào ánh sáng xanh đỏ, giúp kích thích trồng thực phản ứng quang hợp, từ kích thích tăng trƣởng ho nên, dù đƣợc trồng phịng ni cấy mơ, khơng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời vào ban đêm, thực tốt q trình quang hợp ên cạnh đó, bóng đèn huỳnh quang cho ánh sáng khắp nên trồng tăng trƣởng download by : skknchat@gmail.com 31 + Hòa tan MgO dung dịch HNO3: MgO + 2HNO3Mg(NO3)2+ H2O + Hòa tan CeO2 dung dịch HNO3 sau thêm H2O2 để chuyển Ce4+ e3+: CeO2+ HNO3  Ce(NO3)3OH + H2O Ce(NO3)3OH + H2O2 Ce(NO3)3 + H2O + O2 Lƣu ý: Trong số trýờng hợp Ce(NO3)3.6H2O đƣợc thay cho CeO2 CeO2 khó hịa tan axit + Hòa tan Tb4O7 dung dịch HNO3: Tb4O7 + 14HNO3 2Tb(NO3)3 + 2Tb(NO3)4+ 7H2O Sau đó, cho muối Al(NO3)3.9H2O vào hỗn hợp Tiếp theo khuấy hỗn hợp máy khuấy từ thu đƣợc dung dịch suốt.Tiếp cho thêm dung dịch axit citric (hoặc axit tartaric) dung dịch thu đƣợc ta tiếp khuấy thu đƣợc sol suốt Khi sol suốt đƣợc hình thành ta bắt đầu gia nhiệt bay hết nƣớc cịn lại gel trắng có dạng keo uối đem gel khô đem thiêu kết nhiệt độ cao để nhận đƣợc bột thành phẩm 2.3.2.3 Quy trình chế tạo bột phát xạ đỏ SrS:Eu2+ ó nhiều phƣơng pháp để chế tạo bột SrS:Eu2+ nhƣ phƣơng pháp solgel, đồng kết tủa, nhiệt thủy phân, phản ứng pha rắn Van Haecke cộng chế tạo thành công bột SrS:Eu2+ phƣơng pháp nhiệt thủy phân cho phát xạ dải rộng bƣớc sóng cực đại 623 nm Nhóm tác giả hongfeng cộng [10] tổng hợp vật liệu phƣơng pháp phản ứng pha rắn mơi trƣờng khí O, sử dụng chất trợ chảy NH4F Vật liệu thu đƣợc cho phát xạ mạnh bƣớc sóng 608 nm cƣờng độ phát xạ tăng lên đáng kể sử dụng chất trợ chảy Vấn đề đồng pha tạp đƣợc nhóm nghiên cứu quan tâm, điển hình nhóm tác giả ongdong Jia [11] chế tạo bột SrS:(Eu2+,Ce3+) cho phát xạ 606 nm Họ chứng minh có truyền download by : skknchat@gmail.com 32 lƣợng từ ion e3+ đến ion Eu2+ mạng SrS Nhƣ vậy, việc nghiên cứu để làm sáng tỏ vai trò tâm tạp Eu 2+ yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất quang vật liệu SrS trở nên cần thiết Chúng chế tạo bột huỳnh quang SrS:Eu2+ phƣơng pháp phảnứng pha rắn ác hóa chất sử dụng đƣợc liệt kê bảng 2.5 sơ đồ quy trình tổng hợp đƣợc mơ tả hình 2.9 Bản 2.5.Các óa c ất sử dụn để tổn TT T n óa c ất ợp bột uỳn quan p át xạ đỏ SrS:Eu 2+ Kí ệu ộ t n k ết Bột lƣu huỳnh S Strontium nitrat Sr(NO3)2 Hydrazin monohydrat Dimetyth fomamide (DMF) Natri clorua Amoni cacbonat Axit nitric Europium oxit N2H4H2O 95÷99,9% (AldrichSigma) 99,95% (AldrichSigma) 80% (CH3)2NCHO ≥63% NaCl (NH4)2CO3 HNO3 Eu2O3 99,5% 65÷68% ≥99,5% Hình 2.9 Sơ đồ qu trìn c ế tạo bột uỳn quan p át xạ đỏ SrS:Eu2+ ột huỳnh quang SrS:Eu2+ đƣợc chế tạo phƣơng pháp phản ứng pha rắn sử dụng hóa chất ban đầu Sr(NO3)2 (99,95%), S (99,9%) Eu2O3 (99,99%) Trộn bột Sr(NO3)2, S theo tỉ lệ 1:1,3 số mol bột Eu2O3 download by : skknchat@gmail.com 33 (theo tỉ lệ mol Eu2+ Sr2+ khác nhau) nghiền thô hỗn hợp cối mã não thời gian Tiếp theo, hỗn hợp đƣợc ủ mơi trƣờng khơng khí 1300 o để thu đƣợc bột màu trắng uối cùng, mẫu bột trắng đƣợc khử mơi trƣờng khí H2 (Ar:H2=9:1) nhiệt độ từ 1000 o đến 1300 oC để tạo loại bột SrS:Eu2+ thành phẩm khác Hình 2.10 Sản p ẩm bột p át xạ đỏ SrS:Eu3+trư c k k ( ìn a) v sau k k tron mô trư n k í H2 (hình b) 2.4 Kết đo đạc p ổ uỳn quan bột c u n dụn c o c ế tạo đèn c ếu sán c o câ oa cúc 2.4.1 Phổ phát xạ bột Y2O3:Eu3+ Hình 2.11 P ổ p át xạ bột Y2O3:Eu3+ tổn ợp sử dụn qu trìn p ản ứng ìn 2.6 P ổ p át xạ bột p át xạ đỏ t ươn mạ (OSRAM-TQ) cũn vẽ cùn để so sán download by : skknchat@gmail.com 34 Hình 2.11 phổ phát xạ bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ pha tạp 5% Eu chế tạo sử dụng quy trình hình 2.6 Phổ bột huỳnh quang thƣơng mại mẫu bột pha tạp với nồng độ 3% đƣợc vẽ hình để so sánh Phổ huỳnh quang nhận đƣợc có dạng đặc trƣng bao gồm đỉnh phát xạ cƣờng độ lớn bƣớc sóng ~610 nm Mẫu pha tạp 5%Eu có cƣờng độ phát xạ đỉnh lớn ~250% so với hai mẫu đối chứng Nhƣ vậy, sử dụng quy trình tổng hợp hình 4, chúng tơi chế tạo đƣợc bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ có cƣờng độ phát xạ mạnh lớn đáng kể so với bột huỳnh quang thƣơng mại Sản phẩm bột nhận đƣợc hồn tồn phù hợp cho ứng dụng đèn chuyên dụng cho hoa cúc đảm bảo u cầu tạo đèn có cơng suất phát xạ vùng đỏ cao nhƣ mục tiêu đặt ban đầu 543 nm ( D4-> F5) 2.4.2 Phổ phát xạ bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ o D4-> F3 5 7 D4-> F6 D4-> F4 600 C o 700 C o 800 C 400 500 600 700 Hìn 2 P ổ p át xạ bột uỳn quan M Al11O19:Ce3+,Tb3+c ế tạo sử dụn quy trình hình 2.8 download by : skknchat@gmail.com 35 Hình 2.12 phổ phát xạ bột huỳnh quang MgAlO: e3+,Tb3+ nhận đƣợc thiêu kết nhiệt độ khác từ 600-800 o Phổ phát xạ đƣợc đặc trƣng đỉnh phát xạ màu xanh bƣớc sóng 543 nm tƣơng ứng với chuyển mức 5D4-7F5 ion Tb3+ mạng 2.4.3 Phổ phát xạ bột huỳnh quang SrS:Eu2+ Hình P ổ p át xạ bột uỳn quan SrS:Eu2+ k ủ n ệt độ k ác n au Hình 2.13 phổ phát xạ bột huỳnh quang SrS:Eu2+ ủ nhiệt độ khác từ 1000 o đến 1300 oC Nó cho phát xạ dải rộng gần nhƣ bao phủ toàn vùng ánh sáng cam đỏ từ ~580-700 Ngoài ra, ta thấy cƣờng độ phát xạ huỳnh quang tăng mạnh theo nhiệt độ nung Tại nhiệt độ nung thiêu kết 1300 oC cho phát xạ mạnh ứng với bƣớc sóng 612 nm Nhƣ vậy, cách phân tích phổ loại đèn đƣợc bà nông dân sử dụng chiếu sáng cho hoa cúc sở phân tích ảnh hƣởng bƣớc sóng kích thích lên q trình phát triển (kìm hãm kích thích hoa hoa cúc) húng lựa chọn ba loại bột huỳnh quang khác Y2O3:Eu3+, MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ SrS:Eu2+ nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp ba loại bột huỳnh quang download by : skknchat@gmail.com ác kết 36 thử nghiệm chế tạo cho thấy vật liệu Y2O3:Eu3+ chế tạo đƣợc có cƣờng độ phát xạ mạnh vùng đỏ cực đại ~610 nm; bột MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ phát xạ vùng ánh sáng xanh ~543 nm, bột SrS:Eu2+ cho phát xạ dải rộng gần nhƣ bao phủ toàn vùng ánh sáng cam đỏ từ ~580-700 Với phổ phát xạ rộng nhƣ vậy, dự đoạn việc sử dụng bột huỳnh quang SrS:Eu2+ bổ sung cho hai thành phần phát xạ đỏ xanh giúp làm tăng đáng kể hiệu suất phát quang vùng đỏ đèn chuyên dụng cho hoa cúc download by : skknchat@gmail.com 37 C ươn ỨNG DỤNG ÈN HUỲNH QUANG TRONG CHIẾU S NG NÔNG NGHIỆP p dụn c o t n ệm ệu c ỉn đèn c ếu sán cho hoa cúc: ó nhiều tình cần áp dụng phƣơng pháp pha trộn tráng phủ bột để điều chỉnh thông số quang học đèn, cho đạt đƣợc tiêu chuẩn mong muốn húng ta xem xét ví dụ sau đây: ể chế tạo đƣợc đèn huỳnh quang compact với nhiệt độ màu 6500K±300K, nhà sản xuất sử dụng hỗn hợp bột huỳnh quang phổ pha sẵn mua hãng GE, với nhiệt độ màu mặc định 6500K Nhà sản xuất pha bột theo quy trình mơ tả hình 3.1 ột huỳnh quang đƣợc trộn với polyme kết dính với Al2O3 chất khử bọt tạo thành dung dịch đồng trƣớc tráng phủ lên đèn ung dịch ipex đƣợc sử dụng nhƣ chất hoạt động bề mặt, nhằm phân tán Al2O3; Al2O3 đóng vai trị chất kết dính chất phản xạ tia UV, nhằm cách ly tia UV với ống đèn làm thủy tinh ộ dày lớp bột huỳnh quang khoảng 10-12 µm Sau phủ, ống đèn đƣợc đƣa vào lò nhằm sấy khử keo, đƣa vào khâu vít miệng, rút khí nạp khí trơ Mẫu đèn compact sau chế tạo đƣợc đem đo quang thông, T RI Giá trị thu đƣợc lần lƣợt là: Quang thông 1082 lm; Hiệu suất quang 69 lm/W; ông suất điện: 18,5W; Nhiệt độ màu 6997K, Hệ số trả màu 81,8 download by : skknchat@gmail.com 38 Hình 3.1 Quy trìn k uấ trộn bột uỳn quan ba p ổ v trán p ủ đèn Tọa độ màu mẫu đèn biểu diễn hình 3.2 có giá trị x=0,3035; y=0,338, ứng với nhiệt độ màu T=6997K, bột huỳnh quang sử dụng để chế tạo đèn 6500K Trên giản đồ IE 1931, tọa độ x-y bị lệch so với toạ độ 6500K (x=0,313; y=0,337) khoảng vƣợt giới hạn cho phép 5% (300K) Trên hình 3.2 đồ thị biểu diễn vị trí hai tọa độ với hình ellip giới hạn 3% 4% biểu diễn giản đồ x-y 1931 Hìn 3.2 Tọa độ m u t eo t ết kế đèn compact trán bột p ổ (c ấm o) v tọa độ m u đèn đ c ế tạo (dấu +) Hìn ell p l ạn c o p ép download by : skknchat@gmail.com 39 Nguyên nhân gây chênh lệch thông số thiết kế (dựa theo thông tin nhà bán bột cung cấp) thông số chế tạo khác biệt chất lƣợng ống đèn phóng khí, nhƣ độ dày lớp bột phủ Khi phủ lớp bột mỏng độ dày mặc định, vạch thủy ngân vùng khả kiến chui nhiều hơn, đồng thời vạch tử ngoại 254 nm bị hấp thụ khơng hết, dẫn đến kết đóng góp vạch thủy ngân lớn lên Nhiệt độ màu vạch thủy ngân cao (10000 K) làm tăng nhiệt độ màu đèn huỳnh quang tráng mỏng, đồng thời làm giảm hệ số trả màu RI ( RI=81,8 hình 3.2) ể nâng cao chất lƣợng loại đèn có tọa độ nhƣ hình 3.2, giải pháp cần áp dụng tăng độ dày lớp bột phủ, nhiệt độ màu giảm RI tăng thêm ƣơng nhiên, việc tăng độ dày lớp phủ dẫn đến tăng chi phí cho bột huỳnh quang, nhƣ khó khăn kỹ thuật tính chất bám dính lớp bọt giảm Tuy nhiên, mẫu thử tăng độ dày lớp phủ bột làm giảm T xuống cịn 6755K, RI khơng thay đổi, hiệu suất quang tăng lên 72 lm/W (hình 3.3) Hình 3.3 Tọa độ đèn compact trán bột p ổ (c ấm o) v tọa độ m u đèn đ c ế tạo (dấu +) sau k tăn độ d l p bột uỳn quan download by : skknchat@gmail.com 40 ối với đèn cho hoa cúc, ba loại bột huỳnh quang mà lựa chọn là: Y2O3:Eu3+, CeMgAl11O19:(Ce3+,Tb3+) SrS:Eu2+ Xuất phát từ toán thực tiễn 2700 K bà nông dân sử dụng có cơng suất từ 20-25 W, có cƣờng độ phát xạ vùng đỏ (600-700 nm) ~1.41.5W; vùng xanh da trời (400-500 nm) ~0.5-0.6 W; vùng xanh (500600 nm)~1.4-1.45 W Nhằm tăng cƣờng phát xạ tiến hành bổ sung thành phần phát xạ đỏ sử dụng quy trình sơ đồ hình 3.1 Kết tính tốn thơng số phổ phát xạ mẫu thử đƣợc trình bày bảng 3.1 Bản 3.1 Kết t n ệm ệu c ỉn sáu m u đèn t n ệm c o oa cúc (m HC1-HC6) tr n đèn compact 20W Kết cho thấy quy trình chúng tơi chủ động điều chỉnh đƣợc thông số quang học (phổ phát xạ) đèn cơng suất phát xạ vùng đỏ nằm khoảng từ 1.64-2.09 W; công suất phát xạ vùng green từ 0.43-1.08W công suất vùng xanh da trời từ 0.24-0.43 W Tƣơng tự, công suất phát xạ vùng đỏ xa tỷ lệ R/Fr đƣợc điều chỉnh 7.14-12.28 lần ối với hoa cúc, để đảm bảo phát triển đạt độ cao định, cần đƣợc chiếu sáng bổ xung vào ban đêm để kìm hãm hoa Hình 3.4 mơ tả tác động ánh sáng với bƣớc sóng khác lên chất download by : skknchat@gmail.com 41 cảm quang Phytochrome thực vật Trên sở ngun lý hình 3.4, hồn tồn điều khiển hoa trồng tác động chiếu sáng nhân tạo (đỏ đỏ xa) lên chất cảm quang Phytochrome Hìn 3.4 Sơ đồ mô tả tác độn án sán l n c ất cảm quan P toc rome Nhƣ vậy, loại đèn có phổ phát xạ phủ hợp cho hoa cúc đèn có tỷ lệ R/Fr cao, có nghĩa có cƣờng độ phát xạ vùng đỏ lớn ngƣợc lại có cƣờng độ phát xạ vùng đỏ xa nhỏ Từ bảng 3.1, nhận thấy đèn H có cƣờng độ phát xạ vùng đỏ đạt trung bình ~2.05 W, cao 25% so với đèn chiếu sáng thông thƣờng (đèn 23W 2700 K Philips có cơng suất ~1.6W), tỷ lệ R/Fr ~11.34 (so với ~10 đèn chiếu sáng thông thƣờng) ây đƣợc xem mẫu đèn phù hợp cho chiếu sáng cho hoa cúc đƣợc lựa chọn để chế tạo hàng loại cho thử nghiệm thực tế Hình 3.5 Phổ phát xạ đèn thử nghiệm cho hoa cúc H download by : skknchat@gmail.com 42 Hìn 3.5 P ổ p át xạ đèn t n ệm c o oa cúc HC4 Vì vậy, qua kết khảo sát lý thuyết thực nghiệm, rút đƣợc quy luật thay đổi T RI công suất phát xạ theo vùng bƣớc sóng đèn huỳnh quang compact phủ loại bột chuyên dụng cho hoa cúc theo tỷ lệ khác Qua chủ động điểu chỉnh thông số đèn theo hƣớng tăng cƣờng độ phát xạ vùng đỏ (R), giảm cƣờng độ phát xạ vùng xanh cây, xanh trời đỏ xa để chế tạo đƣợc mẫu đèn phù hợp cho thử nghiệm chiếu sáng hoa cúc Trên hình 3.6 Một số mẫu đèn chuyên dụng cho hoa cúc nhận đƣợc sau hiệu chỉnh phổ phát xạ Hình 3.6 Một s m u đèn c u n dụn c o câ oa cúc n ận sau k c ỉn p ổ p át xạ download by : skknchat@gmail.com ệu 43 KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu đƣợc trình bày 3chƣơng luận văn, sau gần 2năm nghiên cứu (10/2017-2019), so sánh với mục tiêu nội dung nghiên cứu đặt ban đầu cho luận văn, tự đánh giá kết đạt đƣợc luận văn nhƣ sau: Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp chế tạo số loại bột huỳnh quang sử dụng chiếu sáng nông nghiệp Nghiên cứu phương pháp pha trộn vật liệu huỳnh quang - ƣa sở phƣơng pháp pha trộn bột huỳnh quang để thu đƣợc ánh sáng có phổ mong muốn - Tiến hành phép đo huỳnh quang phân tích phổ huỳnh quang mẫu chế tạo đƣợc Nghiên cứu đánh giá hiệu chiếu sáng nông nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang - Tiến hành phủ bột huỳnh quang lên đèn compact để sử dụng chiếu sáng nông nghiệp - Tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu việc chiếu sáng sử dụng đèn huỳnh quang lên trình sinh trƣởng phát triển hoa cúc download by : skknchat@gmail.com 44 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phùng Hồ, Vật lí bán dẫn, Nhà xuất kĩ thuật, 2008 [2] N.V Quang, N Tƣ, P.T.L Hƣơng, T.T.H Tâm, N.L Thi, N.T Tuấn, Q Trung, L.T.T Viễn, N Hùng, P.T Huy (2017) Ảnh hưởng nhiệt độ nồng độ pha tạp Eu3+đến tính chất quang vật liêu AlPO4:Eu3+ chế tạo phương pháp đồng kết tủa pp 613–616, , SPMS 2017 [3] Phạm Thị Liên, Nguyễn Thanh Hƣờng, Lê Quốc Minh.(2017) Nghiên cứu tổng hợp tính chất dây nano phát quang chứa đất GdPO4pha tạp Eu3+.pp 698–701, SPMS 2017 [4] Hồ Văn Tuyến, Nguyễn Mạnh Sơn, Nguyễn Thị Thái An.(2017) Số vị trí chiếm chỗ Eu3+ vật liệu phát quang Borate Sr3B2O6 Ba2CaB2O6 tổng hợp phương pháp nổ pp 217–221, SPMS 2017 [5] N T K Lien et al.,( 2017) “Influence of Annealing Temperature and Gd and Eu Concentrations on Structure and Luminescence Properties of (Y,Gd)BO3:Eu3+ Phosphors Prepared by Sol–Gel Method,”J Electron Mater., vol 46, no 6, pp 3–8, 2017 [6]Takesue, M., H Hayashi, and R L Smith, “Thermal and chemical methods for producing zinc silicate (willemite): A review,” Prog Cryst Growth Charact Mater., vol 55, no 3–4, pp 98–124, 2009 [7] Higuchi, Y., Narumon, T., Oda, A., Nakano, Y., Sumitomo, K., Fukai, S., & Hisamatsu, T (2013) The gated induction system of a systemic floral inhibitor, antiflorigen, determines obligate short-day flowering in chrysanthemums Proceedings of the National Sciences, 110(42), 17137-17142 download by : skknchat@gmail.com Academy of 45 [8]Jeong, S W., Park, S., Jin, J S., Seo, O N., Kim, G S., Kim, Y H., &Shin, S C (2012) Influences of four different light-emitting diode lights on flowering and polyphenol variations in the leaves of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium) Journal of agricultural and food chemistry, 60(39), 9793-9800 [9] Mortensen, L M (2000) Effects of air humidity on growth, flowering, keeping quality and water relations of four short-day greenhouse species Scientia horticulturae, 86(4), 299-310 [10] Chongfeng Guo, Dexiu Huang, Qiang Su, Materials Science and Engineering B, 130, 189-193 (2006) [11] Dongdong Jia, Xiao-jun Wang, Optical Materials 30, 375-379 (2007) download by : skknchat@gmail.com ... tài: ? ?Nghiên cứu, đánh giá tính chất quang bột huỳnh quang sử download by : skknchat@gmail.com dụng đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp? ?? Mục t u n n cứu - Nghiên cứu, đánh giá tính chất quang. .. thực nghiên cứu có tính hệ thống với đề tài: ? ?Nghiên cứu, đánh giá tính chất quang bột huỳnh quang đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp? ?? ột huỳnh quang vật liệu dƣới dạng bột có khả phát quang. .. tính chất quang số loại bột huỳnh quang sử dụng đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp - ề tài hƣớng tới việc thực nghiên cứu đánh giá tác dụng việc chiếu sáng đèn huỳnh quang lên trình sinh