發光裝置、植物栽培用led光源以及植物工廠的製作方法

2023-07-22 16:47:36 3

發光裝置、植物栽培用led光源以及植物工廠的製作方法
【專利摘要】本發明的基板型LED光源(10)中設有：至少1個藍光LED晶片(2)，該藍光LED晶片(2)在波長400～480nm的範圍內擁有發光峰，從而與葉綠素的藍光域吸收峰相對應；紅螢光體(7b)，該紅螢光體(7b)通過吸收藍光LED晶片(2)射出的激勵光而發出發光峰落在波長620～700nm的範圍內的光，從而與葉綠素的紅光域吸收峰相對應；樹脂層(7)，該樹脂層(7)中分散有紅螢光體(7b)，且包覆至少1個藍光LED晶片(2)。
【專利說明】發光裝置、植物栽培用LED光源從及植物工廠
[0001] 本申請是2011年11月15日向中國國家知識產權局提出的題為"發光裝置、植物 栽培用LED光源W及植物工廠"的申請No ;201180055432. 7的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發明設及一種發出在光合作用和生育上需光照的植物或藻類所能吸收的光的 發光裝置、植物栽培用L邸光源W及植物工廠。具體設及一種用W有效培育植物、藻類等生 物的發光裝置、植物栽培用LED光源W及植物工廠。

【背景技術】
[0003] 關於植物工廠等中所能使用的植物培養用L邸光源，至今例如已有專利文獻1揭 示的植物伸長裝置。
[0004] 如圖11所示，專利文獻1揭示的植物伸長裝置100具備；光出射部110,射出供植 物伸長的光；供電部120, W能夠改變該光出射部110射出的光的光譜的方式來供電；判別 部131，對作為培育對象的植物101的種類進行判別；光譜設定部132,按照該判別部131判 別出的植物101的種類，對上述供電部120進行控制，從而設定光譜。
[0005] 上述光出射部110中，在平板狀的基板111的一個面上鋪設有多個發出不同光譜 的光的多種LED112, LED112按照其出射光照向植物101的方式來設置。LED112例如形成 為炮彈狀。
[0006] 另外，關於其他現有的植物栽培用LED光源，例如有專利文獻2中揭示的植物栽培 用LED光源。
[0007] 專利文獻2揭示的植物栽培用LED光源200能夠安裝到植物培養容器的蓋子上。 如圖12所示，其包含陰極端子201、陽極端子202、發光巧片203、環氧樹脂透鏡204。其按 照發光巧片203種類的不同，可發出具有規定顏色的放射光205。
[000引〔現有技術文獻）
[0009] 專利文獻1 ;日本國專利申請公開公報"特開2004-344114號公報";2004年12月 9日公開。
[0010] 專利文獻2 ;日本國專利申請公開公報"特開平9-252651號公報";1997年9月30 日公開。


【發明內容】

[0011] 〔本發明所要解決的問題）
[0012] 然而，在上述專利文獻2揭示的如圖12所示的現有植物栽培用LED光源200中， 如專利文獻2的圖2所示，光源中所用的紅光LED是波長域為630nm?680nm、優選在波長 660nm附近具有發光峰的LED。另外，藍光L邸採用的是波長域為380nm?480nm、優選在波 長450nm附近具有發光峰的LED。
[0013] 並且，在專利文獻2中，藍光LED的光量比例被設計成在紅光LED光量的50% W 下。LED中通常是混合使用紅光和藍光的，但也能視植物的不同而單獨使用紅光。
[0014] 但在混合使用紅光和藍光時，W及在單獨使用紅光時，均存在如下的問題。
[0015] (1)混合使用紅光L邸和藍光L邸時，難W實現優異的配置。具體例如有設置面積 過大的問題，且難W在角落處實現有規則的配置。
[0016] (2)藍光域與紅光域之間的光量比例需要調整。當通過調整藍光L邸或紅光LED 的個數來調整光量比例時，從長期驅動的角度來看，因劣化特性的差異而會導致光量比例 的誤差。
[0017] 在此，若想要將藍光L邸的光量比例控制在紅光LED光量的50 % W下，就需要採取 W下等措施：
[001引 （A)使紅光LED進行高亮度發光（增大驅動電流）；
[0019] 炬）在各LED中增加LED巧片的裝載數；
[0020] 似增加紅光LED的個數。
[002U 然而若採用（A)措施，則會助長藍光L邸巧片與紅光L邸巧片之間的劣化特性差， 當進行長期性驅動時，光量比例的偏差也就增大。另外，若通過電學方法來調整光量，則需 要設置電驅動電路等，從而使LED結構變複雜。若採用炬）措施，則紅光LED的體積將增大， 從而出現難W控制擴散角指向性的問題等。若採用（C)措施，則即使在藍光LED個數較少 的前提下將紅光L邸均勻配置，或即使將藍光L邸的擴散角指向性調整成最佳，紅光與藍光 的混色也不充分，因此易發生色不均。
[0022] (3)難W對藍光L邸和紅光L邸進行混色，因此難W獲得植物栽培上所需的混合 色。具體為，若分開地使用多個藍光L邸和紅光LED,則極難實現既滿足規定的光量比例，又 無空間色不均的均勻混色光。
[0023] 本發明是鑑於上述的問題而研發的，目的在於提供一種既無需增大設置面積，又 能通過簡單結構來容易地調整藍光域與紅光域間光量比例的發光裝置、植物栽培用L邸光 源W及植物工廠。
[0024] 〔用W解決問題的技術方案）
[0025] 為解決上述問題，本發明的發光裝置的特徵在於；具備發出第1短波長域光的至 少1個第1L邸巧片W及包覆所述第1L邸巧片的含巧光體的封裝樹脂，其中，所述第1短 波長域光與植物或藻類經光合作用進行生育時所要吸收的光的多種吸收峰波長當中的、處 在相對性短波長域的第1吸收峰波長相對應；所述含巧光體的封裝樹脂中的巧光體通過吸 收所述第1LED巧片射出的第1短波長域光而發出長波長域光，其中，所述長波長域光與所 述多種吸收峰波長當中的、相比於所述第1吸收峰波長而處在長波長域的吸收峰波長相對 應。在此，所謂"相對性短波長域"是指波長低於500nm的波長域。
[0026] 目P，進行光合作用的植物或藻類等生物在其生育上，大多需吸收具有處在相對性 短波長域的第1吸收峰波長、W及較第1吸收峰波長而處在長波長域的吸收峰波長的光。 對此，本發明中具備了發出與第1吸收峰波長相對應的第1短波長域光的至少1個第1LED 巧片、W及包覆第1L邸巧片的含巧光體的封裝樹脂。而且，含巧光體的封裝樹脂中的巧光 體發出長波長域光，該長波長域光與較第1吸收峰波長而處在長波長域的吸收峰波長相對 應。
[0027] 其結果是，無需使用獨立的藍光L邸巧片和獨立的紅光L邸巧片該2種L邸巧片， 便能通過單獨一種的藍光L邸巧片來發出與植物及藻類等生物生長上所需的葉綠素等的 藍光域吸收峰和紅光域吸收峰相對應的光。因此設置面積不會增大。在該結構中，由於紅 巧光體是分散在樹脂層中的，因此能按照給定的調配比而在樹脂中分散紅巧光體，從而能 按照該調配比來改變藍光域的光量W及紅光域的光量。
[002引因此，能提供一種無需增大設置面積便能W簡單結構來容易地調整藍光域和紅光 域間的光量比例，且能放出空間色不均現象較少的紅藍混色光的發光裝置。
[0029] 另外，本發明的發光裝置也可W具備發出第2短波長域光的至少1個第2L邸巧 片，所述第2短波長域光與所述多種吸收峰波長當中的、處在所述相對性短波長域但不同 於所述第1吸收峰波長的第2吸收峰波長相對應。
[0030] 其結果是，能提供一種即使相對性短波長域中存在第1吸收峰波長和第2吸收峰 波長該兩種吸收峰波長，也能恰當地促進植物及藻類等生物的成長的發光裝置。
[0031] 為解決上述問題，本發明的植物栽培用L邸光源是包含上述發光裝置的植物栽培 用L邸光源，其特徵在於具備；至少1個藍光L邸巧片，該藍光L邸巧片在波長400?480nm 的範圍內擁有發光峰，從而與葉綠素的藍光域吸收峰相對應；紅巧光體，該紅巧光體通過吸 收所述藍光LED巧片射出的激勵光而發出發光峰落在波長620nm?700nm的範圍內的光， 從而與葉綠素的紅光域吸收峰相對應；樹脂層，該樹脂層中分散有所述紅巧光體，且包覆所 述藍光LED巧片。
[0032] 在上述發明中，植物栽培用LED光源包含至少1個藍光LED巧片、W及包覆該藍光 L邸巧片且內部分散有紅巧光體的樹脂層。在該方案中，為了與葉綠素的藍光域吸收峰相對 應，藍光L邸巧片發出波長落在400?480nm範圍內的光。另外，為了與葉綠素的紅光域吸 收峰相對應，紅巧光體通過吸收藍光L邸巧片射出的激勵光而發出發光峰落在波長620? 700皿範圍內的光。
[0033] 其結果是，無需使用獨立的藍光L邸巧片和獨立的紅光L邸巧片該2種L邸巧片， 便能通過單獨一種的藍光L邸巧片來發出與植物生長上所需的葉綠素的藍光域吸收峰和 紅光域吸收峰相對應的光。因此設置面積不會增大。在該結構中，由於紅巧光體是分散在 樹脂層中的，因此能按照給定的調配比而在樹脂中分散紅巧光體，從而能按照該調配比來 改變藍光域的光量W及紅光域的光量。
[0034] 因此，能提供一種無需增大設置面積便能W簡單結構來容易地調整藍光域和紅光 域間的光量比例，且能放出空間色不均現象較少的紅藍混色光的植物栽培用L邸光源。
[0035] 為解決上述問題，本發明的植物工廠的特徵在於具備上述的植物栽培用L邸光 源。
[0036] 通過上述發明，能提供一種具備了無需增大設置面積便能W簡單結構來容易地調 整藍光域和紅光域間的光量比例的植物栽培用L邸光源的植物工廠。
[0037] 〔發明效果）
[003引如上所述，在本發明的發光裝置中，具備發出第1短波長域光的至少1個第1LED 巧片W及包覆所述第1L邸巧片的含巧光體的封裝樹脂，其中，所述第1短波長域光與植物 或藻類經光合作用進行生育時所要吸收的光的多種吸收峰波長當中的、處在相對性短波長 域的第1吸收峰波長相對應；並且，所述含巧光體的封裝樹脂中的巧光體通過吸收所述第 1LED巧片射出的第1短波長域光而發出長波長域光，其中，所述長波長域光與所述多種吸 收峰波長當中的、相比於所述第1吸收峰波長而處在長波長域的吸收峰波長相對應。
[0039] 另外，如上所述，本發明的植物栽培用L邸光源具備；至少1個藍光L邸巧片，該藍 光LED巧片在波長400?480nm的範圍內擁有發光峰，從而與葉綠素的藍光域吸收峰相對 應；紅巧光體，該紅巧光體通過吸收所述藍光L邸巧片射出的激勵光而發出發光波長落在 波長620?700nm的範圍內的光，從而與葉綠素的紅光域吸收峰相對應；樹脂層，該樹脂層 中分散有所述紅巧光體，且包覆所述至少1個藍光L邸巧片。
[0040] 如上所述，本發明的植物工廠具備上述的植物栽培用L邸光源。
[0041] 因此本發明的效果在於：能提供一種既無需增大設置面積又能W簡單結構來容易 地調整藍光域和紅光域間的光量比例的發光裝置、植物栽培用L邸光源、W及植物工廠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 圖1的（a)、化）表示本發明的植物栽培用LED光源的一個實施方式，是基板型植 物栽培用LED光源的結構的截面圖。
[0043] 圖2的（a)是上述基板型植物栽培用L邸光源中尚未形成有樹脂層前的結構的俯 視圖，化）是上述基板型植物栽培用L邸光源中形成了樹脂層後的結構的俯視圖。
[0044] 圖3的（a)是上述植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂：紅巧光體= 1 : 0.05時的發光光譜的坐標圖，化）是上述植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂： 紅巧光體=1 : 0.10時的發光光譜的坐標圖。
[0045] 圖4的（a)是上述植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂：紅巧光體= 1 : 0.15時的發光光譜的坐標圖，化）是上述植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂： 紅巧光體=1 : 0.20時的發光光譜的坐標圖。
[0046] 圖5是表達葉綠素吸光光譜、W及本實施方式的L邸光源的運用例的圖。
[0047] 圖6是上述L邸光源的溫度特性與現有L邸光源進行比較時的坐標圖。
[0048] 圖7的（a)、化）是供照明的植物栽培用LED光源的結構的俯視圖，（C)是上述植 物栽培用L邸光源的發光光譜的坐標圖。
[0049] 圖8是將上述植物栽培用L邸光源運用在植物工廠中的運用例的說明圖。
[0化0] 圖9的（a)是炮彈型植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂：紅巧光體= 1 : 0.05時的結構的截面圖，化）是炮彈型植物栽培用L邸光源中的調配比取為樹脂：紅 巧光體=1 : 0.20時的結構的截面圖。
[0化1] 圖10的（a)表示本發明的植物栽培用L邸光源的另一實施方式，是基板型植物栽 培用L邸光源的結構的截面圖，化）是上述基板型植物栽培用L邸光源中尚未形成有樹脂 層前的結構的俯視圖。
[0化2] 圖11是現有植物栽培用LED光源的結構圖。
[0053] 圖12是現有的另一植物栽培用LED光源的結構圖。
[0054] [附圖標記說明]
[0055] 1 陶瓷基板（基板）
[0化6] 2 藍光LED巧片（供葉綠素b用的藍光LED巧片、第1LED巧片）
[0057] 3 豎立壁
[005引 7 樹脂層（含巧光體的封裝樹脂）
[0059] 7a 樹脂
[0060] 7b紅巧光體（巧光體）
[0061] 7c綠巧光體
[0062] 10基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[0063] 10A基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[0064] 10B基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[00化]10C基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[0066] 10D基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[0067] 20照明用LED光源
[0068] 30植物工廠
[0069] 40炮彈型L邸燈（植物栽培用LED光源）
[0070] 40A炮彈型L邸燈（植物栽培用LED光源）
[0071] 40D炮彈型L邸燈（植物栽培用LED光源）
[0072] 41支架引腳杯（支架杯）
[0073] 42陽極引腳框（陽極引腳）
[0074] 43陰極引腳框（陰極引腳）
[00巧]44封裝樹脂
[0076] 50基板型LED光源（植物栽培用LED光源）
[0077] 52藍光LED巧片（供葉綠素a用的藍光LED巧片）

【具體實施方式】
[007引〔實施方式1)
[0079] W下，根據圖1?圖8來說明本發明的一個實施方式。
[0080] (植物栽培用LED光源的結構）
[0081] 首先，根據圖2的（a)、化）來說明本實施方式的植物栽培用LED光源的結構。圖 2的（a)是尚未注入含紅光巧光體的樹脂之前的植物栽培用LED光源的俯視圖，圖2的化） 是注入了含紅光巧光體的樹脂之後的植物栽培用L邸光源的俯視圖。
[0082] 基板型L邸光源10是本實施方式的植物栽培用L邸光源，如圖2的（a)所示，作 為基板的陶瓷基板1上裝載有多個藍光L邸巧片2,在該些藍光L邸巧片2的周圍設有由樹 脂構成的豎立壁3。
[0083] 本實施方式中，例如每3個藍光L邸巧片2構成串聯電連接的橫隊列，且兩個相鄰 縱隊列之間的藍光L邸巧片2構成並聯電連接。如此，8個橫隊列構成並聯，共計有24個 藍光L邸巧片2。在本發明中，藍光L邸巧片2的個數並不限於是多個，也可W是1個。另 夕F，採用多個時，也並不限於是24個。採用多個時，其排列方式也無限定。電連接的方法也 不限於是上述連接方式。
[0084] 在豎立壁3的內側，上述各藍光L邸巧片2分別通過導電性引線5而與設置在各 列藍光LED巧片2兩側的布線圖案4a和布線圖案4b相連。布線圖案4a和布線圖案4b各 自與陶瓷基板1上的裝載在豎立壁3外側的陰極電極岸6a和陽極電極岸化相連。
[0085] 另外，如圖2的化）所示，在本實施方式的基板型LED光源10中，在豎立壁3的內 側充填設有從上述多個藍光L邸巧片2的頂側包覆該些藍光L邸巧片2的樹脂層7。該樹 脂層7中混合分散有紅巧光體。
[0086] 本實施方式的藍光L邸巧片2發出與葉綠素的藍光域吸收峰相對應的、波長為 400nm?480nm的第1光。另外，紅巧光體化吸收藍光LED巧片2發出的光，從而發出與葉 綠素的紅光域吸收峰相對應的、發光峰波長落在620nm?700nm的第2光。
[0087] 藍光LED巧片2可W不但發出與藍光域吸收峰相對應的波長為400nm?480nm的 第1光，還輸出包括紫外光在內的藍紫外光域的光。
[008引（藍光域與紅光域間的光量比例的調整）
[0089] W下根據圖1的（a)、化）W及圖3,對本實施方式的基板型LED光源10中藍光域 與紅光域間的光量比例的調整方法進行說明。圖1的（a)、化）是，紅巧光體與娃酬樹脂之 間的調配比互不相同的基板型L邸光源lO(lOA)、10(10D)的結構的截面圖。
[0090] 如圖1的（a)所示，紅巧光體化包含在樹脂7a中，從而構成了本實施方式的基板 型L邸光源10中的樹脂層7,其中，該樹脂7a包括娃酬樹脂。因此，通過改變紅巧光體化 相對於樹脂7a的佔量比，便能射出波長互異的光。
[0091] 例如，將CaAlSiNs;化用作紅巧光體化時，如上所述，藍光LED巧片2射出發光峰 落在波長400?480nm範圍內的光。由此，射出波長為400?480nm的第1光、W及波長為 620?700皿的第2光。在此，CaAlSiNs;化是W 2價館巧U)為激勵材料的氮化物紅巧光 體，其是一種溫度特性穩定且具有高發光效率的巧光體。
[0092] 具體為，當採用圖1的（a)所示的、調配比取為樹脂7a :紅巧光體化=1 : 0. 05 的基板型L邸光源10A時，如圖3的（a)所示，可獲得在發光峰波長440皿處具有發光強 度1. 0,且在發光峰波長640nm處具有發光強度0. 3的光譜。另外，當採用調配比取為樹脂 7a :紅巧光體化=1 : 0. 10的基板型LED光源10B時，如圖3的化）所示，可獲得在發光 峰波長440nm處具有發光強度1. 0,且在發光峰波長640nm處具有發光強度0. 8的光譜。
[0093] 此外，當採用調配比取為樹脂7a :紅巧光體化=1 : 0. 15的基板型L邸光源 10C時，如圖4的（a)所示，可獲得在發光峰波長440nm處具有發光強度0. 56,且在發光峰 波長640nm處具有發光強度1. 0的光譜。
[0094] 當採用圖1的化）所示的、調配比取為樹脂7a :紅巧光體化=1 : 0. 20的基板 型L邸光源10D時，如圖4的化）所示，可獲得在發光峰波長440nm處具有發光強度0. 4,且 在發光峰波長640nm處具有發光強度1. 0的光譜。
[0095] 像該樣，通過改變樹脂7a與紅巧光體化之間的調配比，便能容易地調整藍光域與 紅光域之間的光量比例。
[0096] (植物生長上所需的光的波長）
[0097] W下，根據圖5說明一下在植物生長上需要照射何種波長的光即可。圖5是表達 葉綠素吸光特性、W及本實施方式的基板型L邸光源10的光譜的圖。
[009引首先，植物光合作用中起到核屯、作用的葉綠素（chlorophyll)並非吸收所有波長 的光，而是如圖5所示那樣，在紅光波長660nm附近和藍光波長450nm附近才明確表現出吸 收峰。出於該一理由，光合作用的波長特性為；在660nm附近具有第一吸收峰，且在450nm 附近具有第二吸收峰。
[0099] 因此，當植物長出葉子而進入光合作用活躍的栽培階段時，含紅光和藍光該兩方 光成分的光便有利於植物的生育。
[0100] 另一方面，450nm附近的藍光還影響到植物內被稱之為高能源反應體系的光反應 體系，因此450nm附近的藍光是植物健康生長形態上所不可缺的因素。因此藍光成分在發 芽、育苗階段的重要性便增大。
[0101] 對此，就本實施方式的基板型L邸光源10而言，見圖5便可知本實施方式的基板 型L邸光源10A與葉綠素的藍光域吸收帶相匹配，且本實施方式中的基板型L邸光源10D 與葉綠素的紅光域吸收帶相匹配。
[0102] 像該樣，可知在本實施方式的基板型L邸光源10中，僅通過改變樹脂7a與紅巧光 體化間的調配比，便能容易地與葉綠素的吸光特性形成匹配。
[0103] 在此一提的是，光學領域中，人們例如將光量子束密度用作光量單位。所謂光量子 束密度是指；陽光照射到某物質上時，1秒鐘內照射的光子數除W該物質的受光面積而得 的值。然而將光量子束密度用作光量單位時，由於是W光子的數量來進行度量的，因此無論 到來的是紅外光還是紫外光，均計為1個光子。另一方面，在光化學反應中，只有當色素所 能吸收的光子到來時，才引起化學反應。W植物為例而言，葉綠素不吸收的光無論來多少， 均與不存在該光的情況無差異。因此，在設及光合作用的【技術領域】中，僅對葉綠素所能吸收 的400nm?700nm波長域下的、光合作用有效光量子束密度或光合作用光量子束進行定義。 所謂光合作用光量子束是指；光合作用有效光量子束密度（PP抑；photosynthetic photon flux density;光合作用光通量密度）乘W光照射面積而得的值。該值並非單純是用紅光 域及藍光域內的葉綠素吸收峰波長能量來表達的值，為了求得植物生長上所需的光強度， 其還W光子量的方式表達了與紅光域及藍光域的各吸收光譜相對應的能量（即光合作用 上所需的能量）。另外，光合作用光量子束能根據L邸光源的光譜特性、W及各波長的光的 單個光子能量來求得。
[0104] 因此，若用光合作用光量子束來對基板型L邸光源10加W表達，則在圖3的（a)所 示的基板型LED光源10A中，波長400皿?480皿的藍光域的光合作用光量子束為1 y mol/ s，而波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束為1. 3 y mol/s。在此，該光合作用 光量子束的值是根據圖中波長400nm?480nm的坐標域面積、W及圖中波長620nm?700nm 的坐標域面積來求出的。若用比率來進行表達，則波長400nm?480nm的藍光域的光合作 用光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比為1 : 1. 3。
[01化]另外，在圖4的（a)所示的基板型LED光源10D中，波長400皿?480皿的藍光域 的光合作用光量子束為0. 2 y mol/s，而波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束 為2. 0 y mol/s。若用比率來進行表達，則波長400皿?480皿的藍光域的光合作用光量子 束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比為1 : 10。
[0106] 在圖3的化）所示的基板型LED光源10B中，波長400皿?480皿的藍光域的光 合作用光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比為1 : 3. 5。另 夕F，在圖4的化）所示的基板型LED光源10C中，波長400nm?480nm的藍光域的光合作用 光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比為1 : 7. 5。
[0107] 因此，在本實施方式中，波長400nm?480nm的藍光域的光合作用光量子束、與波 長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比落在1 : 1.3?1 : 10的範圍內。其 結果是，能實現一種適於植物的發芽、育苗W及栽培的基板型L邸光源10。
[0108] 具體為，若是W在發芽棚或育苗棚中設置LED光源為目的，則優選採用：波長 400nm?480nm的藍光域的光合作用光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用 光量子束的比落在1 : 1.3?1 : 3. 5的範圍內的基板型LED光源10A、10B。如此便能實 現一種適於植物的發芽、育苗的基板型LED光源10AU0B。
[0109] 另外，若是W在栽培棚中設置LED光源為目的，則優選義用；波長400nm?480nm 的藍光域的光合作用光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比 落在1 : 7. 5?1 : 10的範圍內的基板型L邸光源10C、10D。如此便能實現一種適於植物 栽培的基板型LED光源10C、10D。
[0110] 圖6表示了本實施方式的基板型L邸光源10 W及現有的植物栽培用單色紅光 LED的、相對總光通量與溫度特性之間的關係。在圖6中，橫軸表示所裝載的巧片的交界 (junction)溫度，縱軸表示相對總光通量值。如圖6所示可知，基板型L邸光源10 (圖6中 用實線表達）與現有的植物栽培用單色紅光LED (圖6中用虛線表達）相比，兩者在高溫區 域內相差了約10%的溫度特性。該差異的原因在於紅光LED的溫度特性較差的緣故。對 此，本實施方式的基板型LED光源10中採用了紅巧光體化來代替紅光LED,因此溫度特性 有所提高。更進一步而言，基板型L邸光源10 W及後述的炮彈型L邸燈40能夠良好地與 葉綠素吸光特性下的吸光峰相匹配。
[0111] (紅巧光體的材質）
[0112] 在上述的說明中，將CaAlSiNs;化用作了本實施方式的基板型LED光源10中的紅 巧光體化，但並不僅限定於此。例如也能採用（Sr，Ca)AlSiN3;Eu。該（Sr，Ca)AlSiN3;Eu 是將CaAlSiN3;Eu中的一部分化置換成Sr，從而使發光峰波長偏移向短波長域的巧光體， 其與CaAlSiN3;Eu同樣，是溫度特性穩定且具有高發光效率的巧光體。
[0113] 具體而言，尤其是對於葉綠素a的含量高於葉綠素b的植物，優選將CaAlSiNs; Eu (發光峰處於650?660nm)用作紅巧光體化。另外，對於葉綠素b的含量高於葉綠素a 的植物，優選將發光峰化20?630nm)處在短波長側的（Sr，CaMlSiNs;化用作紅巧光體 化。
[0114] 另外，作為紅巧光體化，還能採用 3. 5MgO ? 0. 5M化? Ge〇2;Mn、La2〇2S ;Eu、Y2O2S ; 化、LiEuW2〇8、（Y，Gd，Eu)2〇3、（Y，Gd，Eu)2B〇3、及 / 或 YVO4;化、CaS ;巧u，Ce，K)。
[0115] 當然，毫無疑問也可並用2種W上的巧光體來作為紅巧光體化，例如並用 CaAlSiNs;化和（Sr，化)AlSiNs;化等。該利於栽培葉綠素a含量和葉綠素b含量各佔一半 的植物。
[0116] 另外，針對葉綠素在藍光域的吸光特性，也可適當選擇藍光L邸巧片2, W使藍光 L邸巧片2的發光峰波長與葉綠素a及葉綠素b的吸收峰相匹配。例如，對於葉綠素a含量 較高的植物，優選使用在430?440nm範圍內具有發光峰的藍光L邸巧片2 (類型I)。而對 於葉綠素b含量較高的植物，優選使用在450?460nm範圍內具有發光峰的藍光LED巧片 2(類型II)。
[0117] 此外，也可W將分別與葉綠素a及葉綠素b相配的類型的藍光L邸巧片2、和紅巧 光體化進行組合來用在基板型LED光源10中。例如，可W將類型I的藍光LED巧片2與 包括CaAlSiNs;化的紅巧光體化加W組合，或將類型II的藍光LED巧片2與包括（Sr，化） AlSiNs;化的紅巧光體化加W組合等，如此能實現具有各種組合方式的基板型LED光源10。
[0118] 此時，就各組合方式來適當地調整樹脂7a與巧光體化之間的調配比，W達到期望 的光量比例。
[0119] (人工作上所需的基板型L邸光源（照明用L邸光源）的結構）
[0120] 雖然上述基板型LED光源10是植物栽培用LED光源，但也能容易地將該基板型 LED光源10改為人工作上所需的照明用LED光源20。
[0121] 即，如圖7的（a)、（b)、（c)所示，在上述基板型L邸光源10的結構基礎上，對從多 個藍光L邸巧片2的頂側來包覆該些藍光L邸巧片2的樹脂層7加W變形，也就是在樹脂 7a中不僅混合分散有紅巧光體化，還追加分散有綠巧光體7c。
[0122] 具體為，在照明用LED光源20中，陶瓷基板1上裝載有多個藍光LED巧片2,在該 些藍光LED巧片2的周圍設有豎立壁3。
[0123] 在本實施方式中，例如每12個藍光L邸巧片2構成1個串聯隊列，且13個串聯隊 列構成並聯，共計有156個藍光L邸巧片2。在本發明中，藍光L邸巧片2的個數並不限於 是多個，也可W是1個。另外，採用多個時，也並不限於是156個。且採用多個時，其排列方 式也無限定。
[0124] 在豎立壁3的內側，上述各藍光LED巧片2分別通過導電性引線5,而與設置在各 列LED巧片2兩側的布線圖案4a和布線圖案4b電連接。布線圖案4a和布線圖案4b分別 與陶瓷基板1上的裝載在豎立壁3外側的陰極電極岸6a和陽極電極岸化電連接。
[0125] 另外，如圖7的化）所示，在本實施方式的照明用L邸光源20中，在豎立壁3的內 側充填設有從上述多個藍光L邸巧片2的頂側包覆該些藍光L邸巧片2的樹脂層7。在包 括娃酬樹脂的樹脂7a中混合分散有紅巧光體化和綠巧光體7c，由此構成了樹脂層7。 [01%] 在此，在照明用LED光源20中，例如樹脂7a、紅巧光體化W及綠巧光體7c彼此 間的調配比例為1 : 0.01 : 0.10。採用該調配比時，可獲得圖7的（C)所示的發光光譜。 根據圖7的（C)所示的發光光譜，可知人最能感到明亮的波長550nm附近的光量有所增加。 因此，可見照明用L邸光源20能有效地用作供人工作的照明光源。
[0127] (在植物工廠中的運用）
[0128] 接著，根據圖8,對本實施方式的基板型L邸光源10在植物工廠中的運用例進行 說明。圖8是使用有本實施方式的基板型L邸光源10 W及照明用L邸光源20的植物工廠 30的例圖。
[0129] 如圖8所示，在本實施方式的植物工廠30中，對發芽棚例如設置1300個基板型 LED光源10A。另外，對育苗棚設置4600個基板型LED光源10A。此外，對栽培棚設置17000 個基板型L邸光源10D。另外，在出貨室中，由於人要在此進行操作，因此設置370個照明用 L邸光源20。
[0130] 如上所述，本實施方式的發光裝置具備；作為第1L邸巧片的至少1個藍光L邸巧 片2、W及作為含巧光體的封裝樹脂的用W包覆藍光L邸巧片2的樹脂層7,其中，第1LED 巧片發出波長為400?480nm且與第1吸收峰波長相對應的第1短波長域光，該第1吸收 峰波長是植物經光合作用來進行生育時所要吸收的光的多種吸收峰波長當中的、處在相對 性短波長域的葉綠素藍光域吸收峰波長；並且，樹脂層7中所含的紅巧光體化通過吸收藍 光LED巧片2射出的第1短波長域光，而發出多種吸收峰波長當中的、波長為620?700nm 且與葉綠素紅光域吸收峰波長相對應的長波長域光，其中，該葉綠素紅光域吸收峰波長是 較上述第1吸收峰波長而處在長波長域的吸收峰波長。
[0131] 也就是說，進行光合作用的植物在其生育上大多需要吸收；在相對性短波長域具 有第1吸收峰波長，且在長波長域具有大於第1吸收峰波長的吸收峰波長的光。對此，本實 施方式中具備了；至少1個藍光L邸巧片2,該藍光L邸巧片2發出與第1吸收峰波長相對 應的第1短波長域光；樹脂層7,其用W包覆該藍光L邸巧片2。樹脂層7中所含的紅巧光 體化發出長波長域光，該長波長域光與處在長波長域而大於第1吸收峰波長的吸收峰波長 相對應。
[0132] 其結果是，無需獨立地使用藍光LED巧片和紅光LED巧片該2種LED巧片，便能通 過單獨一種的藍光L邸巧片來發出與植物等生物的生長上所需的、葉綠素等的藍光域吸收 峰和紅光域吸收峰相對應的光。因此設置面積不會增大。在該結構中，由於紅巧光體是分 散在樹脂層中的，因此能W給定的調配比而在樹脂中分散紅巧光體，從而能按照該調配比 來改變藍光域的光量W及紅光域的光量。
[0133] 因此，能提供一種既無需增大設置面積，又能W簡單結構來容易地調整藍光域和 紅光域間的光量比例，且能放出空間色不均現象較少的紅藍混色光的發光裝置。
[0134] 另外，本實施方式的植物栽培用L邸光源中設有：至少1個藍光L邸巧片2,該藍 光LED巧片2在波長400?480nm的範圍內擁有發光峰，從而與葉綠素的藍光域吸收峰相 對應；紅巧光體化，該紅巧光體化通過來自藍光LED巧片2的激勵光而發出發光峰落在波 長620nm?700nm內的光，從而與葉綠素的紅光域吸收峰相對應；樹脂層7,該樹脂層7內 分散有紅巧光體化，且包覆上述至少1個藍光L邸巧片2。
[01巧]根據上述方案，植物栽培用LED光源包含；至少1個藍光LED巧片2、W及包覆該 藍光LED巧片2且內部分散有紅巧光體化的樹脂層7。在該方案中，能夠用藍光LED巧片 2來發出波長為400?480nm範圍、且與葉綠素的藍光域吸收峰相對應的光。並且，紅巧光 體化通過吸收藍光LED巧片2射出的激勵光，而發出在波長620nm?700nm的範圍內擁有 與葉綠素的紅光域吸收峰相對應的發光峰的光。
[0136] 其結果是，無需使用獨立的藍光LED巧片2和獨立的紅光LED巧片該2種LED巧 片，就能通過單獨一種的藍光L邸巧片2來發出與植物生長上所需的、葉綠素的藍光域吸收 峰和紅光域吸收峰相對應的光。因此設置面積不會增大。在該結構中，由於紅巧光體化是 分散在樹脂層中的，因此能按照給定的調配比而在樹脂中分散紅巧光體化，從而能通過該 調配比來改變藍光域的光量W及紅光域的光量。
[0137] 因此，能提供一種既無需增大設置面積，又能W簡單的結構而容易地調整藍光域 和紅光域之間的光量比例，且能放出空間色不均現象較少的紅藍混色光的植物栽培用LED 光源。
[0138] 另外，在本實施方式的基板型LED光源10中，波長400nm?480nm的藍光域的 光合作用光量子束、與波長620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比優選落在 1 : 1.3?1 : 10的範圍內。其結果是，能實現一種適於植物的發芽、育苗W及栽培的基板 型LED光源10。
[0139] 另外，在本實施方式的基板型L邸光源10中，樹脂層7中的樹脂7a與紅巧光體化 間的調配比優選落在1 : 0.05?1 : 0.20的範圍內。其結果是，能實現一種適於植物的 發芽、育苗W及栽培的基板型LED光源10。
[0140] 另外，若是W在發芽棚或育苗棚中設置本實施方式的基板型L邸光源10為目 的，則該基板型L邸光源10的樹脂層7中的樹脂7a與紅巧光體化間的調配比優選落在 1 : 0. 05?1 : 0. 10的範圍內。
[0141] 植物光合作用中起到核屯、作用的葉綠素（chlorophyll)並非吸收所有波長的光， 而是在紅光波長660nm附近和藍光波長450nm附近才明確表現出吸收峰。出於該一理由，光 合作用的波長特性為：在660nm附近具有第一吸收峰，且在450nm附近具有第二吸收峰。也 就是說，當植物長出葉子而進入光合作用活躍的栽培階段時，含紅光和藍光該兩方光成分 的光便有利於植物的生育。另一方面，450nm附近的藍光還影響到植物內被稱之為高能源反 應體系的光反應體系，因此450皿附近的藍光是植物健康生長形態上所不可缺的因素。因 此藍光成分在發芽、育苗階段的重要性便增大。
[0142] 出於W上理論，在本實施方式中，樹脂層7內的樹脂7a與紅巧光體化間的調配比 為1 : 0.05?1 : 0.10。通過採用該調配比，能提供一種可容易地射出含在植物發芽、育 苗階段的健康生長形態上所不可缺的藍光成分的光的基板型L邸光源10。
[0143] 另外，若是W在栽培棚中設置本實施方式的基板型L邸光源10為目的，則該基板 型L邸光源10的樹脂層7中的樹脂7a與紅巧光體化間的調配比為1 : 0.15?1 : 0.20。 由此，對於植物長出葉子而光合作用較活躍的栽培階段，能提供一種可容易地射出含藍光 和紅光該兩方光成分的光的基板型L邸光源10。
[0144] 另外，若是W在發芽棚或育苗棚中設置本實施方式的基板型L邸光源10為目的， 則在該基板型L邸光源10中，波長400nm?480nm的藍光域的光合作用光量子束、與波長 620nm?700nm的紅光域的光合作用光量子束的比優選為1 : 1.3?1 : 3. 5。由此，能實 現一種適於植物的發芽、育苗的基板型L邸光源10。
[0145] 另外，若是W在栽培棚中設置本實施方式的基板型L邸光源10為目的，則在該基 板型LED光源10中，波長400皿?480皿的藍光域的光合作用光量子束、與波長620皿? 700皿的紅光域的光合作用光量子束的比優選為1 : 7.5?1 : 10。由此，能實現一種適 於植物栽培的基板型L邸光源10。
[0146] 另外，對於葉綠素a的含量高於葉綠素b的植物的栽培，本實施方式的基板型LED 光源10中的紅巧光體化優選包括CaAlSiNs;化系成分。
[0147] 植物中具有葉綠素a和葉綠素b。而葉綠素a和葉綠素b各自的吸光特性互不相 同。具體為，就紅光域而言，葉綠素a在650?660nm的範圍內擁有吸收峰，而葉綠素b在 620?630皿的範圍內擁有吸收峰。
[0148] 對此，在本實施方式中，對於葉綠素a的含量高於葉綠素b的植物的栽培，紅巧光 體化包括CaAlSiNs;化系成分。即，具有CaAlSiN 3;化系成分的紅巧光體能夠射出在650? 660nm波長範圍內具有發光峰的光。
[0149] 因此，對於葉綠素a的含量高於葉綠素b的植物的栽培，優選使用具有CaAlSiNs: 化系成分的紅巧光體化。
[0150] 另外，對於葉綠素b的含量高於葉綠素a的植物的栽培，本實施方式的基板型LED 光源10中的紅巧光體化優選包括（Sr，化)AlSiNs;化系成分。
[015U 葉綠素b在620?630皿的紅光域內擁有吸收峰。而具有（Sr，CaMlSiNs;化系 成分的紅巧光體能夠射出在620?630nm的波長範圍內具有發光峰的光。
[0152] 因此，對於葉綠素b的含量高於葉綠素a的植物的栽培，優選使用具有（Sr，Ca) AlSiNs;化系成分的紅巧光體化。
[0153] 另外，在本實施方式的基板型LED光源10中，陶瓷基板1上裝載有多個藍光LED 巧片2,該些藍光L邸巧片2的周圍設有豎立壁3,且在豎立壁3的內側充填有樹脂7a，該樹 脂7a中分散有紅巧光體化。
[0154] 如此，便能實現所謂的基板型L邸光源10。在該結構中，1個基板型L邸光源10 中採用了多個藍光LED巧片2,因此能通過1個基板型L邸光源10來射出大光量的光。此 夕F，由於使用分散在樹脂7a內的紅巧光體化來代替紅光L邸巧片，所W能大幅縮減掉與多 個藍光LED巧片2相對應的多個紅光LED巧片的設置面積。
[01巧]因此，能通過1個基板型L邸光源10, W較少的設置面積來射出大光量的光。
[0156] 另外，本實施方式的基板型LED光源10射出波長為400?480nm的第1光、W及 波長為620?700nm的第2光。
[0157] 由此，能通過1個基板型L邸光源10來滿足植物生育上所需的藍光域吸收峰和紅 光域吸收峰該兩方。像該樣，通過採用單個基板型L邸光源10,能縮小基板型L邸光源10 的設置面積，從而能提供信賴性高、適於用在植物工廠等中的光源。
[0158] 另外，在本實施方式的基板型L邸光源10中，第1光是藍光L邸巧片2發出的光， 第2光是紅巧光體化發出的光。目P，基板型L邸光源10中，是在發光部附近生成出葉綠素 吸光特性中的光吸收峰的。因此，來自基板型L邸光源10的第1光和第2光進行的是均勻 照射。目P，在基板型L邸光源10中，是在發光部附近生成出葉綠素吸光特性中的光吸收峰 的。因此來自基板型L邸光源10的第1光和第2光進行的是均勻照射。
[0159] 具體為，藍光L邸巧片2射出的第1光的一部分被紅巧光體化吸收，於是紅巧光 體化射出第2光，第1光的剩餘一部分因紅巧光體化而進行散射。由於紅巧光體化所包 括的每個巧光體均是點光源，因此藍光或紅光進行均勻發光。
[0160] 其結果是，能通過1個基板型L邸光源10來滿足植物生育上所需的藍光域吸收峰 和紅光域吸收峰該兩方。像該樣，通過採用單個基板型L邸光源10,能縮小基板型L邸光源 10的設置面積，從而能提供信賴性高、適於用在植物工廠等中的光源。
[0161] 另外，本實施方式的植物工廠30具備有：上述基板型L邸光源10A及/或基板型 LED光源10B ; W及，基板型LED光源10C及/或基板型LED光源10D。
[0162] 因此，能實現一種具備有既無需增大設置面積又能通過簡單結構來容易地調整藍 光域與紅光域間光量比例的基板型L邸光源10的植物工廠30。
[0163] 本發明並不限於上述實施方式，能在本發明的範圍內進行各種變更。
[0164] 例如，雖然圖1的（a)、化）所示的陶瓷基板1的背面上未設有任何部件，但並不限 定於此。例如也可在基板型L邸光源10的兼作散熱板的陶瓷基板1的背面側，也就是在裝 載有藍光L邸巧片2的面的反向側，安設帶有罐板的散熱器。如此便能在植物工廠的室內， 利用氣流且藉助帶有罐板的散熱器來冷卻陶瓷基板1。此時，帶有罐板的散熱器的開口部方 向優選與氣流方向相同。
[01化]另外，也可W在陶瓷基板1的背面設置使液態培養液進行循環的管。由此便能較 好地冷卻基板型L邸光源10,從而能穩定照射與葉綠素吸光特性中的光吸收峰相匹配的第 1光和第2光。
[0166] 像該樣，在本實施方式的基板型L邸光源10中，優選在陶瓷基板1的背面設有作 為冷卻單元的帶罐板的散熱器。
[0167] 由此能對變得高溫的藍光LED巧片2進行冷卻。
[0168] 〔實施方式2)
[0169] W下，根據圖9來說明本發明的其他實施方式。本實施方式中所述結構W外的結 構，均與上述實施方式1相同。另外，為了便於說明，對於與上述實施方式1的圖示部件具 有同樣功能的部件，賦予同一標記並省略其說明。
[0170] 在上述實施方式1所說明的基板型L邸光源10 W及照明用L邸光源20中，陶瓷 基板1上裝載了至少1個W上的藍光L邸巧片2。而如圖9的（a)、化）所示，本實施方式 的植物栽培用L邸光源的不同之處在於其形狀為通常的炮彈型。
[0171] 在此，根據圖9的（a)、化）來說明本實施方式的植物栽培用L邸光源的結構。圖 9的（a)、化）是炮彈型L邸燈的結構的截面示意圖。
[017引如圖9的（a)、化）所示，本實施方式的作為植物栽培用LED光源的炮彈型LED燈 40包含；粘接在作為支架杯的支架引腳杯41內的藍光LED巧片2 ;包含樹脂7a和紅巧光 體化的樹脂層7,其中樹脂7a包括娃酬樹脂；導電性引線5,其用作導線；陽極引腳框42， 其用作陽極引腳；陰極引腳框43,其用作陰極引腳；包括環氧樹脂的封裝樹脂44,其形成為 炮彈型，且從全體上封裝除上述陽極引腳框42及陰極引腳框43的頭端W外的部分。作為 紅巧光體化，例如可W採用CaAlSiN3;Eu。
[0173] 在製造上述炮彈型L邸燈40時，首先在支架引腳杯41內粘接藍光LED巧片2 ;接 著，通過導電性引線5,將藍光LED巧片2與無圖示的支架引腳導通，還將藍光LED巧片2與 無圖示的內部引腳導通；其後，將紅巧光體化混合、分散到樹脂7a中，然後將它們注入支架 引腳杯41內，由此形成樹脂層7,結果是藍光L邸巧片2被樹脂層7包覆、固定；最後，用包 括環氧樹脂的封裝樹脂44即鑄模材，從全體上進行包覆、保護。
[0174] 在上述炮彈型L邸燈40中，藍光LED巧片2發出波長為400皿?480皿的第1光。 該第1光與葉綠素的藍光域吸收峰相對應。另一方面，紅巧光體化通過吸收藍光L邸巧片 2射出的光，而發出發光峰落在波長620nm?700nm範圍內的第2光。該第2光與葉綠素的 紅光域吸收峰相對應。
[01巧]圖9的（a)所示的本實施方式的炮彈型L邸燈40是樹脂7a與紅巧光體化間的 調配比取為1 : 0. 05的炮彈型L邸燈40A，其與實施方式1的基板型L邸光源10A同樣，發 出如圖3的（a)所示的光譜。因此，炮彈型L邸燈40A與葉綠素的藍光域吸收峰相對應，從 而優選供進行發芽、育苗。但並不限定於此，也可W採用樹脂7a與紅巧光體化間的調配比 取為1 : 0. 10?1 : 0. 15的炮彈型L邸燈40。
[0176] 另一方面，圖9的化）所示的炮彈型L邸燈40是，樹脂7a與紅巧光體化間的調 配比取為1 : 0. 20的炮彈型L邸燈40D，其與實施方式1的基板型L邸光源10D同樣，發出 如圖4的化）所示的光譜。因此，炮彈型LED燈40D與葉綠素的紅光域吸收峰相對應，從而 優選供進行栽培。
[0177] 此類炮彈型L邸燈40用來安裝在難W對實施方式1所述的在陶瓷基板1上裝載 有藍光L邸巧片2的基板型L邸光源10進行安裝的場所。由於難W安裝基板型L邸光源 10的場所較少，因此也可W並用實施方式1的基板型L邸光源10和實施方式2的炮彈型 L邸燈40。
[0178] 最後，在表1中，對實施方式1的基板型LED光源10、實施方式2的炮彈型L邸燈 40、W及現有的紅光炮彈型L邸燈與藍光炮彈型L邸燈的組合方案進行比較。
[0179] [表 U
[0180]

【權利要求】
1. 一種發光裝置，其特徵在於具備： 至少1個藍光L邸巧片，該藍光L邸巧片在波長400?480nm的範圍內擁有發光峰，從 而與葉綠素的藍光域吸收峰相對應； 紅巧光體，該紅巧光體通過吸收所述藍光L邸巧片射出的激勵光而發出發光峰落在波 長620?700nm的範圍內的光，從而與葉綠素的紅光域吸收峰相對應； 樹脂層，該樹脂層包覆所述藍光L邸巧片，且在該樹脂層中混合分散有所述紅巧光體 和綠巧光體， 所述紅巧光體包括CaAlSiNs;化和（Sr，化)AlSiNs;化中的至少一個。
2. -種植物栽培用L邸光源，包括權利要求1所述的發光裝置。
3. -種植物工廠，包括至少一個權利要求1所述的發光裝置。
【文檔編號】A01G7/04GK104465962SQ201410612631
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2011年11月15日 優先權日:2010年11月25日
【發明者】尾崎信二, 植村豐德, 幡俊雄, 名田智一, 森岡達也, 松田誠, 石崎真也, 英賀谷誠, 松下仁士 申請人:夏普株式會社