邯鄲企業(yè)研發(fā)LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃獲認(rèn)證

  一塊玻璃，可以把普通日光轉(zhuǎn)化為植物“最愛”、害蟲“討厭”的光線。日前，邯鄲奧德玻璃集團(tuán)最新研發(fā)的LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃，獲得9項國家專利認(rèn)證，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白。“LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃直接將太陽光中的紫外光，轉(zhuǎn)換為植物光合作用最敏感的藍(lán)光和紅光，使植物生長速度和成活率提高50%以上，并節(jié)約能源60%以上。”6月3日，奧德玻璃集團(tuán)董事長王保安告訴記者，這項成果使我國擁有了只有少數(shù)國家才掌握的技術(shù)。

    神秘轉(zhuǎn)光材料“鍍”玻璃———

    將太陽光中的紫外光轉(zhuǎn)換為藍(lán)光和紅光

    紫紅色的光線如夢如幻，綠色的盆景鮮花盛開。6月3日，在奧德玻璃集團(tuán)的產(chǎn)品展廳內(nèi)，一個四層展柜顯得格外引人矚目。“這就是LED生態(tài)轉(zhuǎn)光玻璃。”工作人員指著展柜中散發(fā)著紫紅色光的玻璃介紹說，轉(zhuǎn)光玻璃將LED芯片發(fā)出的光轉(zhuǎn)成了藍(lán)光和紅光，這兩種光線混合就成了我們?nèi)庋鬯吹降淖霞t色光。筆者看到，在這個展柜中，“沐浴”著紫紅色光芒的植物顯得格外健壯，花也開得特別鮮艷。“我們都知道，植物生長需要太陽光。但是，植物自身利用太陽光的效率并不高，綠光會被反射從而造成光能浪費(fèi)，并且太陽光中的紫外光會灼傷植物，黃光還會招來害蟲。”奧德玻璃集團(tuán)研發(fā)總監(jiān)張長江告訴筆者，植物進(jìn)行光合作用最需要的光線其實是太陽光中波長在400-480納米的藍(lán)光和波長在600-680納米的紅光，因為只有這兩種光線可以被葉綠素有效吸收。其中，紅光能夠促進(jìn)植物發(fā)芽、開花，藍(lán)光能夠促進(jìn)植物生長。“針對植物的這種特性，LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃把太陽光中的紫外光轉(zhuǎn)換成了波長在450納米左右的藍(lán)光和波長在660納米左右的紅光。”

    靠什么轉(zhuǎn)光?“秘密全在轉(zhuǎn)光材料上!”張長江告訴筆者，轉(zhuǎn)光材料是轉(zhuǎn)光玻璃最核心的部分，它是以稀土中的一種元素作為發(fā)光材料，利用納米技術(shù)制成的。LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃用的是一種轉(zhuǎn)光粉，這種轉(zhuǎn)光粉具有很強(qiáng)的化學(xué)和物理穩(wěn)定性，光吸收能力特別強(qiáng)，光轉(zhuǎn)換效率能夠達(dá)到96%左右。“經(jīng)過特殊的工藝，我們將這種轉(zhuǎn)光粉‘鍍’在了玻璃上。”“不同的植物有不同的光譜特性，對藍(lán)光和紅光的需求不盡相同，所以不能用一塊轉(zhuǎn)光玻璃‘包打天下’。”張長江介紹，LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃的一個顯著特性就是能夠調(diào)節(jié)藍(lán)光和紅光的光功率分布，滿足不同植物的需要。我們首先會根據(jù)植物的不同光譜特性，把植物進(jìn)行歸類，然后通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)光材料中的激光、發(fā)光物質(zhì)，改變藍(lán)光和紅光的光功率分布，從而為不同植物量身定做不同種類的產(chǎn)品。

    此外，轉(zhuǎn)光還可以去除太陽光中害蟲“喜歡”的黃光，“轉(zhuǎn)出的紅光能對害蟲繁殖起到干擾作用，進(jìn)而有效減少植物蟲害的發(fā)生。”張長江說，這樣基本可以不用農(nóng)藥。

    LED芯片+中空玻璃———

    可以組裝成任意規(guī)格的玻璃“植物工廠”

    在一間辦公室里，張長江把一塊LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃樣品交給筆者。筆者發(fā)現(xiàn)這塊長約40厘米、寬約30厘米的中空玻璃中布置有兩條燈帶，其中一層的玻璃被涂上了粉紅色的材料，摸起來有些凹凸不平，看起來很像裝飾用的幕墻玻璃。

    “LED生態(tài)轉(zhuǎn)光玻璃由三部分組成。”張長江介紹，最上面這層是采光面，中間是中空腔，里面布置的是LED芯片帶，下面則是轉(zhuǎn)光面。“采光面是普通的玻璃，中空腔內(nèi)的LED芯片可以作為補(bǔ)光光源。轉(zhuǎn)光面上粉紅色的那層物質(zhì)是稀土轉(zhuǎn)光材料。”

    據(jù)了解，利用轉(zhuǎn)光材料把太陽光中的紫外光轉(zhuǎn)換成植物生長需要的藍(lán)光和紅光，是近年來材料學(xué)研究的熱門課題。此前，已經(jīng)有企業(yè)將轉(zhuǎn)光材料應(yīng)用于農(nóng)膜，并研制出了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。“但是轉(zhuǎn)光農(nóng)膜轉(zhuǎn)光效率不高，并且其中的塑料還會污染環(huán)境，使用壽命較短。”張長江介紹說，轉(zhuǎn)光農(nóng)膜還有一個弱點(diǎn)就是容易受場地的局限，很難在都市農(nóng)業(yè)、花卉等領(lǐng)域廣泛使用。

    王保安告訴筆者，“當(dāng)初天津理工大學(xué)也是想把這種新型轉(zhuǎn)光材料用在農(nóng)膜上。我們得知后，和他們進(jìn)行了溝通。最后，雙方?jīng)Q定把我們做玻璃的專長和他們的技術(shù)專長結(jié)合起來，共同研發(fā)轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃。”

    和轉(zhuǎn)光農(nóng)膜相比，LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃更加低碳、綠色。“作為補(bǔ)光光源的LED芯片，耗電量非常少，同時轉(zhuǎn)光面的外部表面被處理成凹凸不平狀，擴(kuò)大了光的散射，使植物接受光線的面積增大。”王保安說，特別是使用了中空玻璃，不僅能夠保溫，使用壽命長，還可以進(jìn)行回收利用。

    由LED芯片與中空玻璃，“我們可以根據(jù)用戶的需求，采取搭積木的方式，組裝成任意規(guī)格的玻璃‘植物工廠’。”張長江認(rèn)為，這樣的組合可以為蔬菜、花卉等的綠色安全生產(chǎn)創(chuàng)造條件，而且“能夠使植物生長速度提高50%以上。”

    以邯鄲地區(qū)來說，王保安算了一筆賬：全年平均日照時間不超過8個小時，植物進(jìn)行光合作用的時間也就只有8個小時。但是用轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃，可以通過LED補(bǔ)光光源增加植物的光照時間，比如平均每天再增加8個小時，植物接受光照的時間就可以達(dá)到16個小時，“那么它光合作用的時間就增加了一倍，生長周期相應(yīng)就能縮短一半。”

    據(jù)了解，LED轉(zhuǎn)光生態(tài)玻璃還沒有正式投入生產(chǎn)，但生產(chǎn)廠房和設(shè)備已經(jīng)安裝到位，預(yù)計7月底投產(chǎn)。“目前，已有包括北京首農(nóng)集團(tuán)在內(nèi)的近90家企業(yè)與奧德玻璃集團(tuán)達(dá)成了購買意向。”王保安設(shè)想，將來在太空、艦艇、沙漠中，該技術(shù)還可以與無土栽培技術(shù)相結(jié)合，讓長期遠(yuǎn)離陸地的人也能夠吃上新鮮蔬菜。