专利名称：用于植物成长的发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种用于植物成长的发光二极管(light emitting diode.LED),特别是指一种以蓝光LED为光源主体，并配合使用混合的荧光粉组成，其中有一种必为红色荧光粉；与硅胶混合，利用蓝光LED激发荧光粉组成，使散发出光源的光谱契合植物光合作用及成长所需的光谱，从而达成植物高成长效率，及光源节能。
背景技术：
植物成长中所需的光源，其特性经研究，证明在不同的光强度，光谱及光周期条件下，对植物的成长各有不同的需求及条件，而其中最重要的光合作用，对绿色植物影响至巨，光源对植物光合作用的效率作用，经美、日学者研究，其最适合光谱曲线如图1所示，植物成长光源愈符合图1中所示的光谱图，则对植物光合作用效益愈大。植物成长使用人工光源目前已被广泛应用于农业及园艺业，如一般的温室、及花卉、高经济作物的加速成长及反季节培育等用途，现有的植物成长光源有如下几种方式:一、荧光灯:荧光灯的植物光源为传统照明用荧光灯演化而来，其优点为较其他传统光源较为节能，但使用寿命短，且其发出的光谱如图2所示，其与植物光合作用曲线契合程度偏低，且废弃的荧光灯有环境污染问题。二、高压钠灯:高压钠灯使用于植物成长，其优点为光强度较大，照射面积广，但耗电量高，寿命短，且其发出的光谱如图3所示，其与植物光合作用曲线契合程度偏低。且高压钠灯发热量大，不利于植物生长环境的温度控制。三、红蓝色发光二极管:以红色及蓝色二种发光二极管所组成的植物成长光源，其优点为节能省电，寿命长，无过量的发热，其缺点为所发出的光谱过窄，如图4所示，与植物光合作用曲线契合度偏低。绿色植物的叶片行光合作用除了需要光之外，还需要足够的二氧化碳，而二氧化碳的吸收主要依靠叶片气孔的开闭作为控制，而决定叶片气孔开闭的机制则由光源中的蓝光440-460nm为启动气孔动作的枢纽，意即蓝光照射叶片的强弱决定气孔开闭的大小程度，进而影响二氧化碳吸收的数量，因此光源照射叶片时，其光谱同时符合植物光合作用及气孔开闭所需的光谱，植物才能顺利完成光合作用。许多文献均已证明，单独使用红色或蓝色光源，植物均无法健康成长，故目前有以红光LED及蓝光LED混合比8: I如图4所示的方式作为植物成长光源，其效果较单独红光或蓝光均要优秀。目前市场多采此法，但此法缺点为LED单色光谱过窄，造成植物叶片厚度不足及茎部徒长，影响蔬菜口感及脆度。此外，植物生长过程中，除光合作用之外，其生命周期如发芽、分枝、开花及结果等各阶段，各阶段的开始及结束均需经不同光谱的光刺激触发方能进行，称为“光型态发生”，而“光型态发生”所需除一般的红、蓝光外，仍需要其他波长如700nm以上的红外光等，此为现有的红蓝色LED混光光源所欠缺
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于植物生长的发光二极管，可有效提高植物成长的速度，并可以调整改变植物的开花或结果周期。为实现上述目的，本发明提供的用于植物成长的发光二极管，其包括有:一蓝色LED芯片，其波长为440-460nm ；至少二种不同颜色的荧光粉组成物；其中一种必为红色荧光粉；一硅胶，与该荧光粉组成物混合，并涂布于该蓝色LED芯片上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该荧光粉组成物为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600_780nm。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该绿色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4IEu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12:Ce)，红色荧光粉为氮化物荧粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si5N8IEu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该绿色荧光粉与该红色荧光粉混合重量比例为12: 88。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标X值为0.31-0.35，Y 值为 0.31-0.38。所述用于植物成长的发光二极管，其中，荧光粉组成物为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，黄色荧光粉，经激发后发射波长为540_570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600-780nm。所述用于植物成长的发光二极管，其中，绿色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr) 2Si04: Eu或铝酸盐荧光(Lu3Al5O12: Ce)，黄色荧光粉为硅酸盐荧光(BaSr) 2Si04: Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3: Eu，Ca2Si5N8: Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成长的发光二极管制，其中，绿色、黄色与红色荧光粉重量比例为:38: 49: 13。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标X值为
0.31-0.46，Y 值为 0.25-0.36。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该荧光粉组成物为黄色荧光粉，经激发后发射波长为540-570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600_780nm。所述用于植物成长的发光二极管，其中，黄色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr) 2Si04: Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12: Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。所述用于植物成长的发光二极管，其中，黄色荧光粉与红色荧光粉组成重量比例为 85: 15。所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标X值为
0.37-0.46，Y 值为 0.3-0.36。本发明提供的用于植物成长的发光二极管，其具有提高植物成长的效率，以达到增加单位时间产出及降低使用能源之目的。本发明提供的用于植物生长的发光二极管，使其利用照射时间长短及温度的控制，以调整植物光型态发生的周期，从而控制植物成长阶段如开花或结果发生的延后或提前，进而达到调整作物如蔬菜、花卉及水果产期的目的。
图1为植物光合作用的光谱图。图2为荧光灯的光谱图。图3为高压钠灯的光谱图。图4为红蓝光LED植物灯光谱图。图5为本发明植物生长用的发光二极管构造示意图。图6为本发明植物生长用的发光二极管的第一实施例光谱图。图7为本发明植物生长用的发光二极管的第一实施例色块区域CIE坐标图。图8为本发明植物生长用的发光二极管的第二实施例光谱图。图9为本发明植物生长用的发光二极管的第二实施例色块区域CIE坐标图。图10为本发明植物生长用的发光二极管的第三实施例光谱图。图11为本发明植物生长用的发光二极管的第三实施例色块区域CIE坐标图。附图中主要组件符号说明:蓝色LED芯片10 ；荧光粉组成物12 ；硅胶14。
具体实施例方式本发明的特征在于包括有一蓝色LED芯片，其波长为440_460nm ;至少二种不同颜色的突光粉组成物，其中有一种必为红色突光粉；一娃胶，与该突光粉组成物混合，并涂布于该蓝色的芯片上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线。如此，可提供植物对“光合作用”所需的光谱进行照射，并利用照射时间长短及温度控制，调整植物“光型态发生”的周期，从而达到控制植物生命周期的缩短或延后或提前，而达到增加产量及反季节种植的目的。另外，在此需要特别说明，照射光源对植物的有效强度单位与照明不同，并非以照度(LUX)为单位,其量测单位为光子流量强度(micro mole photon per square meter persecond)。是以植物接受的特定面积的光子流量为单位，例如红外线，若量测光照度(LUX)对人眼其值是零，但对植物，光子流量强度数值是有一定数值的。但由于这是一个新兴科技，过去市面并无充分的仪器以表达光子流量强度光谱图，所以本发明所引用的文献仍以相对能量强度来表达光谱图。所以，光源愈是符合图1的光谱图，对植物的光合作用效率愈好，本发明的LED植物成长光源，因发射光谱贴近植物光合作用曲线，故能达到最高效能的光合作用。本发明所使用的蓝光LED芯片,其波长范围为440_460nm,此目的为提供植物行光合作用时，该波长范围可增进植物叶片的气孔开闭作用，从而促进对二氧化碳的吸收，以提高光合作用的速率。除此之外，本发明蓝色LED芯片可同时作为提供激发荧光体的光源，荧光体经激发后所产生的光源至少有两种，其中包含红色光谱另加上绿色或黄色光谱，使整体光谱更接近植物光合作用曲线。故本发明中仅使用一种LED光源即可同时提供植物光合作用及叶片气孔开孔所需。以下结合附图作详细说明。请参阅图5，本发明用于植物生长的发光二极管，其包括有提供一蓝色LED芯片10、提供至少二种不同颜色的荧光粉组成物12，其中一种必为红色荧光粉及提供一硅胶14:其中本发明的第一实施例中，蓝色芯片10其波长为440-460nm，请配合参阅图6及图7，荧光粉组成物12为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600-780nm。其中绿色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4: Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而绿色荧光粉与红色荧光粉混合重量比例为12: 88，并将其与硅胶14混合后，直接点胶或涂布于蓝色发光二极管10上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线，其中该光谱的色度区块CIE坐标X值为0.31-0.35，Y值为0.31-0.38。请配合参阅图8及图9，本发明的第二实施例中，荧光粉组成物12可为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，黄色荧光粉，经激发后发射波长为540_570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600-780nm。其中，绿色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，黄色荧光粉为硅酸盐荧光(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而绿色、黄色与红色荧光粉重量比例为38: 49: 13，并将其与硅胶14混合后，直接点胶或涂布于蓝色发光二极管10上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线，其光谱的色度区块CIE坐标X值为0.31-0.46，Y值为0.25-0.36。请配合参阅图10及图11，本发明的第三实施例中，荧光粉组成物12可为黄色荧光粉，经激发后发射波长为540-570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600_780nm。其中黄色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4: Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3:Eu，Ca2Si具:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。而黄色荧光粉与红色荧光粉组成重量比例为85: 15，并将其与硅胶14混合后，直接点胶或涂布于蓝色发光二极管10上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线者，其光谱的色度区块CIE 坐标 X 值为 0.37-0.46，Y 值为 0.3-0.36。由如上说明，本发明用于植物成长的发光二极管，以蓝光LED芯片涂布至少二种不同颜色的荧光粉组成物，使其激发出的光谱为与植物光合作用曲线接近，可达到最佳的植物成长效果。本发明在第一实施例、第二实施例及第三实施例中，经多次实际反复实验证明，只要荧光胶体涂布于蓝光LED芯片上，使其发光的色度区块坐标CIE落在X:0.31-0.46，Y:0.25-0.38的范围内时，所激发出的光谱即可接近植物光合作用曲线，其有效光合作用的光子流量数，也因贴近植物光合作用曲线，而远高于其他坊间现有人工植物光源。故经此光源照射的植物均能获得良好的成长效果。在上述实施例中，均以单一的LED芯片光源，经荧光体组合激发出含多项颜色的光谱组合，使本发明的LED光源同时具备对植物光合作用，叶片气孔开闭及植物光型态发生均有良好的促进作用及效果，为现今人工植物光源中唯一具备此特色及功能。
权利要求
1.一种用于植物成长的发光二极管，其包括有: 一蓝色LED芯片，其波长为440-460nm ； 至少二种不同颜色的荧光粉组成物；其中一种必为红色荧光粉； 一硅胶，与该荧光粉组成物混合，并涂布于该蓝色LED芯片上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线。
2.根据权利要求1所述用于植物成长的发光二极管，其中，该荧光粉组成物为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600_780nm。
3.根据权利要求2所述用于植物成长的发光二极管，其中，该绿色荧光粉为硅酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12:Ce)，红色荧光粉为氮化物荧粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
4.根据权利要求2所述用于植物成长的发光二极管，其中，该绿色荧光粉与该红色荧光粉混合重量比例为12: 88。
5.根据权利要求2所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标X 值为 0.31-0.35，Y 值为 0.31-0.38。
6.根据权利要求1所述用于植物成长的发光二极管，其中，荧光粉组成物为绿色荧光粉，经激发后发射波长为515-540nm，黄色荧光粉，经激发后发射波长为540_570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600-780nm。
7.根据权利要求6所述用于植物成长的发光二极管,其中，绿色突光粉为娃酸盐突光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光(Lu3Al5O12 = Ce)，黄色荧光粉为硅酸盐荧光(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3: Eu，Ca2Si5N8: Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
8.根据权利要求6所述用于植物成长的发光二极管制，其中，绿色、黄色与红色荧光粉重量比例为:38: 49: 13。
9.根据权利要求6所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标X 值为 0.31-0.46，Y 值为 0.25-0.36。
10.根据权利要求1所述用于植物成长的发光二极管，其中，该荧光粉组成物为黄色荧光粉，经激发后发射波长为540-570nm，及红色荧光粉，经激发后发射波长为600_780nm。
11.根据权利要求10所述用于植物成长的发光二极管，其中，黄色突光粉为娃酸盐荧光粉(BaSr)2SiO4 = Eu或铝酸盐荧光粉(Lu3Al5O12 = Ce)，红色荧光粉为氮化物荧光粉(CaAlSiN3:Eu, Ca2Si5N8:Eu)或氮氧化合物荧光粉(Ba3Si6O12 = Eu)。
12.根据权利要求10所述用于植物成长的发光二极管,其中,黄色突光粉与红色突光粉组成重量比例为85: 15。
13.根据权利要求10所述用于植物成长的发光二极管，其中，该光谱的色度区块CIE坐标 X 值为 0.37-0.46，Y 值为 0.3-0.36。
全文摘要
本发明是有关于一种用于植物成长的发光二极管，其包括有一蓝色LED芯片，其波长为440-460nm；至少二种不同颜色的荧光粉组成物，其中有一种必为红色荧光粉；一硅胶，与该荧光粉组成物混合，并涂布于该蓝色LED芯片上，而激发出的光谱为接近植物光合作用曲线。使其激发出的光谱为与植物光合作用曲线接近，可达到最佳的植物成长效果。
文档编号H01L33/56GK103199180SQ20121000470
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者陈兴 申请人:诠兴开发科技股份有限公司