CN102065679A

CN102065679A - 基于led的容纳体

Info

Publication number: CN102065679A
Application number: CN2008801298665A
Authority: CN
Inventors: J·贝埃; B·科斯金斯; O·杜尚; S·马尔谢里
Original assignee: AGC Glass Europe SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2011-05-18
Also published as: EP2299800A1; WO2009152848A1

Abstract

本发明提供了一种用于光合生物生长的容纳体(100)，包括至少两个透明板(10)，其中各板嵌入多个发光二极管(LED)。

Description

基于LED的容纳体

技术领域

本发明涉及一种用于光合生物生长的容纳体(housing)。

背景技术

由于光，光合生物(植物、藻类、细菌......)才生长。植物需要两个界限明确的波长范围。通过蓝色波长(活动性更强)，植物能够合成葡萄糖，并且通过葡萄糖和红色波长，植物能够产生细胞。在大自然中，光由太阳提供。然而，光线条件不理想的时段仍然存在。比如，在早上、晚上或冬天的时候，蓝色光谱反射到臭氧层上且只有一小部分光谱能够到达地表，这可导致光合生物所需要的红色的缺乏。另外，植物的需求随着时间不断变化，这也是可发生的。红光与蓝光的比例上可能不足。使用人造光可以补偿这些缺乏并且促进植物的生长。

美国专利申请No.US2004/0233672A1中所描述，存在着温室，其包括基于发光体的发光二极管(LED)，其允许向温室中存在的光合生物提供由LED产生的人造光以及一部分日光。但是，在这样的温室中，一方面(正如文献US2004/0233672A1中所述)，LED的发光体阻挡一部分自然光(在高度暴露于阳光下的时段形成阴影)，另一方面，由于这些发光体是重的，因此需要采用不透明结构，而这减小了对于温室中存在的光合生物的日照范围。

发明目的

在至少一个实施方案中，本发明旨在提供一种用于光合生物生长的容纳体或腔室，其因自然光和因人造光而允许光合生物的良好照射。

在至少一个实施方案中，本发明还旨在提供这样的方法，其能够对自然光谱中的光谱缺口(hole)进行弥补，更特别地对夜晚的光缺失进行补偿。

在至少一个实施方案中，本发明还旨在提供这样的方法，该方法能够获得提供给光合生物的光的均匀分布。

在至少一个实施方案中，本发明还旨在提供这样的方法，该方法能够获得其光谱对于容纳体的不同区域或者容纳体中的不同光合生物不同的人造光。

在至少一个实施方案中，本发明还旨在提供这样的方法，该方法允许组合容纳体中的多个光源。

在至少一个实施方案中，本发明还旨在提供简单且成本有效的方法。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种如权利要求1所限定的容纳体。

从属权利要求限定了本发明优选的或者替代的实施方案的特征。

附图说明

下面结合附图对本发明的非限制性实施方案进行说明，其中：

图1为根据本发明实施方案的温室的示意图；

图2为温室的板的平面图；

图3为扩大的横截面；

图4为连接邻近LED的电通路的一种形式的示意图；

图5为具有LED的替代形式的类似于图3的示意图；

图6为连接邻近LED的电通路的另一种形式的示意图。

具体实施方式

根据EP 1 437 215，具有集成电子器件例如发光二极管(LED)的层压玻璃板例如因其信息显示或照明用途而为人知。对于这些应用领域，制造具有电子器件的层压玻璃板通常包括以下步骤：将导电层沉积在第一玻璃基材层上，在导电层中形成导电通路和图案并且将电子器件沉积在导电层上，以连接至导电通路。然后将塑料中间层沉积在导电层上。通过在塑料中间层上施加第二玻璃层，然后将其按照之前所述进行层压来获得夹层。

EP1 437 215(认为通过引用将其说明书并入本说明书)描述了这样的层压玻璃板，其具有至少两个玻璃基材和一个或多个塑料中间层，例如PVB，其中电子器件和其连接电路形成于两个玻璃基材之间，其中连接电路由至少一个导电层形成。来自电源的电力可通过EP1840449A1(认为通过引用将其说明书并入本说明书)中描述的连接器施加至EP1 437 215中的层压玻璃板的导电层。

在本发明的一个实施方案中，提出了制造一种容纳体(或腔室)，例如，如图1所示的温室100，其板10为包括如后文所述的嵌入式均匀分布LED的层压玻璃板。例如，将温室板中的LED选择为STANLEY制造的SM(表面安装式)封装RGB(红、绿和蓝)LED(例如参见URGB1313C-TR，其尺寸为1.6mm×1.5mm×0.7mm)，可对其进行控制以选择适于温室中容纳的光合生物(植物、生物群、藻类、细菌......)的光谱光。例如，该温室为生物反应器，其容纳藻类101(和盐水)，并且是透明的以使得自然光102照射藻类，并且由于均匀分布的RGBLED，该生物反应器允许利用光谱学选择的光(例如用于弥补自然光谱中的光谱缺口)均匀地照射藻类，并且在自然光减少或缺少时(例如在晚上)允许对藻类进行照射。

本文后面描述了能够用于制造根据本发明实施方案的温室的板。如图2所述，窗玻璃(glazing)板10包括通过0.76毫米厚的PVB厚片13层压在一起的第一和第二平坦、透明、3毫米厚的钠钙浮法玻璃片11和12。第一玻璃片11的内表面14上设置有基本为中性色的CVD涂层堆垛体15，该涂层堆垛体包括SiOxCy底涂层和包覆的SnO2:F涂层。涂层的电阻为约15欧姆每方。通过宽约70微米的激光烧蚀物(ablation)而形成在涂层堆垛体15中的阻断体16限定了LED17之间的电通路，而所述LED通过导电粘结剂19焊接或附接在激光烧蚀物16的任一侧。各LED直接与第一玻璃片11的涂层15接触，其中图3所示的间隔只是示意性的，并不代表实际位置。其它激光烧蚀物18将LED17的阵列分成单独的LED线101、102和103等，其串行连接。LED线连接至位于窗玻璃板的相对边缘121和122上的母线(未示出)。

在该实施方案中，LED适合于通过第二玻璃片12提供照射，即，不存在涂覆层15提供的导电通路的畅通或阻碍。

将LED以5厘米的间隔设置于规则的格子中，使得二极管阵列基本覆盖窗玻璃板的整个区域。各LED具有约4平方毫米的表面积。

在图4的实施方案中，各LED17为在其封装中具有三个单独发光片(die)的RGB LED。各片具有设置于封装的外部的相关连接部或引线21、22和23，其电连接至相关的电通路31、32和33。

电通路32的连接部分35具有约1至2毫米的宽度并且是电通路传递部分34变窄的形式。传递部分34可具有20至60毫米的宽度。

在图5的实施方案中，三个单独的LED 41、42和43以组的形式设置在一起。这些可为单独的发出红光、绿光和蓝光的LED。

在图6的实施方案中，逐渐而非在一个步骤中实现了电通路52从传递部分54的变窄以形成连接部分55。这可能便于电通路中的电流通过；可能降低形成热点的风险；可能使制造更加方便。

显然，作为将第一玻璃片11和第二玻璃片12借助PVB13层压在一起的替代，根据本发明的另一个板是通过将第一和第二玻璃片组合在一起以在它们之间形成充有气体(空气、氩气......)的空间如同隔绝窗玻璃而得到的。

由于板材料选择为透明的(例如玻璃或其它透明材料如塑料透明材料)，以及因为SM封装LED与传统LED发光体相比具有非常小(几立方毫米)的尺寸，因此本发明的温室允许用具有光谱学选择光(例如用于弥补自然光谱中的光谱缺口)以及自然光照射该容纳体中容纳的光合生物，该自然光没有被温室或温室中容纳的光源所阻挡。

显然，本发明涉及用于光合生物(植物、生物群、藻类、细菌......)生长的所有类型的容纳体，其可以是温室、水族箱、生物反应器、动物园(vivarium)、游廊(veranda)或其他可封闭或开放的容纳体。例如，容纳体可具有开放的边缘，使得通过容纳体内的空气循环降低内部温度。这样的开放容纳体可用于藻类生物反应器的用途。

另外，嵌入的LED可以是任何种类的LED(片、SM封装的......)、任何颜色的LED(白色、蓝色、红色、RGB......)，以及可以均匀地或者随机地分布在玻璃板中，或可以位于玻璃板中以更特别地照射容纳体的一个或多个区域，或者用具有蓝色主导光谱的光来照射容纳体的第一区域以及用具有红色主导光谱的光来照射容纳体的其它部分。至少一个LED或者各个LED可与镜片例如透镜组合，以便获得对准于容纳体的特定区域上的准直光束。

因此，将LED嵌入本发明容纳体的板中而非采用容纳体中的基于LED的发光体能够允许光合生物因人造光以及因自然光的良好照射，这是因为小表面积的LED不(或基本不)阻挡人造光(LED基本不在容纳体中形成阴影)。

由于可以准确地选择(或者可以借助众所周知的电子设备进行调整)LED的光的颜色和强度，因此本发明的容纳体能够弥补自然光谱中的光谱缺口，更特别地补偿夜晚的光缺失。

如果LED均匀分布在本发明的容纳体的各个板中，则获得了提供给光合生物的光的均匀分布。

通过选择嵌在本发明容纳体的板中(例如，红色LED在板的一个区域而蓝色LED在板的另一个区域)的合适LED，能够获得其光谱对于容纳体的不同区域或对于容纳体中的不同光合生物不同的人造光。

由于LED的表面几乎可以忽略，因此能够在本发明容纳体中增加光源。LED允许光的光谱选择，并且将LED集成在玻璃中有助于减少光源和其支撑物形成的阴影效应。因此，本发明的用于植物生长的温室或者用于藻类培养的生物反应器(或者任何其它用于光合生物生长的容纳体)将很少受到传统人造光源的不利影响，这些影响是：效果不佳(光谱波长的范围太宽或不是特别地适合(霓虹灯))、在暴露于太阳下的期间接受的光的大量减少(阴影效应)以及光的不均匀分布。另外，对于传统光源，为了减小阴影面积，试图限制光源的数量，而在将LED嵌入玻璃的情况下，该问题消失。

因此，在本发明容纳体中，能够对提供给光合生物的光的光谱进行选择(或准确地选择)，以优化光合作用(根据这些生物的需求选择光谱)，阴影效应最小化，这是因为LED具有非常小的表面积(并且由此基本不形成阴影)以及不再需要(与传统方法相反)采用不透明结构将容纳体中的光源结合在一起。另外，在本发明容纳体中，LED(光源)可分布在容纳体内的宽区域上，这能产生对于光合生物均匀的光。

Claims

1.一种用于光合生物生长的容纳体(100)，包括至少两个透明板(10)，其中每个均嵌入多个LED。

2.根据权利要求1所述的容纳体，其中各板包括：

透明基材；

导电涂覆层；

多个LED，相邻的LED通过限定在导电涂覆层中的电通路电连接。

3.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中导电涂覆层基本是透明的。

4.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中导电涂层直接沉积在透明基材的表面上。

5.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中板包括第二基材，其与第一基材隔开，使得LED位于两基材之间。

6.根据权利要求5所述的容纳体，其中第一基材和第二基材为利用居中的气体填充的空间相互隔开的玻璃片。

7.根据权利要求5所述的容纳体，其中第一基材和第二基材为玻璃片，并且其中两个玻璃基材通过优选包括pvb层的塑料中间层层压到一起。

8.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中相邻的LED为RGB LED，相邻LED的红色、绿色和蓝色片通过各自的电通路相互连接，并且对其进行控制使得以预定光谱对光合生物进行照射。

9.根据权利要求10所述的容纳体，其中对光谱进行选择以弥补自然光谱中的缺口。

10.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中LED为表面安装式封装LED。

11.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中容纳体具有至少一个开口边缘，以便通过容纳体内的空气循环降低内部温度。

12.根据任一前述权利要求所述的容纳体，其中容纳体为下列容纳体中的至少一种：

-用于藻类生长的生物反应器；

-用于植物生长的温室；

-水族箱；

-动物园；

-游廊。