專利名稱：用于植物成長的發光二極管的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種用于植物成長的發光二極管(light emitting diode.LED),特別是指一種以藍光LED為光源主體，并配合使用混合的熒光粉組成，其中有一種必為紅色熒光粉；與硅膠混合，利用藍光LED激發熒光粉組成，使散發出光源的光譜契合植物光合作用及成長所需的光譜，從而達成植物高成長效率，及光源節能。
背景技術：
植物成長中所需的光源，其特性經研究，證明在不同的光強度，光譜及光周期條件下，對植物的成長各有不同的需求及條件，而其中最重要的光合作用，對綠色植物影響至巨，光源對植物光合作用的效率作用，經美、日學者研究，其最適合光譜曲線如圖1所示，植物成長光源愈符合圖1中所示的光譜圖，則對植物光合作用效益愈大。植物成長使用人工光源目前已被廣泛應用于農業及園藝業，如一般的溫室、及花卉、高經濟作物的加速成長及反季節培育等用途，現有的植物成長光源有如下幾種方式:一、熒光燈:熒光燈的植物光源為傳統照明用熒光燈演化而來，其優點為較其他傳統光源較為節能，但使用壽命短，且其發出的光譜如圖2所示，其與植物光合作用曲線契合程度偏低，且廢棄的熒光燈有環境污染問題。二、高壓鈉燈:高壓鈉燈使用于植物成長，其優點為光強度較大，照射面積廣，但耗電量高，壽命短，且其發出的光譜如圖3所示，其與植物光合作用曲線契合程度偏低。且高壓鈉燈發熱量大，不利于植物生長環境的溫度控制。三、紅藍色發光二極管:以紅色及藍色二種發光二極管所組成的植物成長光源，其優點為節能省電，壽命長，無過量的發熱，其缺點為所發出的光譜過窄，如圖4所示，與植物光合作用曲線契合度偏低。綠色植物的葉片行光合作用除了需要光之外，還需要足夠的二氧化碳，而二氧化碳的吸收主要依靠葉片氣孔的開閉作為控制，而決定葉片氣孔開閉的機制則由光源中的藍光440-460nm為啟動氣孔動作的樞紐，意即藍光照射葉片的強弱決定氣孔開閉的大小程度，進而影響二氧化碳吸收的數量，因此光源照射葉片時，其光譜同時符合植物光合作用及氣孔開閉所需的光譜，植物才能順利完成光合作用。許多文獻均已證明，單獨使用紅色或藍色光源，植物均無法健康成長，故目前有以紅光LED及藍光LED混合比8: I如圖4所示的方式作為植物成長光源，其效果較單獨紅光或藍光均要優秀。目前市場多采此法，但此法缺點為LED單色光譜過窄，造成植物葉片厚度不足及莖部徒長，影響蔬菜口感及脆度。此外，植物生長過程中，除光合作用之外，其生命周期如發芽、分枝、開花及結果等各階段，各階段的開始及結束均需經不同光譜的光刺激觸發方能進行，稱為“光型態發生”，而“光型態發生”所需除一般的紅、藍光外，仍需要其他波長如700nm以上的紅外光等，此為現有的紅藍色LED混光光源所欠缺
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于植物生長的發光二極管，可有效提高植物成長的速度，并可以調整改變植物的開花或結果周期。為實現上述目的，本發明提供的用于植物成長的發光二極管，其包括有:一藍色LED芯片，其波長為440-460nm ；至少二種不同顏色的熒光粉組成物；其中一種必為紅色熒光粉；一硅膠，與該熒光粉組成物混合，并涂布于該藍色LED芯片上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該熒光粉組成物為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600_780nm。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該綠色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4IEu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12:Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si5N8IEu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該綠色熒光粉與該紅色熒光粉混合重量比例為12: 88。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標X值為0.31-0.35，Y 值為 0.31-0.38。所述用于植物成長的發光二極管，其中，熒光粉組成物為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，黃色熒光粉，經激發后發射波長為540_570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600-780nm。所述用于植物成長的發光二極管，其中，綠色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr) 2Si04: Eu或鋁酸鹽熒光(Lu3Al5O12: Ce)，黃色熒光粉為硅酸鹽熒光(BaSr) 2Si04: Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3: Eu，Ca2Si5N8: Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成長的發光二極管制，其中，綠色、黃色與紅色熒光粉重量比例為:38: 49: 13。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標X值為
0.31-0.46，Y 值為 0.25-0.36。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該熒光粉組成物為黃色熒光粉，經激發后發射波長為540-570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600_780nm。所述用于植物成長的發光二極管，其中，黃色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr) 2Si04: Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12: Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成長的發光二極管，其中，黃色熒光粉與紅色熒光粉組成重量比例為 85: 15。所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標X值為
0.37-0.46，Y 值為 0.3-0.36。本發明提供的用于植物成長的發光二極管，其具有提高植物成長的效率，以達到增加單位時間產出及降低使用能源之目的。本發明提供的用于植物生長的發光二極管，使其利用照射時間長短及溫度的控制，以調整植物光型態發生的周期，從而控制植物成長階段如開花或結果發生的延后或提前，進而達到調整作物如蔬菜、花卉及水果產期的目的。
圖1為植物光合作用的光譜圖。圖2為熒光燈的光譜圖。圖3為高壓鈉燈的光譜圖。圖4為紅藍光LED植物燈光譜圖。圖5為本發明植物生長用的發光二極管構造示意圖。圖6為本發明植物生長用的發光二極管的第一實施例光譜圖。圖7為本發明植物生長用的發光二極管的第一實施例色塊區域CIE坐標圖。圖8為本發明植物生長用的發光二極管的第二實施例光譜圖。圖9為本發明植物生長用的發光二極管的第二實施例色塊區域CIE坐標圖。圖10為本發明植物生長用的發光二極管的第三實施例光譜圖。圖11為本發明植物生長用的發光二極管的第三實施例色塊區域CIE坐標圖。附圖中主要組件符號說明:藍色LED芯片10 ；熒光粉組成物12 ；硅膠14。
具體實施例方式本發明的特征在于包括有一藍色LED芯片，其波長為440_460nm ;至少二種不同顏色的突光粉組成物，其中有一種必為紅色突光粉；一娃膠，與該突光粉組成物混合，并涂布于該藍色的芯片上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線。如此，可提供植物對“光合作用”所需的光譜進行照射，并利用照射時間長短及溫度控制，調整植物“光型態發生”的周期，從而達到控制植物生命周期的縮短或延后或提前，而達到增加產量及反季節種植的目的。另外，在此需要特別說明，照射光源對植物的有效強度單位與照明不同，并非以照度(LUX)為單位,其量測單位為光子流量強度(micro mole photon per square meter persecond)。是以植物接受的特定面積的光子流量為單位，例如紅外線，若量測光照度(LUX)對人眼其值是零，但對植物，光子流量強度數值是有一定數值的。但由于這是一個新興科技，過去市面并無充分的儀器以表達光子流量強度光譜圖，所以本發明所引用的文獻仍以相對能量強度來表達光譜圖。所以，光源愈是符合圖1的光譜圖，對植物的光合作用效率愈好，本發明的LED植物成長光源，因發射光譜貼近植物光合作用曲線，故能達到最高效能的光合作用。本發明所使用的藍光LED芯片,其波長范圍為440_460nm,此目的為提供植物行光合作用時，該波長范圍可增進植物葉片的氣孔開閉作用，從而促進對二氧化碳的吸收，以提高光合作用的速率。除此之外，本發明藍色LED芯片可同時作為提供激發熒光體的光源，熒光體經激發后所產生的光源至少有兩種，其中包含紅色光譜另加上綠色或黃色光譜，使整體光譜更接近植物光合作用曲線。故本發明中僅使用一種LED光源即可同時提供植物光合作用及葉片氣孔開孔所需。以下結合附圖作詳細說明。請參閱圖5，本發明用于植物生長的發光二極管，其包括有提供一藍色LED芯片10、提供至少二種不同顏色的熒光粉組成物12，其中一種必為紅色熒光粉及提供一硅膠14:其中本發明的第一實施例中，藍色芯片10其波長為440-460nm，請配合參閱圖6及圖7，熒光粉組成物12為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600-780nm。其中綠色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4: Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而綠色熒光粉與紅色熒光粉混合重量比例為12: 88，并將其與硅膠14混合后，直接點膠或涂布于藍色發光二極管10上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線，其中該光譜的色度區塊CIE坐標X值為0.31-0.35，Y值為0.31-0.38。請配合參閱圖8及圖9，本發明的第二實施例中，熒光粉組成物12可為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，黃色熒光粉，經激發后發射波長為540_570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600-780nm。其中，綠色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，黃色熒光粉為硅酸鹽熒光(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而綠色、黃色與紅色熒光粉重量比例為38: 49: 13，并將其與硅膠14混合后，直接點膠或涂布于藍色發光二極管10上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線，其光譜的色度區塊CIE坐標X值為0.31-0.46，Y值為0.25-0.36。請配合參閱圖10及圖11，本發明的第三實施例中，熒光粉組成物12可為黃色熒光粉，經激發后發射波長為540-570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600_780nm。其中黃色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4: Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而黃色熒光粉與紅色熒光粉組成重量比例為85: 15，并將其與硅膠14混合后，直接點膠或涂布于藍色發光二極管10上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線者，其光譜的色度區塊CIE 坐標 X 值為 0.37-0.46，Y 值為 0.3-0.36。由如上說明，本發明用于植物成長的發光二極管，以藍光LED芯片涂布至少二種不同顏色的熒光粉組成物，使其激發出的光譜為與植物光合作用曲線接近，可達到最佳的植物成長效果。本發明在第一實施例、第二實施例及第三實施例中，經多次實際反復實驗證明，只要熒光膠體涂布于藍光LED芯片上，使其發光的色度區塊坐標CIE落在X:0.31-0.46，Y:0.25-0.38的范圍內時，所激發出的光譜即可接近植物光合作用曲線，其有效光合作用的光子流量數，也因貼近植物光合作用曲線，而遠高于其他坊間現有人工植物光源。故經此光源照射的植物均能獲得良好的成長效果。在上述實施例中，均以單一的LED芯片光源，經熒光體組合激發出含多項顏色的光譜組合，使本發明的LED光源同時具備對植物光合作用，葉片氣孔開閉及植物光型態發生均有良好的促進作用及效果，為現今人工植物光源中唯一具備此特色及功能。
權利要求
1.一種用于植物成長的發光二極管，其包括有: 一藍色LED芯片，其波長為440-460nm ； 至少二種不同顏色的熒光粉組成物；其中一種必為紅色熒光粉； 一硅膠，與該熒光粉組成物混合，并涂布于該藍色LED芯片上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線。
2.根據權利要求1所述用于植物成長的發光二極管，其中，該熒光粉組成物為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600_780nm。
3.根據權利要求2所述用于植物成長的發光二極管，其中，該綠色熒光粉為硅酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12:Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
4.根據權利要求2所述用于植物成長的發光二極管，其中，該綠色熒光粉與該紅色熒光粉混合重量比例為12: 88。
5.根據權利要求2所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標X 值為 0.31-0.35，Y 值為 0.31-0.38。
6.根據權利要求1所述用于植物成長的發光二極管，其中，熒光粉組成物為綠色熒光粉，經激發后發射波長為515-540nm，黃色熒光粉，經激發后發射波長為540_570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600-780nm。
7.根據權利要求6所述用于植物成長的發光二極管,其中，綠色突光粉為娃酸鹽突光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光(Lu3Al5O12 = Ce)，黃色熒光粉為硅酸鹽熒光(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3: Eu，Ca2Si5N8: Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
8.根據權利要求6所述用于植物成長的發光二極管制，其中，綠色、黃色與紅色熒光粉重量比例為:38: 49: 13。
9.根據權利要求6所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標X 值為 0.31-0.46，Y 值為 0.25-0.36。
10.根據權利要求1所述用于植物成長的發光二極管，其中，該熒光粉組成物為黃色熒光粉，經激發后發射波長為540-570nm，及紅色熒光粉，經激發后發射波長為600_780nm。
11.根據權利要求10所述用于植物成長的發光二極管，其中，黃色突光粉為娃酸鹽熒光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或鋁酸鹽熒光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，紅色熒光粉為氮化物熒光粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物熒光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
12.根據權利要求10所述用于植物成長的發光二極管,其中,黃色突光粉與紅色突光粉組成重量比例為85: 15。
13.根據權利要求10所述用于植物成長的發光二極管，其中，該光譜的色度區塊CIE坐標 X 值為 0.37-0.46，Y 值為 0.3-0.36。
全文摘要
本發明是有關于一種用于植物成長的發光二極管，其包括有一藍色LED芯片，其波長為440-460nm；至少二種不同顏色的熒光粉組成物，其中有一種必為紅色熒光粉；一硅膠，與該熒光粉組成物混合，并涂布于該藍色LED芯片上，而激發出的光譜為接近植物光合作用曲線。使其激發出的光譜為與植物光合作用曲線接近，可達到最佳的植物成長效果。
文檔編號H01L33/56GK103199180SQ20121000470
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者陳興 申請人:詮興開發科技股份有限公司