CN109860375B - 发光装置、照明装置及植物栽培方法 - Google Patents

发光装置、照明装置及植物栽培方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光装置及照明装置。所述发光装置具备：在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的发光元件、被来自发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第一荧光体、以及被来自发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第二荧光体，620nm以上且小于700nm的红色光的光子通量R相对于400nm以上且490nm以下的蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下，光子通量R相对于700nm以上且780nm以下的远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下，第二荧光体包含选自第一铝酸盐荧光体及第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体。

Description

发光装置、照明装置及植物栽培方法
技术领域
本发明涉及发光装置、照明装置及植物栽培方法。
背景技术
气候变化、人为环境破坏所引起的环境变化中，希望可稳定地供给蔬菜等植物，提高植物的生产效率。例如，可以人工管理的植物工厂能够稳定地向市场供给清洁且安全的蔬菜，因此期待成为下一代的产业。在植物工厂中，为了节约电力、高率地培育植物，因此采用了使用发光二极管(Light Emitting Diode：以下称为“LED”)的发光装置。
植物对光的反应分为光合作用和光形态形成，光合作用是利用光能合成有机物的反应。另一方面，光形态形成是利用光作为信号的形态的反应，是进行种子的发芽、分化(形成芽、形成叶等)、运动(气孔开闭、叶绿体运动)、趋光性等的反应。植物中存在多个光感受器(色素)，叶绿素、类胡萝卜素进行光合作用。
例如，专利文献1中公开了一种将在630nm～680nm的波长范围内具有发光峰值波长的红色LED和在380nm～480nm的波长范围内具有分别不同的发光峰值波长的2种LED组合而成的发光装置。另外，公开了一种将蓝色LED芯片和红色荧光体组合而成的发光装置，所述蓝色LED芯片产生与叶绿素的蓝色区域吸收峰相对应的在波长400nm～480nm的波长范围内具有发光峰值波长的光，所述红色荧光体吸收该蓝色LED芯片的光而发出与叶绿素的红色区域吸收峰相对应且发光峰值波长位于620nm～700nm的波长范围内的光。
植物中除了叶绿素、类胡萝卜素以外，作为光感受器(色素)，还存在作为红色光及远红光的光感受器的光敏素、作为蓝色光、近紫外线(UV-A)的光感受器的隐花色素及向光素。例如，光敏素吸收红色光及远红光，促进种子发芽的诱导、子叶的展开、茎的伸长、趋光性等植物的光形态形成。
植物使用光感受器感受光环境而发生光合作用反应、光形态形成的反应。植物的能够用于光合作用、光形态形成的波长范围(300nm以上且800nm以下)与可见光的波长范围(380nm以上且780nm以下)基本一致。在植物领域中，将能够在光合作用反应、光形态形成的反应中使用的波长范围的辐射称为生理有效辐射(Physiologically Active Radiation)，其中，将成为植物的生长的能量源的400nm以上且700nm以下的波长范围的辐射称为光合作用有效辐射(Photosynthetically Active Radiation)。另外，在植物领域中，对于波长范围而言，通常有时将约400nm～约500nm的波长范围表示为例如B，将约500nm～约600nm的波长范围表示为例如G，将约600nm～约700nm的波长范围表示为例如R，将约700nm～约800nm的波长范围表示为例如Fr。另外，对植物的光合作用、光形态形成有效的光量的指标不是辐射通量，而是以光子通量(Photon flux)或光子通量密度(Photon flux density)表示。对于影响植物生成的光源的光谱分布而言，例如详细情况如后所述，根据其它特定波长范围的光子通量相对于特定波长区域的光子通量的比值R/B或比值R/Fr而不同。例如，在非专利文献1中公开了以下情况，如图11所示，光源的光谱分布不同会影响例如长叶生菜(Romainelettuce)的株高，R/Fr越小，长叶生菜的株高越高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/070435号
非专利文献
非专利文献1：白井花菜等、光谱分布不同的白色LED的植物培育效果、日本生物环境工学会2016年金泽大会讲演要旨集、日本、40、41页
发明内容
发明要解决的课题
如果能够如专利文献1所公开的那样，照射与光合作用的反应相关的叶绿素容易吸收的发光峰值波长的光源，并且根据植物的生长照射除叶绿素以外的光感受器容易吸收的发光峰值波长，则可以促进植物的光形态形成。
这里，本发明的一个方式的目的在于提供一种能够促进植物培育的发光装置、照明装置及植物栽培方法。
解决课题的方法
本发明包括以下的方式。
本发明的第一方式为一种发光装置，其具备：
在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的发光元件、
被来自所述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第一荧光体、以及
被来自所述发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第二荧光体，其中，
620nm以上且小于700nm的波长范围的红色光的光子通量R相对于400nm以上且490nm以下的波长范围的蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下，
所述光子通量R相对于700nm以上且780nm以下的波长范围的远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下，
所述第二荧光体包含选自第一铝酸盐荧光体及第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体，所述第一铝酸盐荧光体具有包含Al和Cr的组成，所述第二铝酸盐荧光体具有包含以下元素的组成：包含选自除Ce以外的稀土元素中至少一种元素的第一元素Ln、Al、根据需要包含选自Ga及In中至少一种元素的第二元素M、Ce、以及Cr，在Al与第二元素M的总摩尔组成比为5时，Ce的摩尔组成比为变量x与3之积，Cr的摩尔组成比为变量y与3之积，所述变量x为大于0.0002且小于0.50的数，所述变量y为大于0.0001且小于0.05的数。
本发明的第二方式为一种照明装置，其是所述发光装置和发出与所述发光装置不同的光能的光源组合而成的。
本发明的第三方式是一种对植物照射从所述发光装置发出的光的植物栽培方法。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够促进植物培育的发光装置、照明装置及植物栽培方法。
附图说明
图1是示出发光装置的一例的示意剖面图。
图2示出了实施例1～5及比较例1中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图3示出了实施例6～10及比较例2中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图4示出了实施例11～15及比较例3中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图5示出了实施例16～20及比较例3中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图6示出了实施例21～23及比较例3中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图7示出了实施例24～26及比较例3中的发光装置的波长与相对光子通量的图谱。
图8是示出了实施例1～26及比较例1～3中的发光装置的第二荧光体的含量与红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr的关系的图表。
图9示出了组合使用发出白色光的光源和实施例或比较例的发光装置的植物栽培用光源的波长与相对光子通量的图谱。
图10是示出作为第一荧光体的CaAlSiN3∶Eu(660CASN)、在660nm附近具有发光峰值波长的红色LED的温度和峰值波长的关系的图表。
图11是示出非专利文献1中记载的长叶生菜的株高(Plant Height(cm))与比值R/Fr的关系的图表。
符号说明
10：发光元件、40：成型体、50：荧光构件、71：第一荧光体、72：第二荧光体、100：发光装置。
具体实施方式
以下，基于本发明的发光装置、照明装置及植物栽培方法的一个实施方式进行说明。其中，以下所示的一个实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的示例，本发明并不限定于以下的发光装置、照明装置及植物栽培方法。需要说明的是，颜色名称与色度坐标的关系、光的波长范围与单色光的颜色名称的关系等依据JIS Z8110。
发光装置
本发明的第一实施方式为一种发光装置，其具备：
在380nm以上且490nm以下的波长范围(以下，有时也称为“近紫外至蓝色区域”)内具有发光峰值波长的发光元件、
被来自所述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第一荧光体、以及
被来自所述发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第二荧光体，其中，
620nm以上且小于700nm的波长范围的红色光的光子通量R(以下，也将620nm以上且小于700nm的波长范围的红色光的光子通量R称为“红色光的光子通量R”)相对于400nm以上且490nm以下的波长范围的蓝色光的光子通量B(以下，也将400nm以上且490nm以下的波长范围的蓝色光的光子通量B称为“蓝色光的光子通量B”)之比R/B为大于4且50以下，
红色光的光子通量R相对于700nm以上且780nm以下的波长范围的远红光的光子通量Fr(以下，也将700nm以上且780nm以下的波长范围的远红光的光子通量Fr称为“远红光的光子通量Fr”)之比R/Fr为0.1以上且10以下，
所述第二荧光体包含选自第一铝酸盐荧光体及第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体，所述第一铝酸盐荧光体具有包含Al和Cr的组成，所述第二铝酸盐荧光体具有包含以下元素的组成：包含选自除Ce以外的稀土元素中至少一种元素的第一元素Ln、Al、根据需要包含选自Ga及In中至少一种元素的第二元素M、Ce、以及Cr，在Al与第二元素M的总摩尔组成比为5时，Ce的摩尔组成比为变量x与3之积，Cr的摩尔组成比为变量y与3之积，所述变量x为大于0.0002且小于0.50的数，所述变量y为大于0.0001且小于0.05的数。在本说明书中，“摩尔组成比”表示1摩尔表示荧光体的化学组成中的各元素的摩尔比。
基于附图对本发明的第一实施方式的发光装置的一例进行说明。图1是示出本发明的第一实施方式的发光装置的一例的发光装置100的示意剖面图。
发光装置
发光装置100如图1所示，作为支撑体，例如具备成型体40、发光元件10和荧光构件50。成型体40是第1引线20及第2引线30与含有热塑性树脂或热固性树脂的树脂部42一体成型而成的。成型体40形成了具有底面和侧面的凹部，在凹部的底面配置有发光元件10。发光元件10具有一对正负电极，该一对正负电极经由各导线60与各第1引线20及第2引线30电连接。发光元件10被荧光构件50包覆。荧光构件50例如包含对来自发光元件10的光进行波长变换的荧光体70和树脂。该荧光体70包含第一荧光体71和第二荧光体72。与发光元件10的一对正负电极连接的第1引线20及第2引线30的一部分露出于构成发光装置100的包装的外部。经由这些第1引线20及第2引线30，可以从外部接受电力的供给而使发光装置100发光。
发光装置100具备：在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的发光元件10、被来自发光元件10的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内至少具有一个发光峰值波长的光的第一荧光体71、以及被来自发光元件10的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内至少具有一个发光峰值波长的光的第二荧光体72。
植物通过在其叶绿体中存在的光感受器(叶绿素a及叶绿素b)吸收光、并且摄取二氧化碳及水、利用光合作用将它们转变为碳水化合物(糖类)，从而生长。用于促进植物培育的叶绿素a及叶绿素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。利用植物的叶绿素进行的光合作用主要在400nm以上且700nm以下的波长范围内发生，另外，叶绿素a及叶绿素b在700nm以上且800nm以下的范围具有局部吸收峰。例如，在照射比叶绿素a的红色区域的吸收峰(680nm附近)长波长的光时，发生光合作用的活性急剧降低的被称为红降的现象。但是，已知在与红色区域的光的同时照射包含700nm以上的远红色区域的光时，通过利用上述2种光的协同效应而使光合作用活性化。该现象被称为艾默生效应(Emerson effect)。
另外，作为光感受器(色素)，植物中存在作为红色光及远红光的光感受器的光敏素。在光敏素中，存在吸收在660nm附近具有发光峰值波长的红色光的红色光吸收型(Pr型)光敏素、以及在730nm附近具有发光峰值波长的远红光吸收型(Pfr型)光敏素。红色光吸收型(Pr型)光敏素为非活性型，远红光吸收型(Pfr型)的光敏素为活性型，这二种立体结构之间相互变化，通过红色光和远红光可使分子功能可逆地转换，引起各种光响应，可以促进种子发芽的诱导、子叶的展开、茎的伸长等各种植物的光形态形成。
如上所述，由植物栽培用的光源辐射的能量的指标以光子通量(Photon Flux)表示。另外，照射植物的光量的指标以光子通量密度(Photon Flux Density)表示。光子通量密度(μmol·m-2·s-1)是指单位时间到达单位面积的光子的数量。作用于植物的光形态形成的红色光及远红光的大小依赖于光子的数量。光子的能量与其波长成反比例地变化。将普朗克常数(6.63×10-34Js)设为h、光速设为c(3×108m/秒)、波长设为λ(m)时，光子能量e以e＝hc/λ的式子表示。
在第一实施方式中的发光装置中，红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下，红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下。从上述发光装置照射的光的上述比值R/B的范围和上述比值R/Fr的范围为上述范围内时，通过从上述发光装置照射的光，红色光及远红光被植物中含有的红色光吸收型(Pr型)的光敏素和远红光吸收型(Pfr)的光敏素这2种光感受器所吸收，引起光响应。因此，通过从上述发光装置照射的光，可促进照射了上述光的植物的光形态形成的反应，有助于植物的培育。另外，通过使从第一实施方式中的发光装置照射的光的比值R/Fr为上述范围，从上述发光装置照射光的植物不仅照射红色区域的光，而且照射包含700nm以上的远红色区域的光。从上述发光装置照射光的植物通过利用红色区域的光及近红外区域的光这2种光的协同效应(艾默生效应)而使光合作用活性化，促进植物的培育。
为了使进行光形态形成的植物的光感受器高效率地吸收从上述发光装置照射的光，从上述第一实施方式中的发光装置照射的光中，红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B优选为5以上且48以下，更优选为6以上且45以下，进一步优选为7以上且40以下，更进一步优选为大于8且38以下，特别优选为大于10且38以下。为了使进行光形态形成的植物的光感受器高效率地吸收来自上述发光装置的光，红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr优选为0.2以上且8以下，更优选为0.3以上且7以下，进一步优选为0.4以上且6以下，更进一步优选为0.5以上且5以下，更进一步优选为1.5以上且4.2以下，更进一步优选为1.5以上且4.12以下，特别优选为1.5以上且4.0以下。
光子通量(μmol·s-1或mol·s-1)可以根据辐射通量(W)换算。辐射通量与光子通量的关系通过以下的式(1)表示。
辐射通量(W)＝光子通量(mol·s-1)×阿伏伽德罗常数(mol-1)×普朗克常数(Js)×光速度(m·s-1)÷波长(m) (1)
基于上述式(1)，根据从发光装置得到的辐射通量(W)换算为光子通量。对400nm以上且490nm以下的波长范围的光子通量进行积分，可以计算出蓝色光的光子通量B。另外，对从发光装置得到的620nm以上且小于700nm的波长范围的光子通量进行积分，可以计算出红色光的光子通量R。另外，对从发光装置得到的700nm以上且780nm以下的波长范围的光子通量进行积分，可以计算出远红光的光子通量Fr。
发光元件
发光元件可以用作激发光源，是发出在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的光的发光元件。
发光元件的发光峰值波长更优选为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以下的波长范围内。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。发光元件的发光图谱的半峰宽例如可以为30nm以下。
本发明的第一实施方式的发光装置具备：被来自上述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第一荧光体、以及被来自上述发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第二荧光体。为了方便起见，以下的说明按照第二荧光体、第一荧光体的顺序进行。
第二荧光体
第二荧光体被来自发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光。
第二荧光体包含选自第一铝酸盐荧光体及第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体，所述第一铝酸盐荧光体具有包含Al和Cr的组成，所述第二铝酸盐荧光体具有包含以下元素的组成：包含选自除Ce以外的稀土元素中至少一种元素的第一元素Ln、Al、根据需要包含选自Ga及In中至少一种元素的第二元素M、Ce、以及Cr，在Al与第二元素M的总摩尔组成比为5时，Ce的摩尔组成比为变量x与3之积，Cr的摩尔组成比为变量y与3之积，上述变量x为大于0.0002且小于0.50的数，上述变量y为大于0.0001且小于0.05的数。
在第一铝酸盐荧光体中，Cr为活化元素。在第二铝酸盐荧光体中，Ce和Cr为活化元素。在第二铝酸盐荧光体的组成中，在Al与第二元素M的总摩尔组成比为5时，在Ce的摩尔组成比以变量x与3之积表示、Cr的摩尔组成比以变量y与3之积表示的情况下，通过使变量x为满足大于0.0002且小于0.50(0.0002＜x＜0.50)的数、使变量y为满足大于0.0001且小于0.05(0.0001＜y＜0.05)的数，从而使第二铝酸盐荧光体的晶体结构中含有的成为发光中心的Ce的活化量及Cr的活化量为最优的范围，能够抑制发光中心减少而导致的发光强度降低，并且相反地抑制因活化量增多而产生的浓度淬灭所导致的发光强度降低，能够提高发光强度。
第二荧光体优选包含选自具有下述式(I)所示的组成的第一铝酸盐荧光体及具有下述式(II)所示的组成的第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体。
(Al1-wCrw)2O3 (I)
(式(I)中，w为满足0＜w＜1的数。)
(Ln1-x-yCexCry)3(Al1-zMz)5O12 (II)
(式(II)中，Ln为选自除Ce以外的稀土元素中的至少一种稀土元素，M为选自Ga及In中的至少一种元素，x、y及z为满足0.0002＜x＜0.50、0.0001＜y＜0.05、0≤z≤0.8的数。)
第二荧光体含有至少一种铝酸盐荧光体，可以含有两种以上的铝酸盐荧光体。具有上述式(I)所示的组成的第一铝酸盐荧光体中含有的Cr为活化元素。在上述式(I)中，变量w与2之积为上述式(I)所示的组成中的活化元素Cr的摩尔组成比。变量w优选为0＜w＜1，更优选为0.00005≤w≤0.25，进一步优选为0.0005≤w≤0.15，更进一步优选为0.001≤w≤0.07。通过使变量w为大于0且小于1，从而含有成为发光中心的活化元素的Cr，能够提高发光强度。
上述式(II)中的Ce及Cr是具有上述式(II)所示的组成的第二铝酸盐荧光体的活化元素。在上述式(II)中，变量x与3之积为上述式(II)所示的组成中的活化元素Ce的摩尔组成比。变量x优选为0.0002＜x＜0.50，更优选为0.001≤x≤0.35，进一步优选为0.0015≤x≤0.30。在上述式(II)中，变量y与3之积为上述式(II)所示的组成中的活化元素Cr的摩尔组成比。变量y优选为0.0001＜y＜0.05，更优选为0.0005≤y≤0.04，进一步优选为0.001≤y≤0.026。
在上述式(II)中，Ln为选自除Ce以外的稀土元素中的至少一种稀土元素，更优选为选自Y、Gd、Lu、La、Tb及Pr中的至少一种，进一步优选为选自Y、Gd及Lu中的至少一种。
在上述式(II)中，M为选自Ga及In中的至少一种元素，优选M包含Ga。在上述式(II)中，变量z与5之积是上述式(II)中取代为Al的上述元素M的摩尔组成比。在上述式(II)中，变量z优选为0≤z≤0.8，更优选为0.001≤z≤0.6，进一步优选为0.01≤z≤0.4。
第二荧光体中含有的至少一种铝酸盐荧光体为构成石榴石结构的组成，因此耐受热、光及水分。第二荧光体中含有的至少一种铝酸盐荧光体的激发吸收图谱的吸收峰波长为420nm以上且470nm附近，可充分吸收来自发光元件的光，能够提高第二荧光体的发光强度。第二荧光体中含有的至少一种铝酸盐荧光体具体可以列举例如：(Al0.09Cr0.01)2O3、(Al0.9943Cr0.0057)2O3、(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12、(Lu0.983Ce0.009Cr0.008)3Al5O12、(Lu0.9725Ce0.0175Cr0.01)3Al5O12、(Y0.9735Ce0.0125Cr0.014)3(Al0.8Ga0.2)5O12、(Y0.7836Gd0.1959Ce0.0125Cr0.008)3Al5O12、(Gd0.9675Ce0.0125Cr0.02)3Al5O12等。
第二荧光体的制造方法
作为制造第二荧光体中含有的至少一种铝酸盐荧光体的方法的一例，可以举出以下的方法。
对于含有选自除Ce以外的稀土元素中至少一种稀土元素Ln的化合物、含有Al的化合物、根据需要含有选自Ga及In中至少一种元素M的化合物、含有Ce的化合物、以及含有Cr的化合物而言，按以下方式称量各原料：在以Al与元素M的总摩尔组成比5为基准时，稀土元素Ln、Ce和Cr的总摩尔组成比为3，在Ce的摩尔组成比为变量x与3之积、Cr的摩尔组成比为变量y与3之积的情况下，变量x为大于0.0002且小于0.50的数，变量y为大于0.0001且小于0.05的数。在元素M的摩尔组成比为变量z与5之积的情况下，优选以变量z为0以上且0.8以下的方式称量含有元素M的化合物。将上述各原料混合，得到原料混合物。对该原料混合物进行热处理，然后，根据需要进行清洗、通过过滤等方法进行的固液分离、通过真空干燥等方法进行的干燥、通过干式擦拭等进行的分级等后处理工序，得到第二铝酸盐荧光体。作为该第二铝酸盐荧光体的制造方法，可以参照本申请人先前申请的日本特愿2014-260421号。
作为成为原料的化合物，可以列举：氧化物、氢氧化物、氮化物、氮氧化物、氟化物、氯化物等。这些化合物可以是水合物。与其它材料相比，上述各化合物不含有除目标组成以外的其它元素，容易得到目标组成的荧光体，因此优选为氧化物。具体可以列举：Y2O3、Gd2O3、Lu2O3、La2O3、Tb4O7、Pr6O11、Al2O3、Ga2O3、In2O3、CeO2、Cr2O3等。原料混合物中可以根据需要含有卤化物等助熔剂。通过使原料混合物中含有助熔剂，可以促进原料彼此的反应，易于更均匀地进行固相反应。作为助熔剂，具体可以列举例如BaF2、CaF2等。优选为BaF2。这是由于，通过将氟化钡用于助熔剂，石榴石晶体结构变得稳定，易于成为石榴石晶体结构的组成。
从晶体结构的稳定性的观点考虑，热处理的温度优选为1000℃以上且2100℃以下。热处理时间随升温速度、热处理气体氛围等而不同，达到热处理温度后，优选为1小时以上且20小时以下。对原料混合物进行热处理的气体氛围可以在氩、氮等非活性气体氛围、包含氢等的还原气体氛围、或者大气中等氧化气体氛围中进行。
第一荧光体
第一荧光体是被来自发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的荧光体。
第一荧光体优选包含选自Eu2+活化氮化物荧光体、Mn4+活化氟锗酸盐荧光体、Eu2+活化碱土类硫化物荧光体、以及Mn4+活化卤化物荧光体中的至少一种第一荧光体。第一荧光体可以单独使用一种荧光体，也可以组合两种以上的荧光体。第一荧光体例如优选包含选自具有下述式(III)～(VIII)所示的任意组成的荧光体中的至少一种荧光体。
第一荧光体优选包含氮化物荧光体，其具有包含选自Sr及Ca中的至少一种元素、Eu、Al、以及Si的组成。例如，作为第一荧光体，可以列举作为组成式以(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu表示的氮化物荧光体。在本说明书中，组成式中以逗号(,)分隔记载的多种元素表明组成中含有这些多种元素中的至少一种元素。组成式中以逗号(,)分隔记载的多种元素包含组成中以逗号分隔的多种元素中的至少一种元素，可以组合包含来自上述多种元素中的两种以上。
第一荧光体优选包含具有下述式(III)所示的组成的氮化物荧光体。
(Ca1-p-qSrpEuq)AlSiN3 (III)
(式(III)中，p及q为满足0≤p≤1.0、0＜q＜0.5、0＜p+q≤1.0的数。)
在上述式(III)中，Eu为氮化物荧光体的活化元素。在上述式(III)中，变量q为上述式(III)所示的组成中的活化元素Eu的摩尔组成比。变量q优选为0.0001≤q≤0.4，更优选为0.001≤q≤0.3，进一步优选为0.0015≤q≤0.2。在上述式(III)中，变量p为上述式(III)所示的组成中的Sr的摩尔组成比。变量p优选为0.001≤p＜0.9，更优选为0.002≤p≤0.8，进一步优选为0.003≤p≤0.76。
第一荧光体可以包含与具有上述式(III)所示的组成的氮化物荧光体不同的Eu2+活化氮化物荧光体。
对于Eu2+活化氮化物荧光体而言，除了具有包含选自Sr及Ca中的至少一种元素、Eu、Al、以及Si的组成的氮化物荧光体以外，还可以列举在组成中具有选自碱土金属元素中的至少一种元素、以及选自碱金属元素中的至少一种元素、且包含以Eu2+活化的氮化铝的荧光体。
以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及铵离子(NH4 +)中的至少一种元素或离子、以及选自第4族元素及第14族元素中的至少一种元素、且包含以Mn4+活化的氟化物的荧光体。
第一荧光体可以包含选自具有下述式(IV)～(VIII)所示的任意组成的荧光体中的至少一种荧光体。
(i-j)MgO·(j/2)Sc2O3·kMgF2·mCaF2·(1-n)GeO2·(n/2)M1O3∶vMn4+ (IV)
在式(IV)中，M1为选自Al、Ga及In中的至少1种，i、j、k、m、n及v为分别满足2≤i≤4、0≤j＜0.5、0＜k＜1.5、0≤m＜1.5、0＜n＜0.5及0＜v＜0.05的数。
M2 dM3 eM4 fAl3-gSigNh (V)
在式(V)中，M2为选自Ca、Sr、Ba及Mg中的至少1种元素，M3为选自Li、Na及K中的至少1种元素，M4为选自Eu、Ce、Tb及Mn中的至少1种元素，d、e、f、g及h为分别满足0.80≤d≤1.05、0.80≤e≤1.05、0.001＜f≤0.1、0≤g≤0.5、3.0≤h≤5.0的数。
(Ca1-r-s-tSrrBasEut)2Si5N8 (VI)
在式(VI)中，r、s及t为满足0≤r≤1.0、0≤s≤1.0、0＜t＜1.0及r+s+t≤1.0的数。
(Ca,Sr)S∶Eu (VII)
A2[M5 1-uMn4+ uF6] (VIII)
在式(VIII)中，A为选自K、Li、Na、Rb、Cs及NH4 +中的至少1种，M5为选自第4族元素及第14族元素中的至少1种元素，u为满足0＜u＜0.2的数。
第一荧光体与第二荧光体的质量比
第二荧光体相对于第一荧光体和第二荧光体的总量100质量％的质量比是从被来自发光元件的光激发的第一荧光体及第二荧光体发出的光和来自发光元件的光混合而成的光中红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下的量，是红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下的量。第二荧光体相对于上述第一荧光体和上述第二荧光体的总量100质量％的质量比优选为0.5质量％以上且99.5质量％以下的范围，更优选为1质量％以上且99质量％以下的范围，进一步优选为1质量％以上且90质量％以下的范围，更进一步优选为2质量％以上且80质量％以下的范围，更进一步优选为5质量％以上且78质量％以下的范围，特别优选为大于10质量％且75质量％以下的范围。第二荧光体相对于第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％的质量比为上述范围内时，可以利用来自在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的发光元件的光、以及从被来自上述发光元件的光激发的第一荧光体及第二荧光体发出的光来控制混色光，以便照射红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下、红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下的光。第二荧光体相对于上述第一荧光体及上述第二荧光体的总量100质量％的质量比为2质量％以上且80质量％以下的范围时，可以使红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且38以下，可以使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.5以上且4.12以下，能够提供可照射使植物的光感受器更易于吸收、易于促进光形态形成的光的发光装置。第二荧光体相对于第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％的质量比为大于10质量％且75质量％以下的范围时，可以使红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且38以下，可以使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.5以上且4.0以下，能够提供可照射使植物的光感受器更易于吸收、易于促进光形态形成的光的发光装置。
荧光构件
荧光构件包含含有第一荧光体及第二荧光体的荧光体和树脂。如图1所示，荧光构件50不仅对发光元件10发出的光进行波长变换，而且也作为从外部环境保护发光元件10的构件而发挥功能。荧光构件50中的荧光体70包含第一荧光体71及第二荧光体72。
荧光体70含有的荧光构件50以包覆成型体40的凹部内载置的发光元件10的方式形成。考虑到制造的容易度，荧光构件50中含有的树脂可以使用有机硅树脂、环氧树脂、环氧改性有机硅树脂等改性有机硅树脂。在图1中，荧光体70以混合有第一荧光体71及第二荧光体72的状态存在于荧光构件50，以包覆发光元件10的方式配置荧光构件用的组合物，形成荧光构件。由此，能够用荧光体70高效率地对来自发光元件10的光进行波长变换，可以提供发光效率优异的发光装置。包含荧光体70的荧光构件50和发光元件10的配置并不限定于如图1所示将荧光体70与发光元件10接近配置的形式，考虑到从发光元件10产生的热的影响，也可以在荧光构件50中与发光元件10设置间隙来配置荧光体70。另外，可以通过在荧光构件50中基本均匀地配置荧光体70，从而从发光装置100发出色斑得到了抑制的光。在图1中，荧光体70的第一荧光体71及第二荧光体72混合配置，例如，可以将荧光构件50分为多个部位，在主要含有第一荧光体71的部位上配置主要含有第二荧光体72的部位，也可以将其顺序颠倒。
相对于树脂100质量份，荧光构件优选含有第一荧光体及第二荧光体的总量为5质量份以上且150质量份以下。在第一荧光体及第二荧光体的总量相对于荧光构件中的树脂为上述范围内时，可高效率地对从发光元件发出的光进行波长变换，能够从发光装置照射易于被引起植物的光形态形成的红色光吸收型(Pr型)的光敏素及远红光吸收型(Pfr型)的光敏素的光感受器吸收的波长范围的红色光及远红光。
相对于荧光构件中含有的树脂100质量份，荧光构件中的第一荧光体及第二荧光体的总量更优选为10质量份以上且140质量份以下，进一步优选为15质量份以上且120质量份以下，更进一步优选为20质量份以上且100质量份以下。
相对于树脂100质量份，荧光构件含有0.5质量份以上且100质量份以下的第二荧光体。相对于树脂100质量份，荧光构件含有0.5质量份以上且100质量份以下的第二荧光体时，对于从具备该荧光构件的发光装置发出的光而言，红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下，可以使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下。在第二荧光体的含量相对于荧光构件中的树脂为上述范围内时，上述比值R/B为大于4且50以下，可以从发光装置照射上述比值R/Fr为0.1以上且10以下的、促进植物光形态形成的光。
相对于荧光构件中的树脂100质量份，荧光构件中的第二荧光体的含量更优选为1质量份以上且95质量份以下，进一步优选为2质量份以上且90质量份以下，更进一步优选为3质量份以上且80质量份以下。
对于荧光构件中的第一荧光体的含量而言，只要从具备荧光构件的发光装置发出的光中红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下的量、红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下的量即可，没有特别限定。相对于荧光构件中的树脂100质量份，荧光构件中的第一荧光体的含量例如为1质量份以上，优选为5质量份以上，更优选为10质量份以上，进一步优选为15质量份以上，优选为149质量份以下，更优选为140质量份以下，进一步优选为100质量份以下。在荧光构件中的第一荧光体的含量为上述范围内时，能够通过第一荧光体高效率地对从发光元件发出的光进行波长变换，可以从发光装置照射促进植物的光形态形成的光。
荧光构件中除了包含第一荧光体、第二荧光体及树脂以外，还可以包含填料、光稳定剂、着色剂等其它成分。作为填料，可以列举例如二氧化硅、钛酸钡、氧化钛、氧化铝等。相对于荧光构件中含有的树脂100质量份，荧光构件中含有的其它成分优选为0.01质量份以上且20质量份以下。
其它荧光体
对于荧光构件而言，只要从发光装置照射的光的红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下，红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下，则除了第一荧光体及第二荧光体以外也可以含有其它种类的荧光体。
作为其它种类的荧光体，可以举出吸收从发光元件射出的光的一部分、发出绿色光的绿色荧光体、发出黄色光的黄色荧光体、在大于680nm的波长范围具有发光峰值波长的荧光体等。
作为绿色荧光体，具体可以举出具有下述式(i)～(iii)所示的任一组成的荧光体。
M11 8MgSi4O16X11∶Eu (i)
在式(i)中，M11为选自Ca、Sr、Ba及Zn中的至少1种，X11为选自F、Cl、Br及I中的至少1种。
Si6-aAlaOaN8-a∶Eu (ii)
在式(ii)中，a满足0＜a＜4.2。
M13Ga2S4∶Eu (iii)
在式(iii)中，M13为选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种。
作为黄色荧光体，具体可以举出具有下述式(iv)～(v)所示的任一组成的荧光体。
M14 b/cSi12-(b+c)Al(b+c)OcN(16-c)∶Eu (iv)
在式(iv)中，M14为选自Sr、Ca、Li及Y中的至少1种。b为0.5～5，c为0～2.5，c为M14的电荷。
M15 3Al5O12∶Ce (v)
在式(v)中，M15为选自Y、Lu、Tb及Gd中的至少1种。需要说明的是，Al的一部分任选被Ga取代。
作为在大于680nm的波长范围具有发光峰值波长的荧光体，具体可以举出具有下述式(vi)～(ix)所示的任一组成的荧光体。
(Ca,Sr,Ba)(Y,Gd,La)(Al，Ga)1-a1Mga1O4∶Mn(0≤a1≤0.2) (vi)
Li(Al,Ga)O2∶Fe (vii)
CdS∶Fe (viii)
(Gd,Y,La,Tb)(Al,Sc,Ga)O3∶Cr (ix)
荧光构件用的组合物
相对于树脂100质量份，上述组合物中第一荧光体及第二荧光体总计含有5质量份以上且150质量份以下。在上述组合物中，就第二荧光体相对于第一荧光体及第二荧光体的总量的质量比而言，从被来自发光元件的光激发的第一荧光体及第二荧光体发出的光和来自发光元件的光混合而成的光中红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下的量，红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下的量。上述组合物中含有的第二荧光体相对于上述第一荧光体及上述第二荧光体的总量100质量％的质量比优选为0.5质量％以上且99.5质量％以下的范围，更优选为1质量％以上且99质量％以下的范围，进一步优选为1质量％以上且90质量％以下的范围，更进一步优选为2质量％以上且80质量％以下的范围，更进一步优选为5质量％以上且78质量％以下的范围，特别优选为大于10质量％且75质量％以下的范围。上述组合物中含有的第二荧光体相对于第一荧光体及第二荧光体的总量的质量比为上述范围内时，可以利用在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的来自发光元件的光、以及被来自上述发光元件的光激发的第一荧光体及第二荧光体发出的光来控制混色光，以便照射红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于4且50以下、红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为0.1以上且10以下的光。第二荧光体相对于上述第一荧光体及上述第二荧光体的总量100质量％的质量比为2质量％以上且80质量％以下的范围时，可以使红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且38以下，可以使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.5以上且4.12以下，能够制造照射植物的光感受器更易于吸收、易于促进光形态形成的光的发光装置。另外，第二荧光体相对于第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％的质量比为大于10质量％且75质量％以下的范围时，可以使红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且38以下，可以使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.5以上且4.0以下，能够提供照射使植物的光感受器更易于吸收、更易于促进光形态形成的光的发光装置。
对于本发明的第一实施方式中的发光装置而言，从上述发光装置照射的光易于被进行光形态形成的植物的光感受器吸收，可促进植物的光形态形成，可以促进植物的生成。上述发光装置优选与发出白色光的光源组合使用。白色光易于被植物的叶绿素等进行光合作用的植物光感受器吸收。例如，通过将发出白色光的光源和本发明的第一实施方式中的发光装置组合使用，可以使植物的光合作用活性化，而且可以进一步促进植物的光形态形成，可以进一步促进植物的培育。作为白色光，可以举出例如太阳光、从各种灯照射的光。作为发出白色光的光源，可以使用例如选自太阳、荧光灯、白炽灯、金属卤化物灯、高压钠灯及LED等中的至少一种光源。
本发明的第一实施方式中的发光装置通过与发出白色光的光源组合使用，可以用作促进植物生长的补光用的发光装置。在将本发明的第一实施方式中的发光装置和发出白色光的光源组合使用的情况下，从发光装置发出的光和从上述光源发出的白色光混合而成的光中红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B优选为1.0以上且10以下，更优选为1.5以上且8以下，进一步优选为2.0以上且6以下。另外，从本发明的第一实施方式中的发光装置发出的光和从上述光源发出的白色光混合而成的光中红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr优选为0.1以上且10以下，更优选为0.2以上且8以下，进一步优选为0.3以上且7以下，更进一步优选为0.4以上且6以下，特别优选为0.5以上且5以下。
照明装置
本发明的第一实施方式中的发光装置可以是和发出与上述发光装置不同的光能的光源组合而成的照明装置。发出与上述发光装置不同的光能的光源可以是发出白色光的光源。另外，上述光源可以是发出除白色光以外的光的光源，可以列举例如发出蓝色光的光源等。本发明的第一实施方式中的发光装置和发出与上述发光装置不同的光能的光源组合而成的照明装置可以根据植物的生长程度而对植物照射最合适的光能。
植物栽培方法
本发明的一个实施方式的植物栽培方法是通过对植物照射从本发明的第一实施方式中的发光装置发出的光来栽培植物的方法。在植物栽培方法中，在与外部环境隔离、且能够人工控制的植物工厂中，可以对植物照射来自发光装置100的光。另外，为了对在利用太阳光的温室中栽培的植物进行太阳光的补光，也可以使用本发明的第一实施方式中的发光装置对植物照射来自上述发光装置的光。植物的种类没有特别限定，本发明的第一实施方式的发光装置可以发出使植物的光合作用活性化、易于被进行光形态形成的植物的光感受器吸收的光，能够促进植物的生长，以使茎、叶、根或果实等具有良好的形态或重量，因此优选适用于蔬菜、花卉类等的栽培。作为蔬菜，可以列举：散叶莴苣、花园莴苣(gardenlettuce)、皱叶莴苣、羊羔莴苣(Lamb’s lettuce)、长叶生菜、金玉兰、罗莎红生菜(LolloRossa)、芝麻生菜(Rucola lettuce)、褶边生菜(frill Lettuce)、绿叶生菜(green-leaf)、莴笋等莴苣、茼蒿等菊科的蔬菜、菠菜等旋花科的蔬菜、草莓等蔷薇科的蔬菜、菊、非洲菊、玫瑰、郁金香等花卉类。
实施例
以下，通过实施例更具体地对本发明进行说明。本发明并不限定于这些实施例。
实施例1～5及比较例1
第一荧光体
作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在670nm具有发光峰值波长的CaAlSiN3∶Eu(以下，有时记载为“670CASN”)。
第二荧光体
作为第二荧光体，使用了通过以下的制造方法得到的荧光体。
使用Y2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3作为原料，按照希望的投料组成比进行称量，相对于不含助熔剂的各原料的总量100质量份，添加5质量份的BaF2作为助熔剂，通过球磨机进行1小时的干式混合，得到了原料混合物。将得到的原料混合物填充于氧化铝坩埚，加上盖子，在H2为3体积％、N2为97体积％的还原气体氛围中进行1500℃、10小时热处理，由此得到了烧成物。将该烧成物通过干筛得到了第二荧光体。对于得到的第二荧光体，使用电感耦合等离子体光谱分析装置(Perkin Elmer(珀金埃尔默)公司制造)，通过ICP-AES发光分析法进行了组成分析。得到的第二荧光体的组成为(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12(以下，有时记载为“YAG∶Ce,Cr”)。该第二荧光体被来自具有450nm的发光峰值波长的发光元件的光激发而在707nm具有发光峰值波长。
发光装置
制造了与图1所示的发光装置相同的发光装置。
发光装置100使用了发光峰值波长为450nm的氮化物半导体作为发光元件10。
作为构成荧光构件50的树脂，使用有机硅树脂，在有机硅树脂100质量份中按照表1所示的配合比(质量份)添加了第一荧光体71或第二荧光体72，进行混合分散，然后脱泡，得到了构成荧光构件的树脂组合物。在实施例1～5的各树脂组合物中，如表1所示，调节了第一荧光体71与第二荧光体72的配合比(质量份)。在成型体40的凹部的发光元件10上注入该树脂组合物，填充至上述凹部，进而在150℃下加热4小时，使树脂组合物固化，形成荧光构件50，对于实施例1～5的各实施例，制造了图1所示的发光装置100。比较例1未使用第二荧光体，在发光装置中使用仅含有第一荧光体71的树脂组合物制造了发光装置。在得到的发光装置中，相对于第一荧光体71及第二荧光体72的总量100质量％，将第一荧光体71的质量比(质量％)及第二荧光体72的质量比(质量％)示于表1。
实施例6～10及比较例2
在实施例6～10及比较例2中，作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在660nm具有发光峰值波长的CaAlSiN3∶Eu(以下，有时也记载为“660CASN”)。在实施例6～10中，按照表2所示的配合比(质量份)使用了上述第一荧光体和与实施例1相同的第二荧光体，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在比较例2中，未使用第二荧光体而使用了仅含有上述第一荧光体的树脂组合物，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在实施例6～10及比较例2的各树脂组合物中，相对于树脂100质量份，将第一荧光体及第二荧光体的总量(质量份)、第一荧光体的配合比(质量份)、以及第二荧光体的配合比(质量份)示于表2。另外，相对于实施例6～10及比较例2的发光装置中的第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％，将第一荧光体的质量比(质量％)和第二荧光体的质量比(质量％)示于表2。
实施例11～15及比较例3
在实施例11～15及比较例3中，作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu(以下，有时也记载为“640SCASN”)。在实施例11～15中，按照表3所示的配合比(质量份)使用了上述第一荧光体、与实施例1相同的第二荧光体，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在比较例3中，未使用第二荧光体而使用了仅含有上述第一荧光体的树脂组合物，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在实施例11～15及比较例3的各树脂组合物中，相对于树脂100质量份，将第一荧光体及第二荧光体的总量(质量份)、第一荧光体的配合比(质量份)、以及第二荧光体的配合比(质量份)示于表3。另外，相对于实施例11～15及比较例3的发光装置中的第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％，将第一荧光体的质量比(质量％)、第二荧光体的质量比(质量％)示于表3。
实施例16～20
在实施例16～20中，作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu，作为第二荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在692nm具有发光峰值波长的(Al0.9943Cr0.0057)2O3。在实施例16～20中，按照表4所示的配合比(质量份)使用了上述第一荧光体和上述第二荧光体，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在实施例16～20的各树脂组合物中，相对于树脂100质量份，将第一荧光体及第二荧光体的总量(质量份)、第一荧光体的配合比(质量份)、以及第二荧光体的配合比(质量份)示于表4。另外，相对于实施例16～20的发光装置中的第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％，将第一荧光体的质量比(％)和第二荧光体的质量比(％)示于表4。相对于比较例3的树脂组合物中的树脂100质量份，将荧光体的各配合比(质量份)和比较例3的发光装置中的各荧光体的质量比(质量％)记载于表4。
实施例21～23
第一荧光体
作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu。
第二荧光体
作为第二荧光体，使用了通过以下的制造方法得到的荧光体。
首先，使用Lu2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3作为原料，按照希望的投料组成比进行称量，相对于不含助熔剂的各原料的总量100质量份，添加5质量份的BaF2作为助熔剂，通过球磨机进行1小时的干式混合，得到了原料混合物。将得到的原料混合物填充于氧化铝坩埚，加上盖子，在H2为3体积％、N2为97体积％的还原气体氛围中进行1500℃、10小时热处理，由此得到了烧成物。将该烧成物通过干筛得到了第二荧光体。对于得到的第二荧光体，使用电感耦合等离子体光谱分析装置(Perkin Elmer(珀金埃尔默)公司制造)，通过ICP-AES发光分析法进行了组成分析。得到的第二荧光体的组成为(Lu0.9725Ce0.0175Cr0.01)3Al5O12(以下，有时也记载为“LAG∶Ce,Cr”)。该第二荧光体被来自具有450nm的发光峰值波长的发光元件的光激发而在687nm具有发光峰值波长。
发光装置
在实施例21～23中，作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu，作为第二荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在687nm具有发光峰值波长的LAG∶Ce,Cr。在实施例21～23中，按照表5所示的配合比(质量份)使用了上述第一荧光体和上述第二荧光体，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在实施例21～23的各树脂组合物中，相对于树脂100质量份，将第一荧光体及第二荧光体的总量(质量份)、第一荧光体的配合比(质量份)和第二荧光体的配合比(质量份)示于表5。另外，相对于实施例21～23的发光装置中的第一荧光体71及第二荧光体72的总计100质量％，将第一荧光体的质量比(质量％)和第二荧光体的质量比(质量％)示于表5。相对于比较例3的树脂组合物中的树脂100质量份，将荧光体的各配合比(质量份)和比较例3的发光装置中的各荧光体的质量比(质量％)记载于表5。
实施例24～26
第一荧光体
作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu。
第二荧光体
作为第二荧光体，使用了通过以下的制造方法得到的荧光体。
首先，使用Gd2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3原料，按照希望的投料组成比进行称量，相对于不含助熔剂的各原料的总量100质量份，添加5质量份的BaF2作为助熔剂，通过球磨机进行1小时的干式混合，得到了原料混合物。将得到的原料混合物填充于氧化铝坩埚，加上盖子，在H2为3体积％、N2为97体积％的还原气体氛围中进行1500℃、10小时热处理，由此得到了烧成物。将该烧成物通过干筛得到了第二荧光体。对于得到的第二荧光体，使用电感耦合等离子体光谱分析装置(Perkin Elmer(珀金埃尔默)公司制造)，通过ICP-AES发光分析法进行了组成分析。得到的第二荧光体的组成为(Gd0.9675Ce0.0125Cr0.02)3Al5O12(以下，有时记载为“GAG∶Ce,Cr”)。该第二荧光体被来自具有450nm的发光峰值波长的发光元件的光激发而在727nm具有发光峰值波长。
发光装置
在实施例24～26中，作为第一荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在640nm具有发光峰值波长的(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu，作为第二荧光体，使用了被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在727nm具有发光峰值波长的GAG∶Ce,Cr。在实施例21～26中，按照表6所示的配合比(质量份)使用了上述第一荧光体和上述第二荧光体，除此以外，与实施例1同样地制造了发光装置。在实施例24～26的各树脂组合物中，相对于树脂100质量份，将第一荧光体及第二荧光体的总量(质量份)、第一荧光体的配合比(质量份)、以及第二荧光体的配合比(质量份)示于表6。另外，相对于发光装置中的第一荧光体及第二荧光体的总量100质量％，将第一荧光体的质量比(质量％)和第二荧光体的质量比(质量％)示于表6。相对于比较例3的树脂组合物中的树脂100质量份，将荧光体的各配合比(质量份)和比较例3的发光装置中的各荧光体的质量比(质量％)记载于表6。
相对光子通量
使用光谱仪(Hamamatsu Photonics公司制造、PMA-11)测定了从各实施例及各比较例中的发光装置发出的光。根据得到的辐射通量(W)基于下述式(1)换算为光子通量，制作了光子通量的图谱。在图2中，对于实施例1～5及比较例1的发光装置，将各发光装置的波长670nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。另外，在图3中，对于实施例6～10及比较例2的发光装置，将各发光装置的波长660nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。另外，在图4中，对于实施例11～15及比较例3的发光装置，将各发光装置的波长640nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。在图5中，对于实施例16～20及比较例3的发光装置，将各发光装置的波长640nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。在图6中，对于实施例21～23及比较例3的发光装置，将各发光装置的波长640nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。在图7中，对于实施例24～26及比较例3的发光装置，将各发光装置的波长640nm的光子通量的图谱作为1，以相对光子通量相对于波长的形式表示。
辐射通量(W)＝光子通量(mol·s-1)×阿伏伽德罗常数(mol-1)×普朗克常数(Js)×光速度(m·s-1)÷波长(m) (1)
光子通量
对于各实施例及比较例，使用根据上述式(1)得到的发光装置的光子通量图谱，计算出各波长范围的光子通量。对400nm以上且490nm以下的波长范围的光子通量进行积分，计算出蓝色光的光子通量B。另外，对620nm以上且小于700nm的波长范围的光子通量进行积分，计算出红色光的光子通量R。另外，对700nm以上且780nm以下的波长范围的光子通量进行积分，计算出远红光的光子通量Fr。对于各实施例及比较例的发光装置，根据求出的光子通量B、R、Fr求出光子通量R相对于光子通量B之比R/B、光子通量R相对于光子通量Fr之比R/Fr。将结果示于表1～表6。
图8是示出了实施例1～5及比较例1、实施例6～10及比较例2、实施例11～15及比较例3、实施例16～20及比较例3、实施例21～23及比较例3、实施例24～26及比较例3的各发光装置中具备荧光构件中的第二荧光体的含量与各发光装置的上述光子通量R相对于上述光子通量Fr之比R/Fr的关系的图表。
表1
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份
表2
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份表3
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份
表4
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份
表5
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份
表6
*：荧光体相对于荧光构件中的树脂100质量份的质量份
如表1～6所示，对于实施例1～26的发光装置而言，红色光的光子通量相对于蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且12以下，红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.59以上且4.12以下。
如图2～图7所示可以确认，具备第一荧光体和第二荧光体的发光装置在450nm具有发光元件的发光峰值波长，被来自上述发光元件的光激发而在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有第一荧光体的至少一个发光峰值波长，被来自上述发光元件的光激发而在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有第二荧光体的至少一个发光峰值波长。
如表1～6所示，比较例1～3的发光装置的上述光子通量R相对于上述光子通量B之比R/B为10以上，但由于比较例1～3的发光装置不具备包含第二荧光体的荧光构件，因此比较例1的发光装置的比值R/Fr大于实施例1～5的各发光装置的比值R/Fr，比较例2的发光装置的比值R/Fr大于实施例6～10的各发光装置的比值R/Fr，比较例3的发光装置的比值R/Fr大于实施例11～26的各发光装置的比值R/Fr，难以控制成易于被植物的光感受器吸收、用于促进植物的光形态形成的、具有更小数值的比值R/Fr的混色光。
另外，如图2～7所示，由于比较例1～3的各发光装置不具备包含第二荧光体的荧光构件，因此，即使被来自具有450nm的发光峰值波长的发光元件的光激发，也没有确认到在680nm以上且800nm以下的波长范围内存在至少一个以上的发光峰值波长。
如图8所示，可以确认，实施例1～26的发光装置可以通过荧光构件中含有的第二荧光体的量来调节红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr。如图11所示的非专利文献1中的记载所述，光源的光谱分布不同例如对长叶生菜的株高造成影响，显示出如果比值R/Fr小，则长叶生菜的株高小。如图8所示，在能够如实施例1～26的发光装置那样将红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B、和上述光子通量R相对于上述光子通量Fr之比R/Fr进行了控制的混色光照射至植物时，可以照射易于被进行光形态形成的植物的光感受器、例如红色光吸收型(Pr型)的光敏素和远红光吸收型(Pfr)的光敏素这2种光感受器吸收的光，可以照射促进植物的光形成形态、进一步促进植物的生长的光。
接下来，将上述的实施例或比较例的发光装置和发出白色光的光源的白色LED组合，制造了作为植物栽培用光源的发光装置。以下，将实施例或比较例的发光装置与白色LED组合而成的发光装置称为植物栽培用光源。
植物栽培用光源A
将比较例2的发光装置和白色LED组合，制造了植物栽培用光源A。
植物栽培用光源B
将实施例8的发光装置和白色LED组合，制造了植物栽培用光源B。
植物栽培用光源C
将实施例9的发光装置和白色LED组合，制造了植物栽培用光源C。
植物栽培用光源D
将实施例10的发光装置和白色LED组合，制造了植物栽培用光源D。
光子通量
使用分光辐射照度计(KONICA MINOLTA公司制造、CL-500A)测定从植物栽培用光源A～D发出的光的光子通量图谱，计算出将400nm以上且490nm以下的波长范围的光子通量积分而得到的蓝色光的光子通量B、将620nm以上且小于700nm的波长范围的光子通量积分而得到的红色光的光子通量R、将700nm以上且780nm以下的波长范围的光子通量积分而得到的远红光的光子通量Fr，求出红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B、红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr。将结果示于表7。图9示出了植物栽培用光源A～D的光子通量相对于波长的图谱。在图9中，将植物栽培用光源A～D的位于380nm以上且490nm以下的波长范围内的发光峰值波长设为1，以相对光子通量相对于波长的图谱的形式表示。
植物栽培试验
作为栽培用的植物，使用了莴笋。
播种
在聚氨酯海绵(Tokuyama公司制造、平板型通用品)上播撒植物的种子，照射来自白色LED(日亚化学工业株式会社制造)的光，进行出芽、育苗。
在室温为25℃、湿度为60％、CO2浓度为800～1100ppm、白色LED的光子通量密度为80μmol·m-2·s-1、日照16小时/天的条件下将上述植物栽培7天。
定植
测定从播种起7天后的莴笋的第三叶的大小，将相同程度尺寸的植物用于试验。使用第三叶的大小为相同程度的莴笋是为了尽量抑制因种子引起的波动，使作为原本目的的从光源发出的光的影响带来的植物生长的不同变得明确。
对被选择的用于试验的植物照射植物栽培用光源A～D的光，对植物进行水耕栽培。在室温为25℃、湿度为60％、CO2浓度为800～1100ppm、栽培用光源A～D的光子通量密度为310μmol·m-2·s-1、日照16小时/天的条件下将植物栽培25天。对于培养液而言，将NS1号(OAT Agrio公司制造)与NS2号(OAT Agrio公司制造)以质量比(NS1号∶NS2号)为2∶3的比例混合而成的物质溶于水中使用。使培养液的导电率为2.0mS·cm-1。栽培用光源A～D的光中红色光的光子通量相对于蓝色光的光子通量B之比R/B、及红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr在整个定植期间没有变化。
鲜重(可食部分)的测定
将栽培后的植物收获，从收获的植物上去除根，测定了植物的地上部分的湿重。将来自植物栽培用光源A～D的各自的光照射于6株植物，进行水耕栽培，测定了水耕栽培的各植物的地上部分的湿重作为鲜重(可食部分)(g)。将6株植物的鲜重(可食部分)(g)的平均值示于表7。
株高的测定
将来自植物栽培用光源A～D的各自的光照射于6株植物，进行水耕栽培，收获水耕栽培的各植物，测定从收获的各植物的基部至最长的叶顶端的长度作为株高(cm)。将6株植物的株高(cm)的平均值作为结果示于表7。
表7
如表7所示，对于使用了实施例8、9及10的发光装置和白色LED的植物栽培用光源B～D而言，与使用了比较例2的发光装置和白色LED的植物栽培用光源A相比，鲜重(可食部分)增加，株高也有所伸长。根据该结果可以确认，通过使本发明的第一实施方式的发光装置与发出白色光的光源组合使用，能够发出易于被植物的进行光合作用的光感受器、以及进行茎的伸长、叶的展开作用等光形态形成的植物光感受器吸收的光，可以促进植物的生长。
如图9所示可以推测，对于使用了实施例8、9或10的发光装置和白色LED的植物栽培用光源B～D而言，通过使红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr小于使用了比较例2的发光装置和白色LED的植物栽培用光源A、且增加Fr成分，可以通过远红光与红色光这2种光所带来的协同效应(艾默生效应)使光合作用活性化，促进植物的生长。
接着，作为参考例，测定了上述的比较例2及实施例8～10中作为第一荧光体使用的CaAlSiN3∶Eu(660CASN)和在660nm附近具有发光峰值波长的红色LED的温度与峰值波长的关系，所述CaAlSiN3∶Eu(660CASN)被来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光激发而在660nm具有发光峰值波长。具体而言，在25℃、105℃、140℃下，对660CASN荧光体照射来自在450nm具有发光峰值波长的发光元件的光，使用光谱仪测定从660CASN荧光体发出的光的图谱，求出了各温度下的发光图谱的峰值波长。另外，在25℃、85℃、120℃下，使用上述光谱仪测定从上述红色LED发出的光的图谱，求出了各温度下的图谱的峰值波长。将结果示于表8及图10。
表8
如表8及图10所示，对于在实施例6～10的发光装置中作为第一荧光体使用的660CASN而言，即使在室温程度的25℃～140℃的高温下使用时，峰值波长的变动也小。对于红色LED而言，在25℃下使用时和在120℃的高温下使用时，越在高温下使用，峰值波长越向长波长侧大幅变动。根据该结果可知，对于红色LED而言，峰值波长随温度而变化，难以调整红色光的光子通量，即使在调整了红色光的光子通量R相对于蓝色光的光子通量B之比R/B、红色光的光子通量R相对于远红光的光子通量Fr之比R/Fr的情况下，比值R/B、比值R/Fr也随温度而变动，植物的生长可能变动不稳定。
工业实用性
本发明的一个方式的发光装置能够发出易于被进行光形态形成的植物光感受器吸收的光，可以促进植物的光形态形成，可以用作进一步促进植物生长的植物栽培用的发光装置或照明装置。本发明的一个方式的发光装置通过和发出白色光的光源或发出与上述发光装置不同的光能的光源组合使用，可以用作促进植物生长的补光用的发光装置。

Claims (21)

1.一种用于植物栽培的发光装置，其具备：
在380nm以上且490nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的发光元件、
被来自所述发光元件的光激发而发出在580nm以上且小于680nm的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第一荧光体、以及
被来自所述发光元件的光激发而发出在680nm以上且800nm以下的波长范围内具有至少一个发光峰值波长的光的第二荧光体，
其中，620nm以上且小于700nm的波长范围的红色光的光子通量R相对于400nm以上且490nm以下的波长范围的蓝色光的光子通量B之比R/B为大于10且38以下，
所述光子通量R相对于700nm以上且780nm以下的波长范围的远红光的光子通量Fr之比R/Fr为1.5以上且4.2以下，
所述第二荧光体包含选自具有下式(I)所示组成的第一铝酸盐荧光体及具有下式(II)所示组成的第二铝酸盐荧光体中的至少一种荧光体，
(Al1-wCrw)2O3(I)
式(I)中，w为满足0＜w＜1的数，
(Ln1-x-yCexCry)3(Al1-zMz)5O12(II)
式(II)中，Ln为选自除Ce以外的稀土元素中的至少一种稀土元素，M为选自Ga及In中的至少一种元素，x、y及z为满足0.0002＜x＜0.50、0.0001＜y＜0.05、0≤z≤0.8的数。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
第二荧光体相对于所述第一荧光体及所述第二荧光体的总量的质量比为2质量％以上且80质量％以下。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第一荧光体包含氮化物荧光体，所述氮化物荧光体具有包含选自Sr及Ca中的至少一种元素、Eu、Al、以及Si的组成。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第一荧光体包含具有下式(III)所示组成的氮化物荧光体，
(Ca1-p-qSrpEuq)AlSiN3(III)
式(III)中，p及q为满足0≤p≤1.0、0＜q＜0.5、0＜p+q≤1.0的数。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第一荧光体还包括：Mn4+活化氟锗酸盐荧光体、Eu2+活化碱土硫化物荧光体、以及Mn4+活化氟化物荧光体以及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的Eu2+活化氮化铝荧光体中的至少一种第一荧光体。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
第一荧光体还包括选自具有下述式(IV)～(VIII)所示任意组成的荧光体中的至少一种荧光体，
(i-j)MgO·(j/2)Sc2O3·kMgF2·mCaF2·(1-n)GeO2·(n/2)M1O3∶vMn4+(IV)
在式(IV)中，M1为选自Al、Ga及In中的至少1种，i、j、k、m、n及v为分别满足2≤i≤4、0≤j＜0.5、0＜k＜1.5、0≤m＜1.5、0＜n＜0.5及0＜v＜0.05的数，
M2 dM3 eM4 fAl3-gSigNh(V)
在式(V)中，M2为选自Ca、Sr、Ba及Mg中的至少1种元素，M3为选自Li、Na及K中的至少1种元素，M4为选自Eu、Ce、Tb及Mn中的至少1种元素，d、e、f、g及h为分别满足0.80≤d≤1.05、0.80≤e≤1.05、0.001＜f≤0.1、0≤g≤0.5、3.0≤h≤5.0的数，
(Ca1-r-s-tSrrBasEut)2Si5N8(VI)
在式(VI)中，r、s及t为满足0≤r≤1.0、0≤s≤1.0、0＜t＜1.0及r+s+t≤1.0的数，
(Ca,Sr)S∶Eu(VII)
A2[M5 1-uMn4+ uF6](VIII)
在式(VIII)中，A为选自K、Li、Na、Rb、Cs及NH4 +中的至少1种，M5为选自第4族元素及第14族元素中的至少1种元素，u为满足0＜u＜0.2的数。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第二荧光体相对于上述第一荧光体和上述第二荧光体的总量100质量％的质量比为0.5质量％以上且99.5质量％以下的范围。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其具备包含所述第一荧光体、所述第二荧光体、以及树脂的荧光构件，其中，
相对于所述树脂100质量份，所述荧光构件含有0.5质量份以上且100质量份以下的所述第二荧光体。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中，
相对于所述树脂100质量份，所述荧光构件含有所述第一荧光体及所述第二荧光体的总量为5质量份以上且150质量份以下。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其中，
相对于所述树脂100质量份，所述荧光构件含有所述第一荧光体5质量份以上且149质量份以下。
11.根据权利要求8所述的发光装置，其中，
所述荧光构件含有填料、光稳定剂、或着色剂，且相对于所述树脂100质量份，含有所述填料、光稳定剂、或着色剂0.01质量份以上且20质量份以下。
12.根据权利要求1所述的发光装置，其包含吸收从发光元件射出的光的一部分、发出绿色光的绿色荧光体。
13.根据权利要求12所述的发光装置，其中，所述绿色荧光体为具有下述式(i)～(iii)所示的任一组成的荧光体，
M11 8MgSi4O16X11∶Eu(i)
在式(i)中，M11为选自Ca、Sr、Ba及Zn中的至少1种，X11为选自F、Cl、Br及I中的至少1种，
Si6-aAlaOaN8-a∶Eu(ii)
在式(ii)中，a满足0＜a＜4.2，
M13Ga2S4∶Eu(iii)
在式(iii)中，M13为选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种。
14.根据权利要求1所述的发光装置，其包含吸收从发光元件射出的光的一部分、发出黄色光的黄色荧光体。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其中，所述黄色荧光体为具有下述式(iv)～(v)所示的任一组成的荧光体，
M14 b/cSi12-(b+c)Al(b+c)OcN(16-c)∶Eu(iv)
在式(iv)中，M14为选自Sr、Ca、Li及Y中的至少1种，b为0.5～5，c为0～2.5，c为M14的电荷，
M15 3Al5O12∶Ce(v)
在式(v)中，M15为选自Y、Lu、Tb及Gd中的至少1种，Al的一部分任选被Ga取代。
16.根据权利要求1所述的发光装置，其包含吸收从发光元件射出的光的一部分、在大于680nm的波长范围具有发光峰值波长的荧光体。
17.根据权利要求16所述的发光装置，所述在大于680nm的波长范围具有发光峰值波长的荧光体为具有下述式(vi)～(ix)所示的任一组成的荧光体，
(Ca,Sr,Ba)(Y,Gd,La)(Al，Ga)1-a1Mga1O4∶Mn(vi)
在式(vi)中，0≤a1≤0.2
Li(Al,Ga)O2∶Fe(vii)
CdS∶Fe(viii)
(Gd,Y,La,Tb)(Al,Sc,Ga)O3∶Cr(ix)。
18.根据权利要求1所述的发光装置，其与发出白色光的光源组合使用。
19.根据权利要求18所述的发光装置，其中，所述发出白色光的光源为选自太阳、荧光灯、白炽灯、金属卤化物灯、高压钠灯及LED灯中的至少一种光源。
20.一种照明装置，其是权利要求1～17中任一项所述的发光装置和发出与该发光装置不同的光能的光源组合而成的。
21.一种植物栽培方法，该方法包括：
对植物照射从权利要求1～19中任一项所述的发光装置发出的光。
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