CN107546311B - 发光装置及植物栽培方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够促进植物的育成的发光装置及植物栽培方法。该发光装置具备在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的发光元件、和被来自上述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的范围具有至少一个发光峰波长的光的第一荧光体，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且4.0以下，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为0.7以上且13.0以下。

Description

发光装置及植物栽培方法
技术领域
本发明涉及发光装置及植物栽培方法。
背景技术
近年来，在发生气象变动、人为的环境破坏等所导致的环境变化中，为了使蔬菜的稳定供给成为可能，对提高蔬菜的生产效率、且能够调整生产的植物工场的期待提高。在能够人为地管理的植物工场，能够向市场稳定地供给清洁且安全的蔬菜，因此被期待作为新一代的产业。
完全从外部环境隔离、能够人为地控制的植物工场能够根据植物的品种，来采集生育方法、生育速度数据、收获数据等各种数据。基于这些数据，在植物工场中，能够不被气象环境等周围的状况左右地建立符合市场的需求与供给的平衡的生产计划提供蔬菜等植物。特别是伴随全球的人口的增加，食粮的增产是必要不可欠缺的。如果能够不受气象环境等周围的状况影响地有计划地生产植物，则在植物工场生产的蔬菜等不仅能够在国内稳定供给，还可能作为有希望的产品向海外输出。
通常，在所谓的露地物的室外育成的蔬菜沐浴太阳光，一面进行光合一面成长，而收获。与这样的露地物不同，在植物工场育成的蔬菜要求能够在短时间内收获，或者在通常的生育期间也较大地成长。
在植物工场，作为露地物的代替阳光的光源，采用怎样的光源对植物的育成时间、成长等有影响。近年来，代替一直以来使用的荧光灯，从消耗电力的削减的观点出发，采用LED照明。
例如专利文献1中记载了一种植物育成方法，为了发出强度充分的不同波长的光，使用具备发出625nm～690nm的波长区域的光的第一LED发光元件、和发出420nm～490nm的波长区域的光的第二LED发光元件的照明装置，在事先设定的时机向植物照射来自第一LED发光元件和/或第二LED发光元件的发光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-125007号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，像专利文献1中公开的植物育成方法那样仅仅照射不同波长的光的话，促进植物育成的效果并不充分，对于植物育成的促进需要进一步的改善。
因此，本发明的一个实施方案的目的在于，提供能够促进植物的育成的发光装置及植物栽培方法。
用于解决问题的手段
上述用于解决问题的手段如下，本发明包含以下的方案。
本发明的第一方案为一种发光装置，
其具备在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的发光元件、和
被来自上述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的范围具有至少一个发光峰波长的光的第一荧光体，
表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且4.0以下，
表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为0.7以上且13.0以下。
本发明的第二方案为一种植物栽培方法，其向植物照射从上述发光装置发出的光。
发明效果
根据本发明的一个实施方案，可以提供能够促进植物的育成的发光装置及植物栽培方法。
附图说明
图1为表示发光装置的一例的示意性截面图。
图2为实施例1至5及比较例1涉及的发光装置的波长和相对光量子束密度的谱图。
图3为表示照射来自实施例1至5及比较例1涉及的发光装置的光而育成的各植物的收获时的鲜重(可食部)的图表。
图4为表示照射来自实施例1至5及比较例1涉及的发光装置的光而育成的各植物中的硝酸态氮含量的图表。
具体实施方式
以下，基于本公开涉及的发光装置及植物栽培方法的一个实施方案进行说明。但是，以下所示的实施的一个方案是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明不限于以下的发光装置及植物栽培方法。需要说明的是，色名与色度坐标的关系、光的波长范围与单色光的色名的关系等以JIS Z8110为准。另外，在组合物中相当于各成分的物质存在多种的情况下，组合物中的各成分的含量只要没有特殊说明，是指组合物中存在的该多种物质的总量。
〔发光装置〕
本发明的一个实施方案为一种发光装置，其具备在380nm以上且490nm以下的范围(以下，还有时也称为“近紫外至蓝色区域”。)具有发光峰波长的发光元件、和被来自上述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的范围具有至少一个发光峰波长的光的第一荧光体，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且4.0以下，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为0.7以上且13.0以下。
基于附图说明本发明的一个实施方案的发光装置的一例。图1为表示本发明的一个实施方案的发光装置100的示意性截面图。
发光装置100如图1所示具备成形体40、发光元件10、和荧光部件50。成形体40是第1引线20和第2引线30、与包含热塑性树脂或热固性树脂的树脂部42一体成形而成的成形体。成形体40形成具有底面和侧面的凹部，在凹部的底面放置有发光元件10。发光元件10具有一对正负电极，该一对正负电极分别与第1引线20和第2引线30分别经由导线60电连接。发光元件10被荧光部件50被覆。荧光部件50包含例如对来自发光元件10的光进行波长变换的荧光体70和树脂。进而荧光体70包含第一荧光体71和第二荧光体72。与发光元件10的正负一对电极连接的第1引线20和第2引线30朝向构成发光装置100的封装体的外侧，第1引线20和第2引线30的一部分暴露。经由这些第1引线20和第2引线30，能够从外部受到电力的供给使发光装置100发光。
荧光部件50不仅对发光元件10发出的光进行波长变换，还作为从外部环境保护发光元件10的部件发挥功能。图1中，荧光体70在第一荧光体71和第二荧光体72混合的状态下偏置于荧光部件50，接近发光元件10地配置。由此，能够用荧光体70对来自发光元件10的光高效地进行波长变换，能够提供发光效率优异的发光装置。包含荧光体70的荧光部件50、和发光元件10的配置如图1所示，不限于将荧光体70接近发光元件10配置的方案，还考虑到从发光元件10产生的热的影响，还可以在荧光部件50中与发光元件10设置间隙地配置荧光体70。另外，通过在荧光部件50中大致均等地配置荧光体70，能够从发光装置100发出颜色不均被抑制的光。图1中，对于荧光体70而言，第一荧光体71和第二荧光体72混合配置，例如可以在第一荧光体71以层状配置之上第二荧光体72以层状配置，也可以第二荧光体72以层状配置之上第一荧光体71以层状配置。
发光装置100具备被来自发光元件10的光激发而在580nm以上且小于680nm的范围具有一个以上的发光峰波长的第一荧光体71，优选还具备被来自发光元件10的光激发而在680nm以上且800nm以下的范围具有一个以上的发光峰波长的第二荧光体72。
第一荧光体71和第二荧光体72例如在覆盖发光元件10的荧光部件50中含有。对于发光元件10被含有第一荧光体71和第二荧光体72的荧光部件50覆盖的发光装置100而言，发光元件10的发光的一部分被第一荧光体71吸收，发出在580nm以上且小于680nm的范围具有一个以上的发光峰波长的光。另外，发光装置100中，发光元件10的发光的一部分被第二荧光体72吸收，发出在680nm以上且800nm以下的范围具有一个以上的发光峰波长的光。
植物的叶绿体中存在的色素(叶绿素a和叶绿素b)吸收光，同时摄入二氧化碳和水，通过光合将它们变换成碳水化合物(糖类)，从而成长。用于植物的育成促进的叶绿素a和叶绿素b特别在625nm以上且675nm以下的红色区域、和425nm以上且475nm以下的蓝色区域具有吸收峰。植物的叶绿素导致的光合的作用主要在400nm以上且700nm以下的波长范围内发生，进一步，叶绿素a和叶绿素b在700nm以上且800nm以下的区域也具有局部的吸收峰。
例如，若照射比叶绿素a的红色区域的吸收峰(680nm附近)更长波长的光，则发生光合的活性急剧下降的被称为红降的现象。但是，已知若与红色区域的光一起照射包含近红外区域的光，则由于这两种光导致的协同效应而光合活性加速。该现象被称为艾默生(Emerson)效应。
向植物等照射的光的强度由光量子束密度表示。光量子束密度(μmol·m-2·s-1)是指，每单位时间达到单位面积的光量子的数量。光合作用的大小取决于光量子数，因此若光量子束密度相同则不依赖于其它光学特性。但是，使光合作用活性化的波长依赖性根据光合色素而不同。植物的光合所需的光的强度有时表示为光合光量子束密度(Photosynthetic Photon Flux Density：PPFD)。
发光装置100的表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且4.0以下，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为0.7以上且13.0以下。
推测从发光装置100照射包含FR的光的植物通过爱默生效应而光合作用活性化，能够促进植物的育成。另外，通过照射包含FR的光，凭借植物中所含的色素蛋白质即光敏色素所参与的红光照射和远红光照射下的可逆反应，能够促进植物的育成。
作为植物的成长所需的营养素，可以举出氮、磷酸、钾等。这些之中氮以硝酸态氮(硝酸根离子：NO3 -)的形式被植物吸收。该硝酸态氮通过还原反应变化为亚硝酸根离子(NO2 -)，进而亚硝酸根离子与脂肪酸胺反应变成亚硝基胺。已知亚硝酸根离子作用于血中的血红蛋白等，已知亚硝基化合物有时对人体的健康产生影响。生物体内的从硝酸态氮向亚硝酸根离子的变换的机理复杂，硝酸态氮的摄取量与对人体的健康的影响的关联尚不明确，但期望有对人体的健康造成影响的可能性的硝酸态氮的含量低。
因此，氮是植物的成长所需的营养素之一，但优选食用的植物中的硝酸态氮的含量在不阻碍植物的育成的范围内减少。
发光装置100还具备通过来自发光元件10的光被激发而在680nm以上且800nm以下的范围具有至少一个发光峰波长的第二荧光体72，上述R/FR优选为0.7以上且5.0以下。进而，上述R/FR更优选为0.7以上且2.0以下。
(发光元件)
发光元件10被用作激发光源，是发出在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的光的发光元件。由此，可以得到高效且输出功率相对于输入功率的线性高，耐机械冲击强的稳定的发光装置。
发光元件10的发光峰波长的范围更优选为390nm以上且480nm以下，进一步优选为420nm以上且470nm以下，更进一步优选为440nm以上且460nm以下，特别优选为445nm以上且455nm以下。作为这样的发光元件，优选使用包含氮化物半导体(InXAlyGa1-X-YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)的发光元件。
发光元件10的发光谱图的半峰宽可以设为例如30nm以下。
(荧光部件)
发光装置100中使用的荧光部件50优选包含第一荧光体71和密封材料的荧光部件，进一步更优选包含第二荧光体72的荧光部件。作为密封材料，可以使用热塑性树脂和热固性树脂。荧光部件50除了荧光体和密封材料以外，可以包含填料、光稳定剂、着色剂等其它成分。作为填料，可列举例如二氧化硅、钛酸钡、氧化钛、氧化铝等。
荧光部件50中的、荧光体70和密封材料以外的其它成分的含量相对于密封材料100质量份优选为0.01质量份以上且20质量份以下。
荧光部件50中的荧光体70的总含量例如相对于密封材料100质量份，可以设为5质量份以上且300质量份以下，优选10质量份以上且250质量份以下，更优选15质量份以上且230质量份以下，进一步优选15质量份以上且200质量份以下。荧光部件50中的荧光体70的总含量若为上述范围内，则能够用荧光体70高效地对从发光元件10发出的光进行波长变换。
(第一荧光体)
第一荧光体71是通过来自发光元件10的光被激发而发出在580nm以上且小于680nm的范围具有一个以上的发光峰波长的光的荧光体。作为第一荧光体71，可以举出Mn4+活化氟锗酸盐荧光体、Eu2+活化氮化物荧光体、Eu2+活化碱土类硫化物荧光体、和Mn4+活化卤化物荧光体等。第一荧光体71可以单独使用选自这些荧光体中的一种，也可以并用两种以上。第一荧光体优选包含Eu2+活化氮化物荧光体、和Mn4+活化氟锗酸盐荧光体。
Eu2+活化氮化物荧光体优选为，在组成中具有选自Sr和Ca中的至少一种元素和Al，包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体；或在组成中具有选自碱土金属元素中的至少一种元素、和选自碱金属元素中的至少一种元素，包含被Eu2+活化的氮化铝的荧光体。
被Mn4+活化的卤化物荧光体优选为，在组成中具有选自碱金属元素和铵离子(NH4 +)中的至少一种元素或离子、和选自第4族元素及第14族元素中的至少一种元素，包含被Mn4 +活化的氟化物的荧光体。
第一荧光体71具体来说可以举出具有下述式(I)至(VI)所示任一组成的荧光体。
(i-j)MgO·(j/2)5c2O3·kMgF2·mCaF2·(1-n)GeO2·(n/2)Mt 2O3：zMn4+ (I)
式(I)中，Mt为选自Al、Ga及In中的至少1种，i、j、k、m、n和z分别为满足2≤i≤4、0≤j＜0.5、0＜k＜1.5、0≤m＜1.5、0＜n＜0.5、和0＜z＜0.05的数。
(Ca1-p-qSrpEuq)AlSiN3 (II)
式(II)中，p和q为满足0≤p≤1.0、0＜q＜1.0和p+q＜1.0的数。
Ma vMb wMc fAl3-gSigNh (III)
式(III)中，Ma为选自Ca、Sr、Ba和Mg中的至少1种元素，Mb为选自Li、Na和K中的至少1种元素，Mc为选自Eu、Ce、Tb和Mn中的至少1种元素，v、w、f、g和h分别为满足0.80≤v≤1.05、0.80≤w≤1.05、0.001＜f≤0.1、0≤g≤0.5、3.0≤h≤5.0的数。
(Ca1-r-s-tSrrBasEut)2Si5N8 (IV)
式(IV)中，r、s和t为满足0≤r≤1.0、0≤s≤1.0、0＜t＜1.0和r+s+t≤1.0的数。
(Ca，Sr)S：Eu (V)
A2[M1 1-uMn4+ uF6] (VI)
式(VI)中，A为选自K、Li、Na、Rb、Cs和NH4 +中的至少1种，M1为选自第4族元素和第14族元素中的至少1种元素，u为满足0＜u＜0.2的数。
荧光部件50中的第一荧光体71的含量若为表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B成为2.0以上且4.0以下的量，则没有特别限定。荧光部件50中的第一荧光体71的含量相对于密封材料100质量份，例如为1质量份以上，优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上，优选为200质量份以下、更优选为150质量份以下、进一步优选为100质量份以下。若荧光部件50中的第一荧光体71的含量为上述范围内，则能够用第一荧光体71对从发光元件10发出的光高效地进行波长变换，能够从发光装置照射能够促进植物的育成的光。
第一荧光体71优选包含两种以上的荧光体，在包含两种以上的荧光体的情况下，优选包含：被Mn4+活化的氟锗酸盐荧光体(以下，有时称为“MGF荧光体”。)、和在组成中具有选自Sr和Ca中的至少一种元素和Al，包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体(以下，有时称为“CASN荧光体”。)。
第一荧光体71包含两种以上的荧光体，两种荧光体为MGF荧光体和CASN荧光体的情况下，其配合比(MGF荧光体：CASN荧光体)以质量比计，优选为50∶50以上且99∶1以下，更优选为60∶40以上且97∶3以下，进一步优选为70∶30以上且96∶4以下。第一荧光体包含两种的荧光体的情况下，若该两种荧光体为MGF荧光体和CASN荧光体，其质量比为上述范围内，则从发光元件10发出的光被第一荧光体71高效地波长变换。同时，能够将表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B调整到2.0以上且4.0以下，容易将表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR调整到0.7以上且13.0以下。
(第二荧光体)
第二荧光体72是被来自发光元件10的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的范围具有一个以上的发光峰波长的光的荧光体。
本发明的一个实施方案的发光装置中使用的第二荧光体72是，含有包含选自除Ce以外的的稀土元素中的至少一种元素的第一元素Ln、包含选自Al、Ga和In中的至少一种元素的第二元素M、和Ce、Cr，且具有铝酸盐的组成的荧光体，将第二元素M的摩尔组成比设为5时，Ce的摩尔组成比为x与3之积，Cr的摩尔组成比为y与3之积，优选上述x为超过0.0002且小于0.50的数，上述y为超过0.0001且小于0.05的数。
第二荧光体72优选为具有下述式(1)所示的组成的荧光体。
(Ln1-x-yCexCry)3M5O12 (1)
式(1)中，Ln为选自除Ce以外的的稀土元素中的至少一种稀土元素，M为选自Al、Ga和In中的至少一种元素，x和y为满足0.0002＜x＜0.50、0.0001＜y＜0.05的数。
该情况下，第二荧光体72为构成石榴石结构的组成，因此耐热、光和水分，激发吸收光谱的吸收峰波长为420nm以上且470nm附近，充分吸收来自发光元件10的光，能够提高第二荧光体72的发光强度，因而优选。另外，第二荧光体72被在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的光激发，而发出在680nm以上且800nm以下的范围具有一个以上的发光峰波长的光。
第二荧光体72中，从晶体结构的稳定性的观点出发，Ln优选为选自Y、Gd、Lu、La、Tb和Pr中的至少一种稀土元素，M优选为Al或Ga。
第二荧光体72中，x更优选为满足0.0005以上且0.400以下(0.0005≤x≤0.400)的数，进一步优选为满足0.001以上且0.350以下(0.001≤x≤0.350)的数。
另外，第二荧光体72中，y更优选为满足超过0.0005且小于0.040(0.0005＜y＜0.040)的数，进一步优选为满足0.001以上且0.026以下(0.001≤y≤0.026)的数。
x为Ce的活化量，x为超过0.0002且小于0.50(0.0002＜x＜0.50)的数，上述y为Cr的活化量，y为满足超过0.0001且小于0.05(0.0001＜y＜0.05)的数，由此荧光体的晶体结构中含有的成为发光中心的Ce的活化量和Cr的活化量成为最佳的范围，能够抑制发光中心变少导致的发光强度的降低，并抑制相反由于活化量变多而产生的浓度消光导致的发光强度的降低，能够提高发光强度。
(第二荧光体的制造方法)
作为制造第二荧光体72的方法，可以举出以下的方法。
可以举出：将包含选自除Ce以外的的稀土元素中的至少一种稀土元素Ln的化合物、包含选自Al、Ga和In中的至少一种元素M的化合物、包含Ce的化合物、和包含Cr的化合物，以上述M的合计摩尔组成比5为基准时，上述Ln、Ce和Nd的合计摩尔组成比为3，Ce的摩尔组成比为3与x之积，Cr的摩尔组成比为3与y之积的情况下，按照上述x为超过0.0002且小于0.50的数、上述y为超过0.0001且小于0.05的数的方式混合各原料，得到原料混合物，对该原料混合物进行热处理，其后分级等，得到第二荧光体的方法。
(包含稀土元素Ln的化合物)
作为包含稀土元素Ln的化合物，可以举出包含选自除Ce以外的的稀土元素中的至少一种稀土元素Ln的、氧化物、氢氧化物、氮化物、氮氧化物、氟化物、氯化物等。这些化合物可以为水合物。包含稀土元素的化合物之中，可以使用至少一部分包含金属单质或稀土元素的合金。作为包含稀土元素的化合物，优选为包含选自Y、Gd、Lu、La、Tb和Pr中的至少一种稀土元素Ln的化合物。作为包含稀土元素的化合物，包含稀土元素的化合物可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
包含稀土元素的化合物优选为氧化物。这是由于，氧化物与其它材料相比，不含目标组成以外的元素。具体来说，可以举出Y2O3、Gd2O3、Lu2O3、La2O3、Tb4O7、Pr6O11等。
(包含M的化合物)
作为包含选自Al、Ga和In中的至少一种元素M的化合物，可以举出包含Al、Ga或In的氧化物、氢氧化物、氮化物、氮氧化物、氟化物、氯化物等。这些化合物可以为水合物。另外，可以使用Al金属单质、Ga金属单质、In金属单质、Al合金、Ga合金或In合金，也可以代替化合物的至少一部分而使用金属单质或合金。包含Al、Ga或In的化合物可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。包含选自Al、Ga和In中的至少一种元素的化合物优选为氧化物。作为理由，是由于氧化物与其它材料相比，不含目标组成以外的其它元素，容易得到目标组成的荧光体。使用包含目标组成以外的元素的化合物的情况下，有时在所得到的荧光体中存在残留杂质元素，该残留杂质元素对发光成为抑制要素，有可能招致显著发光强度的降低。
作为包含Al、Ga或In的化合物，具体来说，可以举出Al2O3、Ga2O3、In2O3等。
(包含Ce的化合物、包含Cr的化合物)
作为包含Ce的化合物或包含Cr的化合物，可以举出包含铈(Ce)或铬(Cr)的氧化物、氢氧化物、氮化物、氟化物、氯化物等。这些化合物可以为水合物。可以使用Ce金属单质、Ce合金、Cr金属单质或Cr合金，也可以代替化合物的至少一部分而使用金属单质或合金。包含Ce的化合物或包含Cr的化合物可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。包含Ce的化合物或包含Cr的化合物优选为氧化物。理由是，氧化物与其它材料相比，不含目标组成以外的其它元素，容易得到目标组成的荧光体。另外，使用包含目标组成以外的元素的化合物的情况下，在所得到的荧光体中有时存在残留杂质元素，该残留杂质元素对发光成为抑制，有可能招致显著发光强度的降低。
作为包含Ce的化合物，具体来说可以举出CeO2等，作为包含Cr的化合物，具体来说可以举出Cr2O3等。
原料混合物可以根据需要包含卤化物等助焊剂。通过在原料混合物中含有助焊剂，从而原料彼此的反应被促进，固相反应容易更均匀地进行。这是由于，对原料混合物进行热处理的温度为与用作助焊剂的卤化物等的液相的生成温度大致相同、或高于上述生成温度的温度，因此认为反应被促进。
作为卤化物，可以举出稀土金属、碱土金属、碱金属的氟化物、氯化物等。作为助焊剂，使用稀土金属的卤化物的情况下，作为成为目标组成那样的化合物还可以加入助焊剂。作为助焊剂，具体来说可以举出例如BaF2、CaF2等。优选BaF2。这是由于，通过对助焊剂使用氟化钡，从而石榴石晶体结构稳定，容易变为石榴石晶体结构的组成。
原料混合物包含助焊剂的情况下，助焊剂的含量以原料混合物(100质量％)为基准，优选为20质量％以下、更优选为10质量％以下，优选为0.1质量％以上。这是由于，若助焊剂含量为上述范围，则不会因助焊剂少而粒子成长的不足，从而难以形成石榴石晶体结构，另外，不会因助焊剂过多，而难以形成石榴石晶体结构。
原料混合物在将各原料按照成为所期望的配合比的方式称量后，可以使用例如球磨机等干式粉碎机进行粉碎混合，也可以使用研钵和研棒等进行粉碎混合，例如可以使用螺带式混合机等混合机进行混合，也可以使用干式粉碎机和混合机这二者进行粉碎混合。另外，可以根据需要使用工业上通常使用的沉降槽等湿式分离机、旋风分离器等干式分级器进行分级。另外，混合可以为干式混合，也可以加入溶剂等进行湿式混合。混合优选干式混合。这是由于，与湿式相比，干式能够缩短工序时间，带来生产率的提高。
原料混合物可以将各原料混合后溶于酸，用例如草酸等使该溶解液共沉淀，对通过共沉淀生成的生成物进行烧制而制成氧化物，用作原料混合物。
原料混合物可以加入石墨等碳材质、氮化硼(BN)、氧化铝(alumina)、钨(W)、钼(Mo)的材质的坩埚、舟等中进行热处理。
对原料混合物进行热处理的温度从晶体结构的稳定性的观点出发，优选为1000℃以上且2100℃以下、更优选为1100℃以上且2000℃以下、进一步优选为1200℃以上且1900℃以下、特别优选为1300℃以上且1800℃以下。热处理可以使用例如电炉、煤气炉等。
热处理时间根据升温速度、热处理气氛等而不同，达到热处理温度之后，优选为1小时以上、更优选为2小时以上、进一步优选为3小时以上，优选为20小时以下、更优选为18小时以下、进一步优选为15小时以下。
对原料混合物进行热处理的气氛可以在氩、氮等不活泼气氛、包含氢等的还原气氛、或大气中等氧化气氛中进行。原料混合物可以进行从黑变的防止等的观点出发的在大气中或弱还原性气氛中进行热处理的第一热处理、和从提高具有特定的发光峰波长的光的吸收效率的观点出发的在还原气氛中进行热处理的第二热处理这两阶段的热处理。构成石榴石结构的荧光体在还原气氛那样的还原力高的气氛中，原料混合物的反应性变好，可以不加压地在大气压下进行热处理。例如，可以通过“日本特愿2014-260421”号中公开的方法进行热处理。
所得到的荧光体可以进行基于清洗、过滤等方法的固液分离、基于真空干燥等方法的干燥、基于干式筛分等的分级等后处理工序，通过这些后处理工序，可以得到具有所期望的平均粒径的荧光体。
(其它荧光体)
发光装置100可以在第一荧光体71的基础上，包含其它种类的荧光体。
作为其它种类的荧光体，可以举出：吸收从发光元件10射出的光的一部分，而发出绿色的光的绿色荧光体、发出黄色的光的黄色荧光体、在超过680nm的波长范围具有发光峰波长的荧光体等。
作为绿色荧光体，具体来说，可以举出具有下述式(i)至(iii)所示的、任一组成的荧光体。
M11 8MgSi4O16X11：Eu (i)
式(i)中，M11为选自Ca、Sr、Ba和Zn中的至少1种，X11为选自F、Cl、Br和I中的至少1种。
Si6-bAlbObN8-b：Eu (ii)
式(ii)中，b满足0＜b＜4.2。
M13Ga2S4：Eu (iii)
式(iii)中，M13为选自Mg、Ca、Sr和Ba中的至少1种。
作为黄色荧光体，具体来说，可以举出具有下述式(iv)至(v)所示的、任一组成的荧光体。
M14 c/dSi12-(c+d)Al(c+d)OdN(16-d)：Eu (iv)
式(iv)中，M14为选自Sr、Ca、Li和y中的至少1种。c为0.5至5，d为0至2.5，d为M14的电荷。
M15 3Al5O12：Ce (v)
式(v)中，M15为选自Y或Lu中的至少1种。
作为在超过680nm的波长范围具有发光峰波长的荧光体，具体来说，可以举出具有下述式(vi)至(x)所示的、任一组成的荧光体。
Al2O3：Cr (vi)
CaYAlO4：Mn (vii)
LiAlO2：Fe (viii)
CdS：Ag (ix)
GdAlO3：Cr (x)
发光装置100可以作为将植物的光合作用活性化、能够按照具有良好的形态或重量的方式促进植物的育成的、植物栽培用的发光装置来利用。
(植物栽培方法)
本发明的一个实施方式的植物栽培方法是向植物照射由发光装置100发出的光，从而栽培植物的方法。植物栽培方法中，在完全由外部环境隔离、能够人为地控制的植物工场中，能够向植物照射来自发光装置100的光。植物的种类没有特别限定，本发明的一个实施方式的发光装置能够将植物的光合作用活性化，将植物的茎、叶、根或果实等按照具有良好的形态或重量的方式促进植物的育成，因此优选应用于大量包含进行光合的叶绿素的蔬菜、花卉类等的栽培。作为蔬菜，可以举出莴苣(garden lettuce)、皱叶莴苣(curllettuce)、野苣(lamb’s lettuce)、长叶生菜(romaine lettuce)、菊苣(endive)、罗沙生菜(lollo rossa)、芝麻生菜(rucola lettuce)、褶边生菜(frill lettuce)等生菜、春菊等菊科的蔬菜、菠菜等牵牛花科的蔬菜、草莓等蔷薇科的蔬菜、菊、雏菊、玫瑰、郁金香等花卉类。
实施例
以下，通过实施例具体说明本发明。
[实施例1至5]
(第一荧光体)
作为第一荧光体71，使用在660nm具有发光峰的被Mn4+活化的氟锗酸盐荧光体、和在660nm具有发光峰的包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体的两种荧光体。第一荧光体71中，MGF荧光体与CASN荧光体的质量比(MGF∶CASN)为95∶5。
(第二荧光体)
作为第二荧光体72，使用通过以下的制造方法得到的荧光体。
首先，作为原料，称量Y2O3(Y2O3含量100质量％)55.73g、CeO2(CeO2含量：100质量％)0.78g、Cr2O3(Cr2O3含量：100质量％)0.54g、Al2O3(Al2O3含量：100质量％)42.95g，将添加了5.00g BaF2作为助焊剂的原料通过球磨机干式混合1小时，得到原料混合物。
将所得到的原料混合物填充于氧化铝坩埚，盖上盖子，在H2为3体积％、N2为97体积％的还原气氛中进行1500℃、10小时热处理，从而得到烧制物。将该烧制物通过干式筛，得到第二荧光体。对于所得到的第二荧光体，使用感应耦合等离子体发光分析装置(PerkinElmer(パ一キンエルマ一)公司制)，通过ICP-AES发光分析法，进行组成分析。所得到的第二荧光体的组成为(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12(以下，有时称为“YAG：Ce，Cr”。
(发光装置)
发光装置100将发光峰波长为450nm的氮化物半导体用作发光元件10。
作为构成荧光部件50的密封材料使用有机硅树脂，向有机硅树脂100质量份中，以表1所示的配合比(质量份)添加第一荧光体71或第二荧光体72，进一步添加二氧化硅填料15质量份，混合分散后，脱泡而得到构成荧光部件的树脂组合物。实施例1至5的各树脂组合物中，如表1所示，调节第一荧光体71与第二荧光体72的配合比，按照表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且2.4以下，表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为1.4以上且6.0以下的方式配合。
将该树脂组合物注入成形体40的凹部的发光元件10上，填充于上述凹部，进一步在150℃加热4小时，使树脂组合物固化，形成荧光部件50，对于实施例1至5的各实施例制造图1所示那样的发光装置100。
[比较例1]
比较例1使用包含发光峰波长为450nm的半导体发光元件的发光装置X、和包含发光峰波长为660nm的半导体发光元件的发光装置Y，按照表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.5的方式进行调节。
＜评价＞
[光量子束密度]
将从实施例1至5涉及的发光装置100以及比较例1涉及的发光装置X和Y发出的光的光量子束密度使用光量子测定装置(LI-250A、Li-COR公司制)进行测定。将从各实施例和比较例的发光装置发出的光的380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B、620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R、700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR、表示上述光量子束密度R相对于上述光量子束密度B之比的R/B、表示上述光量子束密度R相对于上述光量子束密度FR之比的R/FR记载于表1。另外，图2示出表示各实施例和比较例的发光装置中的波长与相对光量子束密度的关系的谱图。
[植物的栽培试验]
作为植物栽培方法，可以举出通过“基于RGB光源的生育期间(以下，称为“第1育成期间”。)”、和以本发明的一个实施方式的发光装置为光源的“基于植物育成用光源的育成期间(以下称为“第2育成期间”。)”进行的方法。
“第1育成期间”使用RGB光源，作为该RGB光源，可以使用一般已知的RGB型LED。在植物生育的初期阶段，向植物照射RGB型LED是为了使植物生育的初期阶段的茎部的长度、真叶的数量、尺寸一致，明确第2育成期的光质的差异导致的影响。
“第1育成期间”优选为2个星期左右。“第1育成期间”少于2个星期的情况下，需要确认真叶2片展开、根达到在“第2育成期间”能够确实地吸水的长度。若“第1育成期间”超过2个星期而变长，则第2育成期间的偏差有变大的倾向。对于这样的偏差而言，比起容易发生茎部的伸长的荧光灯，容易用伸长为抑制性的RGB光源控制。
“第1育成期间”结束后，马上进入“第2育成期间”。在第2育成期间，优选向植物照射从本发明的一个实施方式的发光装置发出的光。通过向植物照射从本发明的一个实施方式的发光装置发出的光，能够使植物的光合作用活性化，按照具有良好的形态或重量的方式促进植物的育成。
第1育成期间和第2育成期间的总的生育期间为4个星期至6个星期左右，优选在该期间内可以得到能够上市的植物。
具体来说，通过以下的方法进行。
作为栽培植物使用长叶生菜(Green Romaine、中原采取场株式会社制)。
(第1育成期间)
在塑料盘中排列播种完长叶生菜的氨基甲酸酯海绵(Salad urethane、M式水耕研究所公司制)，照射来自RGB-LED光源(株式会社Shibasaki制)的光，栽培植物。在室温22～23℃、湿度50～60％、来自发光装置的光量子束密度100μmol·m-2·s-1、日长16小时/天的条件下栽培16天。到发芽为止只浇水，发芽后(大约4天后)在营养液中将大塚ハウス1号(商品名，大塚化学株式会社制)与大塚ハウス2号(商品名，大塚化学株式会社制)的质量比以3∶2的比例混合的物质溶于水来使用(大塚A配方)。另外，将营养液的电导率设为1.5ms·cm-1。
(第2育成期间)
第1育成期间后，照射来自实施例1至5和比较例1的发光装置的光，对植物进行水耕栽培。
在室温22～24℃、湿度60～70％、CO2浓度600～700ppm、来自发光装置的光量子束密度125μmol·m-2·s-1、日长16小时/天的条件下栽培19天。营养液使用大塚A配方。另外，将营养液的电导率设为1.5ms·cm-1。在第2育成期间，将从发光装置向植物照射的光的R/B和R/FR的值记载于表1。
[鲜重(可食部)的测定]
收获栽培后的植物，将地上部、根部分开测定湿重。将从实施例1至5和比较例1的发光装置照射光而水耕栽培的各栽培植物(6个)的地上部的湿重作为鲜重(可食部)(g)进行测定。将其结果示于表1和图3。
[硝酸态氮含量的测定]
将栽培植物的根部除去5cm左右后的可食部约20g用液氮冻结，用果汁混合器(Labo Milser LM-PLUS、株式会社大阪化学制)粉碎1分钟。用Miracloth(Milipore公司制)过滤液体，将滤液以4℃、15000rpm离心5分钟。对于上层液体使用小型反射式光度计系统(品名：RQ flex system、Merck株式会社制)、和试验纸(品名：リフレクトクアイント(reflectoquant)(注册商标)、关东化学株式会社)，测定栽培植物中的硝酸态氮含量(mg/100g)。将其结果示于表1和图4。
【表1】
Figure BDA0001332077120000191
如表1所示，实施例1至5的发光装置的光量子束密度的比(R/B)包含在2.0以上且4.0以下的范围内，包含光量子束密度的比(R/FR)在0.7以上且13.0以下的范围内。从这些实施例1至5的发光装置照射光并栽培的长叶生菜如表1和图3所示，与从比较例1的发光装置照射光并栽培的长叶生菜相比鲜重(可食部)增加，植物的育成被促进。
如图2所示，实施例1的发光装置100在380nm以上且490nm以下的范围、和580nm以上且小于680nm的范围具有一个以上的相对光量子密度的极大值。实施例2至5的发光装置100在380nm以上且490nm以下的范围、580nm以上且小于680nm的范围、和680nm以上且800nm以下的范围分别具有一个以上的相对光量子密度的极大值。需要说明的是，380nm以上且490nm以下的范围内的相对光量子密度的极大值取决于在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的发光元件的发光，580nm以上且小于680nm的范围内的相对光量子密度的极大值取决于发出在580nm以上且小于680nm的范围具有至少一个发光峰波长的光的第一荧光体，680nm以上且800nm以下的范围内的相对光量子密度的极大值取决于发出在680nm以上且800nm以下的范围具有至少一个发光峰波长的光的第二荧光体。
如表1所示，实施例4和5的发光装置100的光量子束密度之比(R/B)分别为2.0、2.3，光量子束密度之比(R/FR)分别为1.6、1.4，它们的光量子束密度之比R/B包含在2.0以上且4.0以下的范围内，R/FR包含在0.7以上且2.0以下的范围内。从这些发光装置100照射光并栽培的长叶生菜如表1和图4所示，硝酸态氮含量小于比较例1，在不阻碍植物的育成的范围内，育成了有可能对人体的健康造成影响的硝酸态氮含量被降低的植物。
产业上的可利用性
本发明的一个实施方式的发光装置可以用作能够将光合作用活性化、促进植物的育成的、植物栽培用的发光装置。另外，向植物照射从本发明的一个实施方式的发光装置发出的光的植物栽培方法能够栽培能以较短期间收获的植物，能够在植物工场利用。
符号说明
10：发光元件、40：成形体、50：荧光部件、71：第一荧光体、72：第二荧光体、100：发光装置。

Claims (18)

1.一种发光装置，
其具备：在380nm以上且490nm以下的范围具有发光峰波长的发光元件、被来自所述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的范围具有至少一个发光峰波长的光的第一荧光体、和被来自所述发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的范围具有至少一个发光峰波长的光的第二荧光体，
第一荧光体包含：
被Mn4+活化的氟锗酸盐荧光体、和
在组成中具有选自Sr和Ca中的至少一种元素和Al，包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体，
所述氟锗酸盐荧光体与所述包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体的配合比即所述氟锗酸盐荧光体：所述包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体为50:50以上且99:1以下，
表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于380nm以上且490nm以下的范围内的光量子束密度B之比的R/B为2.0以上且4.0以下，
表示620nm以上且小于700nm的范围内的光量子束密度R相对于700nm以上且780nm以下的范围内的光量子束密度FR之比的R/FR为0.7以上且2.0以下。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第二荧光体是，含有包含选自除了Ce的稀土元素中的至少一种元素的第一元素Ln、包含选自Al、Ga和In中的至少一种元素的第二元素M、和Ce、Cr，且具有铝酸盐荧光体的组成的荧光体，
将第二元素M的摩尔组成比设为5时，Ce的摩尔组成比为x与3之积，Cr的摩尔组成比为y与3之积，所述x为超过0.0002且小于0.50的数，所述y为超过0.0001且小于0.05的数。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第二荧光体具有下述式(I)所示的组成，
(Ln1-x-yCexCry)3M5O12 (I)
式(I)中，Ln为选自除了Ce的稀土元素中的至少一种稀土元素，M为选自Al、Ga和In中的至少一种元素，x和y为满足0.0002＜x＜0.50、0.0001＜y＜0.05的数。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，
在所述式(I)中，Ln为选自Y、Gd、Lu、La、Tb和Pr中的至少一种稀土元素，M为Al或Ga，x和y满足0.0005≤x≤0.4000、0.0005＜y＜0.040。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
具备荧光部件，
所述荧光部件包含所述第一荧光体和作为密封材料的树脂，
所述荧光部件中的所述第一荧光体的含量相对于密封材料100质量份，为1质量份以上且200质量份以下。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
具备荧光部件，
所述荧光部件包含含有第一荧光体和第二荧光体的荧光体、和作为密封材料的树脂，
所述荧光部件中的所述荧光体的总含量相对于密封材料100质量份，为5质量份以上且300质量份以下。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，
所述荧光部件中的所述第一荧光体的含量相对于密封材料100质量份，为1质量份以上且200质量份以下。
8.根据权利要求6所述的发光装置，其中，
所述第一荧光体和所述第二荧光体在混合的状态下偏置于所述荧光部件，接近所述发光元件进行配置。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
在所述第一荧光体以层状配置之上，所述第二荧光体以层状配置。
10.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
在所述第二荧光体以层状配置之上，所述第一荧光体以层状配置。
11.根据权利要求5所述的发光装置，其中，
所述荧光部件包含填料、光稳定剂或着色剂。
12.根据权利要求6所述的发光装置，其中，
所述荧光部件包含填料、光稳定剂或着色剂。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其包含：
吸收从所述发光元件射出的光的一部分，而发出绿色的光的绿色荧光体、发出黄色的光的黄色荧光体、或在超过680nm的波长范围具有发光峰波长的荧光体。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其中，
所述绿色荧光体是具有下述式(i)至(iii)所示的、任一组成的荧光体，所述黄色荧光体是具有下述式(iv)至(v)所示的、任一组成的荧光体，所述在超过680nm的波长范围具有发光峰波长的荧光体是具有下述式(vi)至(x)所示的、任一组成的荧光体，
M11 8MgSi4O16X11:Eu (i)
式(i)中，M11为选自Ca、Sr、Ba和Zn中的至少1种，X11为选自F、Cl、Br和I中的至少1种，
Si6－bAlbObN8-b:Eu (ii)
式(ii)中，b满足0＜b＜4.2，
M13Ga2S4:Eu (iii)
式(iii)中，M13为选自Mg、Ca、Sr和Ba中的至少1种，
M14 c/dSi12－(c+d)Al(c+d)OdN(16－d):Eu (iv)
式(iv)中，M14为选自Sr、Ca、Li和Y中的至少1种，c为0.5至5，d为0至2.5，d为M14的电荷，
M15 3Al5O12:Ce (v)
式(v)中，M15为选自Y或Lu中的至少1种，
Al2O3:Cr (vi)
CaYAlO4:Mn (vii)
LiAlO2:Fe (viii)
CdS:Ag (ix)
GdAlO3:Cr (x)。
15.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述发光元件为包含氮化物半导体的发光元件。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的发光装置，
其用于植物栽培。
17.一种植物栽培方法，其中，
向植物照射由权利要求1至15中任一项所述的发光装置发出的光。
18.根据权利要求17所述的植物栽培方法，其中，
所述植物为蔬菜或花卉类。
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