CN103220902A - 发光装置、植物栽培用led光源以及植物工厂 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板型LED光源(10)中设有：至少1个蓝光LED芯片(2)，该蓝光LED芯片(2)在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；红荧光体(7b)，该红荧光体(7b)通过吸收蓝光LED芯片(2)射出的激励光而发出发光峰落在波长620～700nm的范围内的光，从而与叶绿素的红光域吸收峰相对应；树脂层(7)，该树脂层(7)中分散有红荧光体(7b)，且包覆至少1个蓝光LED芯片(2)。

Description

发光装置、植物栽培用LED光源以及植物工厂
技术领域
本发明涉及一种发出在光合作用和生育上需光照的植物或藻类所能吸收的光的发光装置、植物栽培用LED光源以及植物工厂。具体涉及一种用以有效培育植物、藻类等生物的发光装置、植物栽培用LED光源以及植物工厂。
背景技术
关于植物工厂等中所能使用的植物培养用LED光源，至今例如已有专利文献1揭示的植物伸长装置。
如图11所示，专利文献1揭示的植物伸长装置100具备：光出射部110，射出供植物伸长的光；供电部120，以能够改变该光出射部110射出的光的光谱的方式来供电；判别部131，对作为培育对象的植物101的种类进行判别；光谱设定部132，按照该判别部131判别出的植物101的种类，对上述供电部120进行控制，从而设定光谱。
上述光出射部110中，在平板状的基板111的一个面上铺设有多个发出不同光谱的光的多种LED112，LED112按照其出射光照向植物101的方式来设置。LED112例如形成为炮弹状。
另外，关于其他现有的植物栽培用LED光源，例如有专利文献2中揭示的植物栽培用LED光源。
专利文献2揭示的植物栽培用LED光源200能够安装到植物培养容器的盖子上。如图12所示，其包含阴极端子201、阳极端子202、发光芯片203、环氧树脂透镜204。其按照发光芯片203种类的不同，可发出具有规定颜色的放射光205。
〔现有技术文献〕
专利文献1：日本国专利申请公开公报“特开2004-344114号公报”；2004年12月9日公开。
专利文献2：日本国专利申请公开公报“特开平9-252651号公报”；1997年9月30日公开。
发明内容
〔本发明所要解决的问题〕
然而，在上述专利文献2揭示的如图12所示的现有植物栽培用LED光源200中，如专利文献2的图2所示，光源中所用的红光LED是波长域为630nm～680nm、优选在波长660nm附近具有发光峰的LED。另外，蓝光LED采用的是波长域为380nm～480nm、优选在波长450nm附近具有发光峰的LED。
并且，在专利文献2中，蓝光LED的光量比例被设计成在红光LED光量的50％以下。LED中通常是混合使用红光和蓝光的，但也能视植物的不同而单独使用红光。
但在混合使用红光和蓝光时，以及在单独使用红光时，均存在如下的问题。
(1)混合使用红光LED和蓝光LED时，难以实现优异的配置。具体例如有设置面积过大的问题，且难以在角落处实现有规则的配置。
(2)蓝光域与红光域之间的光量比例需要调整。当通过调整蓝光LED或红光LED的个数来调整光量比例时，从长期驱动的角度来看，因劣化特性的差异而会导致光量比例的误差。
在此，若想要将蓝光LED的光量比例控制在红光LED光量的50％以下，就需要采取以下等措施：
(A)使红光LED进行高亮度发光(增大驱动电流)；
(B)在各LED中增加LED芯片的装载数；
(C)增加红光LED的个数。
然而若采用(A)措施，则会助长蓝光LED芯片与红光LED芯片之间的劣化特性差，当进行长期性驱动时，光量比例的偏差也就增大。另外，若通过电学方法来调整光量，则需要设置电驱动电路等，从而使LED结构变复杂。若采用(B)措施，则红光LED的体积将增大，从而出现难以控制扩散角指向性的问题等。若采用(C)措施，则即使在蓝光LED个数较少的前提下将红光LED均匀配置，或即使将蓝光LED的扩散角指向性调整成最佳，红光与蓝光的混色也不充分，因此易发生色不均。
(3)难以对蓝光LED和红光LED进行混色，因此难以获得植物栽培上所需的混合色。具体为，若分开地使用多个蓝光LED和红光LED，则极难实现既满足规定的光量比例，又无空间色不均的均匀混色光。
本发明是鉴于上述的问题而研发的，目的在于提供一种既无需增大设置面积，又能通过简单结构来容易地调整蓝光域与红光域间光量比例的发光装置、植物栽培用LED光源以及植物工厂。
〔用以解决问题的技术方案〕
为解决上述问题，本发明的发光装置的特征在于：具备发出第1短波长域光的至少1个第1LED芯片以及包覆所述第1LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，所述第1短波长域光与植物或藻类经光合作用进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的第1吸收峰波长相对应；所述含荧光体的封装树脂中的荧光体通过吸收所述第1LED芯片射出的第1短波长域光而发出长波长域光，其中，所述长波长域光与所述多种吸收峰波长当中的、相比于所述第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长相对应。在此，所谓“相对性短波长域”是指波长低于500nm的波长域。
即，进行光合作用的植物或藻类等生物在其生育上，大多需吸收具有处在相对性短波长域的第1吸收峰波长、以及较第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长的光。对此，本发明中具备了发出与第1吸收峰波长相对应的第1短波长域光的至少1个第1LED芯片、以及包覆第1LED芯片的含荧光体的封装树脂。而且，含荧光体的封装树脂中的荧光体发出长波长域光，该长波长域光与较第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长相对应。
其结果是，无需使用独立的蓝光LED芯片和独立的红光LED芯片这2种LED芯片，便能通过单独一种的蓝光LED芯片来发出与植物及藻类等生物生长上所需的叶绿素等的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰相对应的光。因此设置面积不会增大。在该结构中，由于红荧光体是分散在树脂层中的，因此能按照给定的调配比而在树脂中分散红荧光体，从而能按照该调配比来改变蓝光域的光量以及红光域的光量。
因此，能提供一种无需增大设置面积便能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例，且能放出空间色不均现象较少的红蓝混色光的发光装置。
另外，本发明的发光装置也可以具备发出第2短波长域光的至少1个第2LED芯片，所述第2短波长域光与所述多种吸收峰波长当中的、处在所述相对性短波长域但不同于所述第1吸收峰波长的第2吸收峰波长相对应。
其结果是，能提供一种即使相对性短波长域中存在第1吸收峰波长和第2吸收峰波长这两种吸收峰波长，也能恰当地促进植物及藻类等生物的成长的发光装置。
为解决上述问题，本发明的植物栽培用LED光源是包含上述发光装置的植物栽培用LED光源，其特征在于具备：至少1个蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；红荧光体，该红荧光体通过吸收所述蓝光LED芯片射出的激励光而发出发光峰落在波长620nm～700nm的范围内的光，从而与叶绿素的红光域吸收峰相对应；树脂层，该树脂层中分散有所述红荧光体，且包覆所述蓝光LED芯片。
在上述发明中，植物栽培用LED光源包含至少1个蓝光LED芯片、以及包覆该蓝光LED芯片且内部分散有红荧光体的树脂层。在该方案中，为了与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应，蓝光LED芯片发出波长落在400～480nm范围内的光。另外，为了与叶绿素的红光域吸收峰相对应，红荧光体通过吸收蓝光LED芯片射出的激励光而发出发光峰落在波长620～700nm范围内的光。
其结果是，无需使用独立的蓝光LED芯片和独立的红光LED芯片这2种LED芯片，便能通过单独一种的蓝光LED芯片来发出与植物生长上所需的叶绿素的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰相对应的光。因此设置面积不会增大。在该结构中，由于红荧光体是分散在树脂层中的，因此能按照给定的调配比而在树脂中分散红荧光体，从而能按照该调配比来改变蓝光域的光量以及红光域的光量。
因此，能提供一种无需增大设置面积便能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例，且能放出空间色不均现象较少的红蓝混色光的植物栽培用LED光源。
为解决上述问题，本发明的植物工厂的特征在于具备上述的植物栽培用LED光源。
通过上述发明，能提供一种具备了无需增大设置面积便能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例的植物栽培用LED光源的植物工厂。
〔发明效果〕
如上所述，在本发明的发光装置中，具备发出第1短波长域光的至少1个第1LED芯片以及包覆所述第1LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，所述第1短波长域光与植物或藻类经光合作用进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的第1吸收峰波长相对应；并且，所述含荧光体的封装树脂中的荧光体通过吸收所述第1LED芯片射出的第1短波长域光而发出长波长域光，其中，所述长波长域光与所述多种吸收峰波长当中的、相比于所述第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长相对应。
另外，如上所述，本发明的植物栽培用LED光源具备：至少1个蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；红荧光体，该红荧光体通过吸收所述蓝光LED芯片射出的激励光而发出发光波长落在波长620～700nm的范围内的光，从而与叶绿素的红光域吸收峰相对应；树脂层，该树脂层中分散有所述红荧光体，且包覆所述至少1个蓝光LED芯片。
如上所述，本发明的植物工厂具备上述的植物栽培用LED光源。
因此本发明的效果在于：能提供一种既无需增大设置面积又能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例的发光装置、植物栽培用LED光源、以及植物工厂。
附图说明
图1的(a)、(b)表示本发明的植物栽培用LED光源的一个实施方式，是基板型植物栽培用LED光源的结构的截面图。
图2的(a)是上述基板型植物栽培用LED光源中尚未形成有树脂层前的结构的俯视图，(b)是上述基板型植物栽培用LED光源中形成了树脂层后的结构的俯视图。
图3的(a)是上述植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.05时的发光光谱的坐标图，(b)是上述植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.10时的发光光谱的坐标图。
图4的(a)是上述植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.15时的发光光谱的坐标图，(b)是上述植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.20时的发光光谱的坐标图。
图5是表达叶绿素吸光光谱、以及本实施方式的LED光源的运用例的图。
图6是上述LED光源的温度特性与现有LED光源进行比较时的坐标图。
图7的(a)、(b)是供照明的植物栽培用LED光源的结构的俯视图，(c)是上述植物栽培用LED光源的发光光谱的坐标图。
图8是将上述植物栽培用LED光源运用在植物工厂中的运用例的说明图。
图9的(a)是炮弹型植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.05时的结构的截面图，(b)是炮弹型植物栽培用LED光源中的调配比取为树脂∶红荧光体＝1∶0.20时的结构的截面图。
图10的(a)表示本发明的植物栽培用LED光源的另一实施方式，是基板型植物栽培用LED光源的结构的截面图，(b)是上述基板型植物栽培用LED光源中尚未形成有树脂层前的结构的俯视图。
图11是现有植物栽培用LED光源的结构图。
图12是现有的另一植物栽培用LED光源的结构图。
[附图标记说明]
1   陶瓷基板(基板)
2   蓝光LED芯片(供叶绿素b用的蓝光LED芯片、第1LED芯片)
3   竖立壁
7   树脂层(含荧光体的封装树脂)
7a  树脂
7b  红荧光体(荧光体)
7c  绿荧光体
10  基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
10A 基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
10B 基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
10C 基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
10D 基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
20  照明用LED光源
30  植物工厂
40  炮弹型LED灯(植物栽培用LED光源)
40A 炮弹型LED灯(植物栽培用LED光源)
40D 炮弹型LED灯(植物栽培用LED光源)
41  支架引脚杯(支架杯)
42  阳极引脚框(阳极引脚)
43  阴极引脚框(阴极引脚)
44  封装树脂
50  基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
52  蓝光LED芯片(供叶绿素a用的蓝光LED芯片)
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，根据图1～图8来说明本发明的一个实施方式。
(植物栽培用LED光源的结构)
首先，根据图2的(a)、(b)来说明本实施方式的植物栽培用LED光源的结构。图2的(a)是尚未注入含红光荧光体的树脂之前的植物栽培用LED光源的俯视图，图2的(b)是注入了含红光荧光体的树脂之后的植物栽培用LED光源的俯视图。
基板型LED光源10是本实施方式的植物栽培用LED光源，如图2的(a)所示，作为基板的陶瓷基板1上装载有多个蓝光LED芯片2，在这些蓝光LED芯片2的周围设有由树脂构成的竖立壁3。
本实施方式中，例如每3个蓝光LED芯片2构成串联电连接的横队列，且两个相邻纵队列之间的蓝光LED芯片2构成并联电连接。如此，8个横队列构成并联，共计有24个蓝光LED芯片2。在本发明中，蓝光LED芯片2的个数并不限于是多个，也可以是1个。另外，采用多个时，也并不限于是24个。采用多个时，其排列方式也无限定。电连接的方法也不限于是上述连接方式。
在竖立壁3的内侧，上述各蓝光LED芯片2分别通过导电性引线5而与设置在各列蓝光LED芯片2两侧的布线图案4a和布线图案4b相连。布线图案4a和布线图案4b各自与陶瓷基板1上的装载在竖立壁3外侧的阴极电极岸6a和阳极电极岸6b相连。
另外，如图2的(b)所示，在本实施方式的基板型LED光源10中，在竖立壁3的内侧充填设有从上述多个蓝光LED芯片2的顶侧包覆这些蓝光LED芯片2的树脂层7。该树脂层7中混合分散有红荧光体。
本实施方式的蓝光LED芯片2发出与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应的、波长为400nm～480nm的第1光。另外，红荧光体7b吸收蓝光LED芯片2发出的光，从而发出与叶绿素的红光域吸收峰相对应的、发光峰波长落在620nm～700nm的第2光。
蓝光LED芯片2可以不但发出与蓝光域吸收峰相对应的波长为400nm～480nm的第1光，还输出包括紫外光在内的蓝紫外光域的光。
(蓝光域与红光域间的光量比例的调整)
以下根据图1的(a)、(b)以及图3，对本实施方式的基板型LED光源10中蓝光域与红光域间的光量比例的调整方法进行说明。图1的(a)、(b)是，红荧光体与硅酮树脂之间的调配比互不相同的基板型LED光源10(10A)、10(10D)的结构的截面图。
如图1的(a)所示，红荧光体7b包含在树脂7a中，从而构成了本实施方式的基板型LED光源10中的树脂层7，其中，该树脂7a包括硅酮树脂。因此，通过改变红荧光体7b相对于树脂7a的占量比，便能射出波长互异的光。
例如，将CaAlSiN3:Eu用作红荧光体7b时，如上所述，蓝光LED芯片2射出发光峰落在波长400～480nm范围内的光。由此，射出波长为400～480nm的第1光、以及波长为620～700nm的第2光。在此，CaAlSiN3:Eu是以2价铕(Eu)为激励材料的氮化物红荧光体，其是一种温度特性稳定且具有高发光效率的荧光体。
具体为，当采用图1的(a)所示的、调配比取为树脂7a∶红荧光体7b＝1∶0.05的基板型LED光源10A时，如图3的(a)所示，可获得在发光峰波长440nm处具有发光强度1.0，且在发光峰波长640nm处具有发光强度0.3的光谱。另外，当采用调配比取为树脂7a∶红荧光体7b＝1∶0.10的基板型LED光源10B时，如图3的(b)所示，可获得在发光峰波长440nm处具有发光强度1.0，且在发光峰波长640nm处具有发光强度0.8的光谱。
此外，当采用调配比取为树脂7a∶红荧光体7b＝1∶0.15的基板型LED光源10C时，如图4的(a)所示，可获得在发光峰波长440nm处具有发光强度0.56，且在发光峰波长640nm处具有发光强度1.0的光谱。
当采用图1的(b)所示的、调配比取为树脂7a∶红荧光体7b＝1∶0.20的基板型LED光源10D时，如图4的(b)所示，可获得在发光峰波长440nm处具有发光强度0.4，且在发光峰波长640nm处具有发光强度1.0的光谱。
像这样，通过改变树脂7a与红荧光体7b之间的调配比，便能容易地调整蓝光域与红光域之间的光量比例。
(植物生长上所需的光的波长)
以下，根据图5说明一下在植物生长上需要照射何种波长的光即可。图5是表达叶绿素吸光特性、以及本实施方式的基板型LED光源10的光谱的图。
首先，植物光合作用中起到核心作用的叶绿素(chlorophyll)并非吸收所有波长的光，而是如图5所示那样，在红光波长660nm附近和蓝光波长450nm附近才明确表现出吸收峰。出于这一理由，光合作用的波长特性为：在660nm附近具有第一吸收峰，且在450nm附近具有第二吸收峰。
因此，当植物长出叶子而进入光合作用活跃的栽培阶段时，含红光和蓝光这两方光成分的光便有利于植物的生育。
另一方面，450nm附近的蓝光还影响到植物内被称之为高能源反应体系的光反应体系，因此450nm附近的蓝光是植物健康生长形态上所不可缺的因素。因此蓝光成分在发芽、育苗阶段的重要性便增大。
对此，就本实施方式的基板型LED光源10而言，见图5便可知本实施方式的基板型LED光源10A与叶绿素的蓝光域吸收带相匹配，且本实施方式中的基板型LED光源10D与叶绿素的红光域吸收带相匹配。
像这样，可知在本实施方式的基板型LED光源10中，仅通过改变树脂7a与红荧光体7b间的调配比，便能容易地与叶绿素的吸光特性形成匹配。
在此一提的是，光学领域中，人们例如将光量子束密度用作光量单位。所谓光量子束密度是指：阳光照射到某物质上时，1秒钟内照射的光子数除以该物质的受光面积而得的值。然而将光量子束密度用作光量单位时，由于是以光子的数量来进行度量的，因此无论到来的是红外光还是紫外光，均计为1个光子。另一方面，在光化学反应中，只有当色素所能吸收的光子到来时，才引起化学反应。以植物为例而言，叶绿素不吸收的光无论来多少，均与不存在该光的情况无差异。因此，在涉及光合作用的技术领域中，仅对叶绿素所能吸收的400nm～700nm波长域下的、光合作用有效光量子束密度或光合作用光量子束进行定义。所谓光合作用光量子束是指：光合作用有效光量子束密度(PPFD；photosyntheticphoton flux density：光合作用光通量密度)乘以光照射面积而得的值。该值并非单纯是用红光域及蓝光域内的叶绿素吸收峰波长能量来表达的值，为了求得植物生长上所需的光强度，其还以光子量的方式表达了与红光域及蓝光域的各吸收光谱相对应的能量(即光合作用上所需的能量)。另外，光合作用光量子束能根据LED光源的光谱特性、以及各波长的光的单个光子能量来求得。
因此，若用光合作用光量子束来对基板型LED光源10加以表达，则在图3的(a)所示的基板型LED光源10A中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束为1μmol/s，而波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束为1.3μmol/s。在此，该光合作用光量子束的值是根据图中波长400nm～480nm的坐标域面积、以及图中波长620nm～700nm的坐标域面积来求出的。若用比率来进行表达，则波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶1.3。
另外，在图4的(a)所示的基板型LED光源10D中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束为0.2μmol/s，而波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束为2.0μmol/s。若用比率来进行表达，则波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶10。
在图3的(b)所示的基板型LED光源10B中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶3.5。另外，在图4的(b)所示的基板型LED光源10C中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶7.5。
因此，在本实施方式中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比落在1∶1.3～1∶10的范围内。其结果是，能实现一种适于植物的发芽、育苗以及栽培的基板型LED光源10。
具体为，若是以在发芽棚或育苗棚中设置LED光源为目的，则优选采用：波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比落在1∶1.3～1∶3.5的范围内的基板型LED光源10A、10B。如此便能实现一种适于植物的发芽、育苗的基板型LED光源10A、10B。
另外，若是以在栽培棚中设置LED光源为目的，则优选采用：波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比落在1∶7.5～1∶10的范围内的基板型LED光源10C、10D。如此便能实现一种适于植物栽培的基板型LED光源10C、10D。
图6表示了本实施方式的基板型LED光源10以及现有的植物栽培用单色红光LED的、相对总光通量与温度特性之间的关系。在图6中，横轴表示所装载的芯片的交界(junction)温度，纵轴表示相对总光通量值。如图6所示可知，基板型LED光源10(图6中用实线表达)与现有的植物栽培用单色红光LED(图6中用虚线表达)相比，两者在高温区域内相差了约10％的温度特性。该差异的原因在于红光LED的温度特性较差的缘故。对此，本实施方式的基板型LED光源10中采用了红荧光体7b来代替红光LED，因此温度特性有所提高。更进一步而言，基板型LED光源10以及后述的炮弹型LED灯40能够良好地与叶绿素吸光特性下的吸光峰相匹配。
(红荧光体的材质)
在上述的说明中，将CaAlSiN3:Eu用作了本实施方式的基板型LED光源10中的红荧光体7b，但并不仅限定于此。例如也能采用(Sr，Ca)AlSiN3:Eu。该(Sr，Ca)AlSiN3:Eu是将CaAlSiN3:Eu中的一部分Ca置换成Sr，从而使发光峰波长偏移向短波长域的荧光体，其与CaAlSiN3:Eu同样，是温度特性稳定且具有高发光效率的荧光体。
具体而言，尤其是对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物，优选将CaAlSiN3:Eu(发光峰处于650～660nm)用作红荧光体7b。另外，对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物，优选将发光峰(620～630nm)处在短波长侧的(Sr，Ca)AlSiN3:Eu用作红荧光体7b。
另外，作为红荧光体7b，还能采用3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、LiEuW2O8、(Y，Gd，Eu)2O3、(Y，Gd，Eu)2BO3、及/或YVO4:Eu、CaS:(Eu，Ce，K)。
当然，毫无疑问也可并用2种以上的荧光体来作为红荧光体7b，例如并用CaAlSiN3:Eu和(Sr，Ca)AlSiN3:Eu等。这利于栽培叶绿素a含量和叶绿素b含量各占一半的植物。
另外，针对叶绿素在蓝光域的吸光特性，也可适当选择蓝光LED芯片2，以使蓝光LED芯片2的发光峰波长与叶绿素a及叶绿素b的吸收峰相匹配。例如，对于叶绿素a含量较高的植物，优选使用在430～440nm范围内具有发光峰的蓝光LED芯片2(类型I)。而对于叶绿素b含量较高的植物，优选使用在450～460nm范围内具有发光峰的蓝光LED芯片2(类型II)。
此外，也可以将分别与叶绿素a及叶绿素b相配的类型的蓝光LED芯片2、和红荧光体7b进行组合来用在基板型LED光源10中。例如，可以将类型I的蓝光LED芯片2与包括CaAlSiN3:Eu的红荧光体7b加以组合，或将类型II的蓝光LED芯片2与包括(Sr，Ca)AlSiN3:Eu的红荧光体7b加以组合等，如此能实现具有各种组合方式的基板型LED光源10。
此时，就各组合方式来适当地调整树脂7a与荧光体7b之间的调配比，以达到期望的光量比例。
(人工作上所需的基板型LED光源(照明用LED光源)的结构)
虽然上述基板型LED光源10是植物栽培用LED光源，但也能容易地将该基板型LED光源10改为人工作上所需的照明用LED光源20。
即，如图7的(a)、(b)、(c)所示，在上述基板型LED光源10的结构基础上，对从多个蓝光LED芯片2的顶侧来包覆这些蓝光LED芯片2的树脂层7加以变形，也就是在树脂7a中不仅混合分散有红荧光体7b，还追加分散有绿荧光体7c。
具体为，在照明用LED光源20中，陶瓷基板1上装载有多个蓝光LED芯片2，在这些蓝光LED芯片2的周围设有竖立壁3。
在本实施方式中，例如每12个蓝光LED芯片2构成1个串联队列，且13个串联队列构成并联，共计有156个蓝光LED芯片2。在本发明中，蓝光LED芯片2的个数并不限于是多个，也可以是1个。另外，采用多个时，也并不限于是156个。且采用多个时，其排列方式也无限定。
在竖立壁3的内侧，上述各蓝光LED芯片2分别通过导电性引线5，而与设置在各列LED芯片2两侧的布线图案4a和布线图案4b电连接。布线图案4a和布线图案4b分别与陶瓷基板1上的装载在竖立壁3外侧的阴极电极岸6a和阳极电极岸6b电连接。
另外，如图7的(b)所示，在本实施方式的照明用LED光源20中，在竖立壁3的内侧充填设有从上述多个蓝光LED芯片2的顶侧包覆这些蓝光LED芯片2的树脂层7。在包括硅酮树脂的树脂7a中混合分散有红荧光体7b和绿荧光体7c，由此构成了树脂层7。
在此，在照明用LED光源20中，例如树脂7a、红荧光体7b以及绿荧光体7c彼此间的调配比例为1∶0.01∶0.10。采用该调配比时，可获得图7的(c)所示的发光光谱。根据图7的(c)所示的发光光谱，可知人最能感到明亮的波长550nm附近的光量有所增加。因此，可见照明用LED光源20能有效地用作供人工作的照明光源。
(在植物工厂中的运用)
接着，根据图8，对本实施方式的基板型LED光源10在植物工厂中的运用例进行说明。图8是使用有本实施方式的基板型LED光源10以及照明用LED光源20的植物工厂30的例图。
如图8所示，在本实施方式的植物工厂30中，对发芽棚例如设置1300个基板型LED光源10A。另外，对育苗棚设置4600个基板型LED光源10A。此外，对栽培棚设置17000个基板型LED光源10D。另外，在出货室中，由于人要在此进行操作，因此设置370个照明用LED光源20。
如上所述，本实施方式的发光装置具备：作为第1LED芯片的至少1个蓝光LED芯片2、以及作为含荧光体的封装树脂的用以包覆蓝光LED芯片2的树脂层7，其中，第1LED芯片发出波长为400～480nm且与第1吸收峰波长相对应的第1短波长域光，该第1吸收峰波长是植物经光合作用来进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的叶绿素蓝光域吸收峰波长；并且，树脂层7中所含的红荧光体7b通过吸收蓝光LED芯片2射出的第1短波长域光，而发出多种吸收峰波长当中的、波长为620～700nm且与叶绿素红光域吸收峰波长相对应的长波长域光，其中，该叶绿素红光域吸收峰波长是较上述第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长。
也就是说，进行光合作用的植物在其生育上大多需要吸收：在相对性短波长域具有第1吸收峰波长，且在长波长域具有大于第1吸收峰波长的吸收峰波长的光。对此，本实施方式中具备了：至少1个蓝光LED芯片2，该蓝光LED芯片2发出与第1吸收峰波长相对应的第1短波长域光；树脂层7，其用以包覆该蓝光LED芯片2。树脂层7中所含的红荧光体7b发出长波长域光，该长波长域光与处在长波长域而大于第1吸收峰波长的吸收峰波长相对应。
其结果是，无需独立地使用蓝光LED芯片和红光LED芯片这2种LED芯片，便能通过单独一种的蓝光LED芯片来发出与植物等生物的生长上所需的、叶绿素等的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰相对应的光。因此设置面积不会增大。在该结构中，由于红荧光体是分散在树脂层中的，因此能以给定的调配比而在树脂中分散红荧光体，从而能按照该调配比来改变蓝光域的光量以及红光域的光量。
因此，能提供一种既无需增大设置面积，又能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例，且能放出空间色不均现象较少的红蓝混色光的发光装置。
另外，本实施方式的植物栽培用LED光源中设有：至少1个蓝光LED芯片2，该蓝光LED芯片2在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；红荧光体7b，该红荧光体7b通过来自蓝光LED芯片2的激励光而发出发光峰落在波长620nm～700nm内的光，从而与叶绿素的红光域吸收峰相对应；树脂层7，该树脂层7内分散有红荧光体7b，且包覆上述至少1个蓝光LED芯片2。
根据上述方案，植物栽培用LED光源包含：至少1个蓝光LED芯片2、以及包覆该蓝光LED芯片2且内部分散有红荧光体7b的树脂层7。在该方案中，能够用蓝光LED芯片2来发出波长为400～480nm范围、且与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应的光。并且，红荧光体7b通过吸收蓝光LED芯片2射出的激励光，而发出在波长620nm～700nm的范围内拥有与叶绿素的红光域吸收峰相对应的发光峰的光。
其结果是，无需使用独立的蓝光LED芯片2和独立的红光LED芯片这2种LED芯片，就能通过单独一种的蓝光LED芯片2来发出与植物生长上所需的、叶绿素的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰相对应的光。因此设置面积不会增大。在该结构中，由于红荧光体7b是分散在树脂层中的，因此能按照给定的调配比而在树脂中分散红荧光体7b，从而能通过该调配比来改变蓝光域的光量以及红光域的光量。
因此，能提供一种既无需增大设置面积，又能以简单的结构而容易地调整蓝光域和红光域之间的光量比例，且能放出空间色不均现象较少的红蓝混色光的植物栽培用LED光源。
另外，在本实施方式的基板型LED光源10中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比优选落在1∶1.3～1∶10的范围内。其结果是，能实现一种适于植物的发芽、育苗以及栽培的基板型LED光源10。
另外，在本实施方式的基板型LED光源10中，树脂层7中的树脂7a与红荧光体7b间的调配比优选落在1∶0.05～1∶0.20的范围内。其结果是，能实现一种适于植物的发芽、育苗以及栽培的基板型LED光源10。
另外，若是以在发芽棚或育苗棚中设置本实施方式的基板型LED光源10为目的，则该基板型LED光源10的树脂层7中的树脂7a与红荧光体7b间的调配比优选落在1∶0.05～1∶0.10的范围内。
植物光合作用中起到核心作用的叶绿素(chlorophyll)并非吸收所有波长的光，而是在红光波长660nm附近和蓝光波长450nm附近才明确表现出吸收峰。出于这一理由，光合作用的波长特性为：在660nm附近具有第一吸收峰，且在450nm附近具有第二吸收峰。也就是说，当植物长出叶子而进入光合作用活跃的栽培阶段时，含红光和蓝光这两方光成分的光便有利于植物的生育。另一方面，450nm附近的蓝光还影响到植物内被称之为高能源反应体系的光反应体系，因此450nm附近的蓝光是植物健康生长形态上所不可缺的因素。因此蓝光成分在发芽、育苗阶段的重要性便增大。
出于以上理论，在本实施方式中，树脂层7内的树脂7a与红荧光体7b间的调配比为1∶0.05～1∶0.10。通过采用该调配比，能提供一种可容易地射出含在植物发芽、育苗阶段的健康生长形态上所不可缺的蓝光成分的光的基板型LED光源10。
另外，若是以在栽培棚中设置本实施方式的基板型LED光源10为目的，则该基板型LED光源10的树脂层7中的树脂7a与红荧光体7b间的调配比为1∶0.15～1∶0.20。由此，对于植物长出叶子而光合作用较活跃的栽培阶段，能提供一种可容易地射出含蓝光和红光这两方光成分的光的基板型LED光源10。
另外，若是以在发芽棚或育苗棚中设置本实施方式的基板型LED光源10为目的，则在该基板型LED光源10中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比优选为1∶1.3～1∶3.5。由此，能实现一种适于植物的发芽、育苗的基板型LED光源10。
另外，若是以在栽培棚中设置本实施方式的基板型LED光源10为目的，则在该基板型LED光源10中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比优选为1∶7.5～1∶10。由此，能实现一种适于植物栽培的基板型LED光源10。
另外，对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，本实施方式的基板型LED光源10中的红荧光体7b优选包括CaAlSiN3:Eu系成分。
植物中具有叶绿素a和叶绿素b。而叶绿素a和叶绿素b各自的吸光特性互不相同。具体为，就红光域而言，叶绿素a在650～660nm的范围内拥有吸收峰，而叶绿素b在620～630nm的范围内拥有吸收峰。
对此，在本实施方式中，对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，红荧光体7b包括CaAlSiN3:Eu系成分。即，具有CaAlSiN3:Eu系成分的红荧光体能够射出在650～660nm波长范围内具有发光峰的光。
因此，对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，优选使用具有CaAlSiN3:Eu系成分的红荧光体7b。
另外，对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物的栽培，本实施方式的基板型LED光源10中的红荧光体7b优选包括(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分。
叶绿素b在620～630nm的红光域内拥有吸收峰。而具有(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分的红荧光体能够射出在620～630nm的波长范围内具有发光峰的光。
因此，对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物的栽培，优选使用具有(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分的红荧光体7b。
另外，在本实施方式的基板型LED光源10中，陶瓷基板1上装载有多个蓝光LED芯片2，这些蓝光LED芯片2的周围设有竖立壁3，且在竖立壁3的内侧充填有树脂7a，该树脂7a中分散有红荧光体7b。
如此，便能实现所谓的基板型LED光源10。在该结构中，1个基板型LED光源10中采用了多个蓝光LED芯片2，因此能通过1个基板型LED光源10来射出大光量的光。此外，由于使用分散在树脂7a内的红荧光体7b来代替红光LED芯片，所以能大幅缩减掉与多个蓝光LED芯片2相对应的多个红光LED芯片的设置面积。
因此，能通过1个基板型LED光源10，以较少的设置面积来射出大光量的光。
另外，本实施方式的基板型LED光源10射出波长为400～480nm的第1光、以及波长为620～700nm的第2光。
由此，能通过1个基板型LED光源10来满足植物生育上所需的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰这两方。像这样，通过采用单个基板型LED光源10，能缩小基板型LED光源10的设置面积，从而能提供信赖性高、适于用在植物工厂等中的光源。
另外，在本实施方式的基板型LED光源10中，第1光是蓝光LED芯片2发出的光，第2光是红荧光体7b发出的光。即，基板型LED光源10中，是在发光部附近生成出叶绿素吸光特性中的光吸收峰的。因此，来自基板型LED光源10的第1光和第2光进行的是均匀照射。即，在基板型LED光源10中，是在发光部附近生成出叶绿素吸光特性中的光吸收峰的。因此来自基板型LED光源10的第1光和第2光进行的是均匀照射。
具体为，蓝光LED芯片2射出的第1光的一部分被红荧光体7b吸收，于是红荧光体7b射出第2光，第1光的剩余一部分因红荧光体7b而进行散射。由于红荧光体7b所包括的每个荧光体均是点光源，因此蓝光或红光进行均匀发光。
其结果是，能通过1个基板型LED光源10来满足植物生育上所需的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰这两方。像这样，通过采用单个基板型LED光源10，能缩小基板型LED光源10的设置面积，从而能提供信赖性高、适于用在植物工厂等中的光源。
另外，本实施方式的植物工厂30具备有：上述基板型LED光源10A及/或基板型LED光源10B；以及，基板型LED光源10C及/或基板型LED光源10D。
因此，能实现一种具备有既无需增大设置面积又能通过简单结构来容易地调整蓝光域与红光域间光量比例的基板型LED光源10的植物工厂30。
本发明并不限于上述实施方式，能在本发明的范围内进行各种变更。
例如，虽然图1的(a)、(b)所示的陶瓷基板1的背面上未设有任何部件，但并不限定于此。例如也可在基板型LED光源10的兼作散热板的陶瓷基板1的背面侧，也就是在装载有蓝光LED芯片2的面的反向侧，安设带有鳍板的散热器。如此便能在植物工厂的室内，利用气流且借助带有鳍板的散热器来冷却陶瓷基板1。此时，带有鳍板的散热器的开口部方向优选与气流方向相同。
另外，也可以在陶瓷基板1的背面设置使液态培养液进行循环的管。由此便能较好地冷却基板型LED光源10，从而能稳定照射与叶绿素吸光特性中的光吸收峰相匹配的第1光和第2光。
像这样，在本实施方式的基板型LED光源10中，优选在陶瓷基板1的背面设有作为冷却单元的带鳍板的散热器。
由此能对变得高温的蓝光LED芯片2进行冷却。
〔实施方式2〕
以下，根据图9来说明本发明的其他实施方式。本实施方式中所述结构以外的结构，均与上述实施方式1相同。另外，为了便于说明，对于与上述实施方式1的图示部件具有同样功能的部件，赋予同一标记并省略其说明。
在上述实施方式1所说明的基板型LED光源10以及照明用LED光源20中，陶瓷基板1上装载了至少1个以上的蓝光LED芯片2。而如图9的(a)、(b)所示，本实施方式的植物栽培用LED光源的不同之处在于其形状为通常的炮弹型。
在此，根据图9的(a)、(b)来说明本实施方式的植物栽培用LED光源的结构。图9的(a)、(b)是炮弹型LED灯的结构的截面示意图。
如图9的(a)、(b)所示，本实施方式的作为植物栽培用LED光源的炮弹型LED灯40包含：粘接在作为支架杯的支架引脚杯41内的蓝光LED芯片2；包含树脂7a和红荧光体7b的树脂层7，其中树脂7a包括硅酮树脂；导电性引线5，其用作导线；阳极引脚框42，其用作阳极引脚；阴极引脚框43，其用作阴极引脚；包括环氧树脂的封装树脂44，其形成为炮弹型，且从全体上封装除上述阳极引脚框42及阴极引脚框43的头端以外的部分。作为红荧光体7b，例如可以采用CaAlSiN3:Eu。
在制造上述炮弹型LED灯40时，首先在支架引脚杯41内粘接蓝光LED芯片2；接着，通过导电性引线5，将蓝光LED芯片2与无图示的支架引脚导通，还将蓝光LED芯片2与无图示的内部引脚导通；其后，将红荧光体7b混合、分散到树脂7a中，然后将它们注入支架引脚杯41内，由此形成树脂层7，结果是蓝光LED芯片2被树脂层7包覆、固定；最后，用包括环氧树脂的封装树脂44即铸模材，从全体上进行包覆、保护。
在上述炮弹型LED灯40中，蓝光LED芯片2发出波长为400nm～480nm的第1光。该第1光与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应。另一方面，红荧光体7b通过吸收蓝光LED芯片2射出的光，而发出发光峰落在波长620nm～700nm范围内的第2光。该第2光与叶绿素的红光域吸收峰相对应。
图9的(a)所示的本实施方式的炮弹型LED灯40是树脂7a与红荧光体7b间的调配比取为1∶0.05的炮弹型LED灯40A，其与实施方式1的基板型LED光源10A同样，发出如图3的(a)所示的光谱。因此，炮弹型LED灯40A与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应，从而优选供进行发芽、育苗。但并不限定于此，也可以采用树脂7a与红荧光体7b间的调配比取为1∶0.10～1∶0.15的炮弹型LED灯40。
另一方面，图9的(b)所示的炮弹型LED灯40是，树脂7a与红荧光体7b间的调配比取为1∶0.20的炮弹型LED灯40D，其与实施方式1的基板型LED光源10D同样，发出如图4的(b)所示的光谱。因此，炮弹型LED灯40D与叶绿素的红光域吸收峰相对应，从而优选供进行栽培。
此类炮弹型LED灯40用来安装在难以对实施方式1所述的在陶瓷基板1上装载有蓝光LED芯片2的基板型LED光源10进行安装的场所。由于难以安装基板型LED光源10的场所较少，因此也可以并用实施方式1的基板型LED光源10和实施方式2的炮弹型LED灯40。
最后，在表1中，对实施方式1的基板型LED光源10、实施方式2的炮弹型LED灯40、以及现有的红光炮弹型LED灯与蓝光炮弹型LED灯的组合方案进行比较。
[表1]
Figure BDA00003204924100201
如表1所示可知，与现有红光炮弹型LED灯和蓝光炮弹型LED灯的组合例相比，实施方式1的基板型LED光源10以及实施方式2的炮弹型LED灯40在信赖性、成本、特性、设置面积、寿命这些方面上均很优异。
具体而言，关于设置面积，若将现有的红光炮弹型LED灯和蓝光炮弹型LED灯的组合例的设置面积设为1，那么炮弹型LED灯40的设置面积为1/3，基板型LED光源10及照明用LED光源20的设置面积为1/6。因此，本发明实施方式中的基板型LED光源10、照明用LED光源20、以及炮弹型LED灯40具有设置面积小的特征。
另外，关于成本，本发明实施方式中的基板型LED光源10、照明用LED光源20、以及炮弹型LED灯40与现有技术相比，明显具有低成本的优点。
再之，基板型LED光源10以及照明用LED光源20的寿命为3～4万小时，其毫无疑问比电热型灯(灯泡)的寿命长，并且是荧光灯寿命的十倍以上。
如上所述，本实施方式的作为植物栽培用LED光源的炮弹型LED灯40具备：阴极引脚框43；支架引脚杯41，其与阴极引脚框43相连；装载在支架引脚杯41内的至少1个蓝光LED芯片2；阳极引脚框42，其介由导电性引线5而与装载在支架引脚杯41内的蓝光LED芯片2相连；树脂层7，其内部分散有红荧光体7b，且以包覆蓝光LED芯片2的方式充填在支架引脚杯41内；封装树脂44，其按照使阴极引脚框43的头端以及阳极引脚框42的头端露出的方式，将支架引脚杯41整体封装成炮弹状。
由此，能实现所谓的炮弹型LED灯40。该炮弹型LED灯40由于设置面积较小而适于在植物栽培中进行点照射。
〔实施方式3〕
以下，根据图10来说明本发明的其他实施方式。本实施方式中所述结构以外的结构，均与上述实施方式1及实施方式2相同。另外，为了便于说明，对于与上述实施方式1及实施方式2的图示部件具有同样功能的部件，赋予同一标记并省略其说明。
在上述实施方式1所说明的基板型LED光源10、以及上述实施方式2所说明的炮弹型LED灯40中，为了与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应而设有在波长400～480nm范围内拥有发光峰的至少1个蓝光LED芯片。
而本实施方式的植物栽培用LED光源的不同之处在于蓝光LED芯片包括：至少1个供叶绿素a用的蓝光LED芯片，其为了与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～450nm的范围内拥有发光峰；至少1个供叶绿素b用的蓝光LED芯片，其为了与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～480nm的范围内拥有发光峰。
即，如图10的(a)所示，在本实施方式的作为植物栽培用LED光源的基板型LED光源50中，在作为基板的陶瓷基板1上装载有多个蓝光LED芯片2和蓝光LED芯片52，在这些蓝光LED芯片的周围设有由树脂构成的竖立壁3。
如图10的(b)所示，在竖立壁3的内侧，上述各蓝光LED芯片2以及各蓝光LED芯片52分别通过导电性引线5而与设置在各列蓝光LED芯片2、52两侧的布线图案4a和布线图案4b相连。布线图案4a和布线图案4b各自与陶瓷基板1上的装载在竖立壁3外侧的阴极电极岸6a和阳极电极岸6b相连。
另外，如图10的(a)所示，在竖立壁3的内侧，充填设有从多个蓝光LED芯片2、52的顶侧包覆这些蓝光LED芯片的树脂层7。所充填的树脂7a中混合分散有红荧光体7b，由此构成树脂层7。
本实施方式的蓝光LED芯片2发出与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应且波长为400～480nm的、作为第1光的蓝光域长波长光。因此，蓝光域长波长用的蓝光LED芯片2，作为本发明的供叶绿素b用的蓝光LED芯片而发挥功能。
另一方面，本实施方式的蓝光LED芯片52发出与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应且波长为400～450nm的、作为第1光的蓝光域短波长光。因此，蓝光域短波长用的蓝光LED芯片52，作为本发明的供叶绿素a用的蓝光LED芯片而发挥功能。
另外，红荧光体7b通过吸收由蓝光LED芯片2及蓝光LED芯片52射出的光，而发出与叶绿素a及叶绿素b的红光域吸收峰相对应且发光峰落在波长620～700nm范围内的第2光。
植物中具有叶绿素a和叶绿素b。而叶绿素a和叶绿素b在蓝光域内的吸光特性互不相同。具体为，如上述实施方式1所述的图5所示，叶绿素a在蓝光域的400～450nm范围内拥有吸收峰，而叶绿素b在蓝光域的400～480nm范围内拥有吸收峰。
对此，在本实施方式的作为植物栽培用LED光源的基板型LED光源50中，蓝光LED芯片包括：作为供叶绿素a用的蓝光LED芯片的至少1个蓝光域短波长用蓝光LED芯片52，其为了与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～450nm的范围内拥有发光峰；作为供叶绿素b用的蓝光LED芯片的至少1个蓝光域长波长用蓝光LED芯片2，其为了与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～480nm的范围内拥有发光峰。
其结果是，能够提供一种更适于含叶绿素a及叶绿素b的植物的植物栽培用LED光源。
另外，在上述说明中，将基板型LED光源10经部分结构变更后而得的基板型LED光源50，作为植物栽培用LED光源来进行了说明。但本发明的植物栽培用LED光源并不限定于此，实施方式2中说明的炮弹型LED灯40经部分结构变更后而得的炮弹型LED灯也能适用作植物栽培用LED光源。
〔实施方式4〕
以下说明本发明的又一实施方式。本实施方式中所述结构以外的结构，均与上述实施方式1～实施方式3相同。另外，为了便于说明，对于与上述实施方式1～实施方式3的图示部件具有同样功能的部件，赋予同一标记并省略其说明。
在上述实施方式1～实施方式3中，对以需光照来进行光合作用和生育的植物为对象的植物栽培用LED光源，进行了说明。但本发明的发光装置并不限于用于植物，也能适用于需光照来进行光合作用和生育的藻类。因此，在本实施方式中，将对进行光合作用的藻类的运用例进行说明。
关于供进行光合作用的除叶绿素a、b以外的色素，有：叶绿素系的叶绿素c、细菌叶绿素a(835nm)；以及类胡萝卜素系的β胡萝卜素(446nm)、叶黄素、盐藻黄素(453nm)；以及藻胆素系的藻青素(612nm)、藻红素(540nm)等。其中括号内的数值是吸收峰时的波长。如上述的，细菌叶绿素在800nm以上的波长范围中具有吸收峰。
在此，各种藻类具体含以下的色素。
首先，硅藻类所含的主要色素为叶绿素a和盐藻黄素(453nm)。如上所述，上述叶绿素a在蓝光域的400～450nm范围内具有吸收峰，还在红光域的650～660nm范围内具有吸收峰。
因此，对于硅藻类，优选将发光装置设计成如下方案：具备作为第1LED芯片的至少1个蓝光系LED芯片、以及用以包覆该蓝光系LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，该蓝光系LED芯片发出与盐藻黄素的第1吸收峰波长453nm相对应的第1短波长域光，该第1吸收峰波长是硅藻类经光合作用来进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的吸收峰波长；并且，上述含荧光体的封装树脂中所含的作为荧光体的红荧光体通过吸收上述蓝光系LED芯片射出的第1短波长域光，而发出与上述多种吸收峰波长当中的、叶绿素a吸收峰波长650～660nm相对应的长波长域光，其中，叶绿素a的吸收峰波长650～660nm相比于第1吸收峰波长453nm而处在长波长域。通过该方案，能促进硅藻类的成长。
另外，对于硅藻类，还能将发光装置设计成如下方案：具备发出第2短波长域光的至少1个第2LED芯片，其中，该第2短波长域光与叶绿素a的第2吸收峰波长400～450nm相对应，该第2吸收峰波长是处在相对性短波长域但不同于盐藻黄素第1吸收峰波长453nm的吸收峰波长。通过该方案，更能促进硅藻类的成长。
接着，绿藻类所含的主要色素是叶绿素a、b和β胡萝卜素(446nm)。如上所述，叶绿素a在蓝光域的400～450nm范围内具有吸收峰，还在红光域的650～660nm范围内具有吸收峰。此外，叶绿素b在蓝光域的400～480nm范围内具有吸收峰，还在红光域的620～630nm范围内具有吸收峰。
因此，对于绿藻类，优选将发光装置设计成如下方案：具备作为第1LED芯片的至少1个蓝光系LED芯片、以及用以包覆该蓝光系LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，该蓝光系LED芯片发出与β胡萝卜素的第1吸收峰波长446nm相对应的第1短波长域光，该第1吸收峰波长是绿藻类经光合作用来进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的吸收峰波长；并且，上述含荧光体的封装树脂中所含的作为荧光体的红荧光体通过吸收上述蓝光系LED芯片射出的第1短波长域光，而发出与上述多种吸收峰波长当中的、叶绿素a吸收峰波长650～660nm以及叶绿素b吸收峰波长620～630nm相对应的长波长域光，其中，叶绿素a吸收峰波长650～660nm以及叶绿素b吸收峰波长620～630nm相比于第1吸收峰波长446nm而处在长波长域。通过该方案，能促进绿藻类的成长。
再之，蓝藻类所含的主要色素是叶绿素a和藻青素(612nm)。如上所述，叶绿素a在蓝光域的400～450nm范围内具有吸收峰。
因此，对于蓝藻类，优选将发光装置设计成如下方案：具备作为第1LED芯片的至少1个蓝光系LED芯片、以及用以包覆该蓝光系LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，该蓝光系LED芯片发出与叶绿素a的第1吸收峰波长400～450nm相对应的第1短波长域光，该第1吸收峰波长是蓝藻类经光合作用来进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的吸收峰波长；并且，上述含荧光体的封装树脂中所含的作为荧光体的红荧光体通过吸收上述蓝光系LED芯片射出的第1短波长域光，而发出与上述多种吸收峰波长当中的、藻青素吸收峰波长612nm相对应的长波长域光，其中，藻青素吸收峰波长612nm相比于第1吸收峰波长400～450nm而处在长波长域。通过该方案，能促进蓝藻类的成长。
上述方案中还能采用与红荧光体的吸收峰波长相匹配的蓝光LED芯片。
即，具备了作为第1LED芯片的至少1个第1蓝光系LED芯片、以及包覆该第1蓝光系LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，该第1蓝光系LED芯片发出与叶绿素a的处在相对性短波长域的第1吸收峰波长400～450nm相对应的第1短波长域光；上述含荧光体的封装树脂中所含的作为荧光体的第1红荧光体通过吸收上述第1蓝光系LED芯片射出的第1短波长域光，而发出与上述多种吸收峰波长当中的、叶绿素a的吸收峰波长650～660nm相对应的长波长域光，其中，叶绿素a的吸收峰波长650～660nm相比于第1吸收峰波长400～450nm而处于长波长域。
并且，设置作为第2LED芯片的第2蓝光系LED芯片，该第2蓝光系LED芯片发出与第2吸收峰波长相对应的第2短波长域光，该第2吸收峰波长是处在相对性短波长域但与叶绿素a的第1吸收峰波长400～450nm不同的吸收峰波长。
关于该第2蓝光系LED芯片，含荧光体的封装树脂中所含的作为荧光体的第2红荧光体通过吸收第2蓝光系LED芯片射出的第1短波长域光，而发出与上述多种吸收峰波长当中的、藻青素的吸收峰波长612nm相对应的长波长域光，其中，藻青素的吸收峰波长612nm相比于第1吸收峰波长400～450nm而处于长波长域。
由此，在使用发出第1短波长域光的第1蓝光系LED芯片以及第1红荧光体时，若无法发出与处在相对性长波长域的藻青素吸收峰波长612nm相对应的长波长域光，则可以使用发出第2短波长域光的第2蓝光系LED芯片，从而能通过第2红荧光体来发出与藻青素的吸收峰波长612nm相对应的长波长域光。
其结果是，针对藻青素，发光装置能射出红光波长域的发光强度更强的光。进而使蓝藻类得到良好发育。
上述的组合方法并不仅用于蓝藻类，也能用于其他生物的栽培、培育。
通过用上述的发光装置来向硅藻类、绿藻类、蓝藻类等藻类进行光照，便能促进硅藻类、绿藻类、蓝藻类等藻类的成长。
另外，无需使用独立的蓝光LED芯片和独立的红光LED芯片这2种LED芯片，便能通过单独一种的蓝光LED芯片来发出与藻类等生物生长上所需的叶绿素等的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰相对应的光。因此设置面积不会增大。在该结构中，由于红荧光体是分散在树脂层中的，因此能按照给定的调配比而在树脂中分散红荧光体，从而能按照该调配比来改变蓝光域的光量以及红光域的光量。
因此，能提供一种既无需增大设置面积，又能以简单结构来容易地调整蓝光域和红光域间的光量比例，且能放出空间色不均现象较少的红蓝混色光的发光装置。
另外，本实施方式的发光装置中能够具备发出与第2吸收峰波长相对应的第2短波长域光的至少1个第2LED芯片，其中，该第2吸收峰波长是多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域但不同于第1吸收峰波长的吸收峰波长。
其结果是，能提供一种即使相对性短波长域中存在第1吸收峰波长和第2吸收峰波长这两种吸收峰波长，也能恰当地促进藻类等生物的成长的发光装置。
本发明并不限于上述各实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更，适当地组合不同实施方式中各自记述的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
如上所述，在本发明的植物栽培用LED光源中，上述蓝光LED芯片能够包括：至少1个供叶绿素a用的蓝光LED芯片，其为了与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～450nm的范围内拥有发光峰；至少1个供叶绿素b用的蓝光LED芯片，其为了与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应，而在波长400～480nm的范围内拥有发光峰。
植物中具有叶绿素a和叶绿素b。而叶绿素a和叶绿素b在蓝光域内的吸光特性互不相同。具体为，叶绿素a在蓝光域的400～450nm范围内拥有吸收峰，而叶绿素b在蓝光域的400～480nm范围内拥有吸收峰。
对此，为了与叶绿素a及叶绿素b在蓝光域内的这2种吸光特性相对应，本发明中具备了：至少1个供叶绿素a用的蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～450nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应；至少1个供叶绿素b用的蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应。
其结果是，能够提供一种更适于含叶绿素a及叶绿素b的植物的植物栽培用LED光源。
在本发明的植物栽培用LED光源中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比优选为1∶1.3～1∶10。在此，所谓光合作用光量子束是指：光合作用有效光量子束密度(PPFD；photosynthetic photon flux density：光合作用光通量密度)乘以光照射面积而得的值。另外，所谓光量子束密度是指：阳光照射到某物质上时，1秒钟内照射的光子数除以该物质的受光面积而得的值。
涉及到光量子束密度时，通常是对光子数进行计数的，因此无论到来的是红外光还是紫外光，均计为1个光子。然而在光化学反应中，只有当色素所能吸收的光子到来时，才引起化学反应。以植物为例而言，叶绿素不吸收的光无论来多少，均与不存在该光的情况无差别。因此，在涉及光合作用的技术领域中，仅对叶绿素所能吸收的400nm～700nm波长域下的、光合作用有效光量子束密度或光合作用光量子束进行定义。
对此，在本发明中，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶1.3～1∶10。其结果是，能实现一种适于植物的发芽、育苗以及栽培的植物栽培用LED光源。
在本发明的植物栽培用LED光源中，上述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比优选为1∶0.05～1∶0.20。其结果是，能实现一种适于植物的发芽、育苗以及栽培的植物栽培用LED光源。
当本发明的植物栽培用LED光源需要设置给发芽棚或育苗棚时，上述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比优选为1∶0.05～1∶0.10。
植物光合作用中起到核心作用的叶绿素(chlorophyll)并非吸收所有波长的光，而是在红光波长660nm附近和蓝光波长450nm附近才明确表现出吸收峰。出于这一理由，光合作用的波长特性为：在660nm附近具有第一吸收峰，且在450nm附近具有第二吸收峰。也就是说，当植物长出叶子而进入光合作用活跃的栽培阶段时，含红光和蓝光这两方光成分的光便有利于植物的生育。另一方面，450nm附近的蓝光还影响到植物内被称之为高能源反应体系的光反应体系，因此450nm附近的蓝光是植物健康生长形态上所不可缺的因素。因此蓝光成分在发芽、育苗阶段的重要性便增大。
出于以上理论，在本发明中，上述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比为1∶0.05～1∶0.10。通过采用该调配比，能提供一种可容易地射出含有在植物发芽、育苗阶段的健康生长形态上所不可缺的蓝光成分的光的植物栽培用LED光源。
当本发明的植物栽培用LED光源需要设置给栽培棚时，树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比优选为1∶0.15～1∶0.20。
由此，对于植物长出叶子而光合作用较活跃的栽培阶段，能提供一种可容易地射出含蓝光和红光这两方光成分的光的植物栽培用LED光源。
当本发明的植物栽培用LED光源需要设置给发芽棚或育苗棚时，优选波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶1.3～1∶3.5。
由此，能实现一种适于植物的发芽、育苗的植物栽培用LED光源。
当本发明的植物栽培用LED光源需要设置给栽培棚时，优选波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶7.5～1∶10。
由此，能实现一种适于植物栽培的植物栽培用LED光源。
对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，本发明的植物栽培用LED光源中的上述红荧光体优选包括CaAlSiN3:Eu系成分。
植物中具有叶绿素a和叶绿素b。而叶绿素a和叶绿素b各自的吸光特性互不相同。具体为，就红光域而言，叶绿素a在650～660nm的范围内拥有吸收峰，而叶绿素b在620～630nm的范围内拥有吸收峰。
对此，在本发明中，对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，红荧光体包括CaAlSiN3:Eu系成分。即，具有CaAlSiN3:Eu系成分的红荧光体能够射出在650～660nm的波长范围内具有发光峰的光。
因此，对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，优选采用具有CaAlSiN3:Eu系成分的红荧光体。
对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物的栽培，本发明的植物栽培用LED光源中的上述红荧光体优选包括(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分。
就红光域而言，叶绿素b在620～630nm的范围内拥有吸收峰。而具有(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分的红荧光体能够射出在620～630nm的波长范围内具有发光峰的光。
因此，对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物的栽培，优选采用具有(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分的红荧光体。
在本发明的植物栽培用LED光源中，基板上装载有多个蓝光LED芯片，这些蓝光LED芯片的周围设有竖立壁，且在上述竖立壁的内侧充填有树脂，该树脂中分散有上述红荧光体。
如此，能实现所谓基板型的植物栽培用LED光源。在该结构中，1个植物栽培用LED光源中使用有多个蓝光LED芯片，因此能通过1个植物栽培用LED光源来射出大光量的光。此外，由于使用分散在树脂内的红荧光体来代替红光LED芯片，所以能大幅缩减掉与多个蓝光LED芯片相对应的多个红光LED芯片的设置面积。
因此，能通过1个植物栽培用LED光源，以较少的设置面积来射出大光量的光。
本发明的植物栽培用LED光源能够具备：阴极引脚；与上述阴极引脚相连的支架杯；装载在上述支架杯内的至少1个上述蓝光LED芯片；阳极引脚，其介由导线而与装载在上述支架杯内的蓝光LED芯片相连；充填在上述支架杯内的树脂层，该树脂层中分散有上述红荧光体，且该树脂层包覆上述蓝光LED芯片；封装树脂，其按照使上述阴极引脚的头端以及阳极引脚的头端露出的方式，将支架杯整体封装成炮弹状。
由此，能实现所谓炮弹型的植物栽培用LED光源。该炮弹型的植物栽培用LED光源由于设置面积较小而适于在植物栽培中进行点照射。
本发明的植物栽培用LED光源射出波长为400～480nm的第1光、以及波长为620～700nm的第2光。
由此，能通过1个植物栽培用LED光源来满足植物生育上所需的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰这两方。像这样，通过采用单个的植物栽培用LED光源，能缩小植物栽培用LED光源的设置面积，从而能提供一种信赖性高、适于用在植物工厂等中的光源。
本发明的植物栽培用LED光源射出从上述蓝光LED芯片发出的第1光、以及经上述蓝光LED芯片的激励而从红荧光体发出的第2光。
即，通过在用以包覆蓝光LED芯片的树脂中分散红光荧光体，使得蓝光LED芯片射出的第1光的一部分被红荧光体吸收，于是红荧光体射出第2光，第1光的剩余部分因红荧光体而进行散射。由于红荧光体所包括的每个荧光体都是点光源，因此蓝光或红光成为均匀光。
其结果是，能通过1个植物栽培用LED光源来满足植物生育上所需的蓝光域吸收峰和红光域吸收峰这两方。像这样，通过采用单个的植物栽培用LED光源，能缩小植物栽培用LED光源的设置面积，从而能提供一种信赖性高、适于用在植物工厂等中的光源。
本发明的植物栽培用LED光源中，优选在上述基板的背面设有冷却单元。
由此，能对变得高温的蓝光LED芯片进行冷却。
〔产业上的利用可能性〕
本发明适于用作发出在光合作用和生育上需光照的植物或藻类所能吸收的光的发光装置、植物栽培用LED光源以及植物工厂。

Claims (18)

1.一种发光装置，其特征在于：
具备发出第1短波长域光的至少1个第1LED芯片、以及包覆所述第1LED芯片的含荧光体的封装树脂，其中，所述第1短波长域光与植物或藻类经光合作用进行生育时所要吸收的光的多种吸收峰波长当中的、处在相对性短波长域的第1吸收峰波长相对应；
所述含荧光体的封装树脂中的荧光体通过吸收所述第1LED芯片射出的第1短波长域光而发出长波长域光，其中，所述长波长域光与所述多种吸收峰波长当中的、相比于所述第1吸收峰波长而处在长波长域的吸收峰波长相对应。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：
具备发出第2短波长域光的至少1个第2LED芯片，其中，所述第2短波长域光与所述多种吸收峰波长当中的、处在所述相对性短波长域但不同于所述第1吸收峰波长的第2吸收峰波长相对应。
3.一种植物栽培用LED光源，包含权利要求1所述的发光装置，
其特征在于具备：
至少1个蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；
红荧光体，该红荧光体通过吸收所述蓝光LED芯片射出的激励光而发出发光峰落在波长620～700nm的范围内的光，从而与叶绿素的红光域吸收峰相对应；
树脂层，该树脂层中分散有所述红荧光体，且包覆所述蓝光LED芯片。
4.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于，
所述蓝光LED芯片包括：
至少1个供叶绿素a用的蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～450nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素a的蓝光域吸收峰相对应；
至少1个供叶绿素b用的蓝光LED芯片，该蓝光LED芯片在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素b的蓝光域吸收峰相对应。
5.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶1.3～1∶10。
6.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
所述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比为1∶0.05～1∶0.20。
7.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
当该植物栽培用LED光源需要设置给发芽棚或育苗棚时，所述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比为1∶0.05～1∶0.10。
8.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
当该植物栽培用LED光源需要设置给栽培棚时，所述树脂层中的树脂与红荧光体间的调配比为1∶0.15～1∶0.20。
9.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
当该植物栽培用LED光源需要设置给发芽棚或育苗棚时，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶1.3～1∶3.5。
10.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
当该植物栽培用LED光源需要设置给栽培棚时，波长400nm～480nm的蓝光域的光合作用光量子束、与波长620nm～700nm的红光域的光合作用光量子束的比为1∶7.5～1∶10。
11.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
对于叶绿素a的含量高于叶绿素b的植物的栽培，所述红荧光体包括CaAlSiN3:Eu系成分。
12.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
对于叶绿素b的含量高于叶绿素a的植物的栽培，所述红荧光体包括(Sr，Ca)A1SiN3:Eu系成分。
13.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
基板上装载有多个蓝光LED芯片，这些蓝光LED芯片的周围设有竖立壁；
在所述竖立壁的内侧充填有树脂，该树脂中分散有所述红荧光体。
14.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于具备：
阴极引脚；
与所述阴极引脚相连的支架杯；
装载在所述支架杯内的至少1个所述蓝光LED芯片；
阳极引脚，其介由导线而与装载在所述支架杯内的蓝光LED芯片相连；
充填在所述支架杯内的树脂层，该树脂层中分散有所述红荧光体，且该树脂层包覆所述蓝光LED芯片；
封装树脂，其按照使所述阴极引脚的头端及阳极引脚的头端露出的方式，将支架杯整体封装成炮弹状。
15.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
射出波长为400～480nm的第1光、以及波长为620～700nm的第2光。
16.根据权利要求3所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
射出从所述蓝光LED芯片发出的第1光、以及经所述蓝光LED芯片的激励而从红荧光体发出的第2光。
17.根据权利要求13所述的植物栽培用LED光源，其特征在于：
在所述基板的背面设有冷却单元。
18.一种植物工厂，其特征在于具备：
权利要求9所述的植物栽培用LED光源、以及权利要求10所述的植物栽培用光源。
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