CN202587966U - 发光二极管的植物生产装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管的植物生产装置，包含一暗室、一发电装置、一集气装置及一给水装置，暗室内具有一可供植物生长的容置空间，容置空间内并设置有多个发光二极管。发电装置配置在暗室外的一大气环境中，并且将一太阳光转换为一电能后，供应至多个发光二极管，以产生一光线照射于植物。集气装置将大气环境中的二氧化碳气体输入至暗室内，给水装置则是从暗室外输送一水体至容置空间内，使植物在容置空间内进行光合作用而产生氧气，并且经由集气装置将此氧气排放至大气环境中。

Description

发光二极管的植物生产装置
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管的植物生产装置，特别涉及一种利用太阳能供电运作，并且可减少大气环境中的二氧化碳气体浓度以及增加氧气含量的发光二极管的植物生产装置。
背景技术
随着地球上人口的不断增加以及全球各地种种人为的不当开发利用，导致越来越多的可耕地消失，并且使地表上的植被越来越少，如此不但使粮食短缺的问题日益严重，并且使大气环境中利用光合作用将二氧化碳气体(CO2)转化成氧气(O2)的能力大幅降低，以致于让温室效应所造成的暖化问题日趋恶化。
由于温室效应的发生，使地表温度日益增加，并且导致气候的异常变化，例如：全球雨量的逐年降低、高山积雪的减少，以致河流的水源逐渐匮乏、海平面上升以及陆地面积的减少、局布地区降雨量过度集中以及植物/农作物的生长周期及分布改变等，使植物/农作物饱受水灾、旱灾、风灾及病虫害的侵袭，进而造成粮食的收成量大不如前，而衍生出粮食严重短缺及原物料价格大幅上涨等各种问题。虽然，目前世界各地对于如何对抗温室效应的冲击已经有所警觉，并且已实施多项可行的措施，然而其效果最多只能通过减少温室气体(如二氧化碳气体及甲烷等)的排放量来达成。
但是，这些措施对于已经存在于大气环境中过量的温室气体仍然束手无策。目前虽然有从空气中吸取二氧化碳的方法被开发出来，例如以碱的水溶液(例如氢氧化钠(NaOH)水溶液)可有效吸收空气中的二氧化碳，其所呈现的效果有限，并且需大量的使用化学试剂才能达成，其无形中也对大气环境造成另一种伤害。此外，对于温室效应所造成粮食短缺问题的改善，目前仅能通过大幅开发可耕地或改良植物/农作物的抗旱、抗涝、抗病虫害或抗寒害等方式来进行，植物/农作物的品种改良旷日费时而缓不济急。并且，由于地球上的可耕地面积实属有限，因此即便于有新品种的植物/农作物开发成功，仍然无法大规模的进行耕种，而无助于粮食短缺问题的改善。
实用新型内容
鉴于以上的问题，本实用新型提供一种发光二极管的植物生产装置植物发光二极管的植物生产装置，藉以改良可耕地日益减少以及植物/农作物容易受到气候变化所导致粮食短缺的问题，以及目前用于防治温室效应的方法上，无法有效降低大气环境中温室气体含量的问题。
为达上述目的，本实用新型提供一种发光二极管的植物生产装置，包含有：
一暗室，具有一容置空间及多个发光二极管，该多个发光二极管设置于该容置空间内，并且提供一光线照亮该容置空间；
一发电装置，设置于该暗室外的一大气环境中，该发电装置接收该大气环境的一太阳光，并且将该太阳光转换为一电能后供应至该多个发光二极管；
一集气装置，连接于该容置空间及该大气环境之间，该集气装置将该大气环境的一二氧化碳气体输送至该容置空间内，以及将该容置空间内的一氧气排出至该大气环境中；以及
一给水装置，连接于该暗室，该给水装置自该暗室外输送一水体至该容置空间内。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该暗室设置于地面下、水面下或山洞内。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该多个发光二极管为蓝光发光二极管及/或红光发光二极管。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该多个蓝光发光二极管为光线波长主峰介于420-520纳米之间的发光二极管。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该多个红光发光二极管为光线波长主峰介于600-700纳米之间的发光二极管。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中还包含一植物生长架，设置于该容置空间内，该多个发光二极管设置于该植物生长架上。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该植物生长架间隔设置有多个承载盘，并且每一该承载盘具有相对的一第一表面及一第二表面，该多个发光二极管设置于至少一该承载盘的该第二表面，令该光线照射至另一该承载盘的该第一表面。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中还包含至少一太阳能板，该太阳能板设置于另一该承载盘的该第一表面，并收集该光线。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中还包含一蓄电装置，电性连接于该暗室及该发电装置，该电能储存于该蓄电装置或供应至该暗室。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中还包含进行调节该容置空间内的温度及湿度的一空调装置，设置于该容置空间内。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该发电装置为可挠式太阳能电池。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该发电装置为铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中每一该发光二极管具有一发光层，该发光层由一金属化合物半导体所组成，该金属化合物半导体具有一金属及一化合物，该金属选自于铟、镓及锗其中之一或其组合，该化合物选自于氮、磷及砷其中之一或其组合。
上述的发光二极管的植物生产装置，其中该金属化合物半导体为氮化铟镓、磷化铟镓及砷化铟镓其中之一。
本实用新型的功效在于，发光二极管的植物生产装置中用以供植物生长的暗室设置于地面下、水面下或山洞中，可避免一般地面上的可耕地容易遭受虫害、风害或寒害等外界因素的影响，因此让植物可在稳定的环境中生长。同时，使发光二极管的植物生产装置不易受限于地面上可耕地面积影响，而可大规模种植以提高植物收成时的产能。并且，伴随着特定波长的发光二极管提供光照，可加速植物光合作用的进行，以加快植物的生长速度及产量。另外，在本实用新型中，发光二极管的植物生产装置是直接将大气环境中的二氧化碳气体导入暗室中，以及从暗室中排出气体至大气环境，因此可提升大气环境中的氧气含量，并且使二氧化碳气体的含量降低，以抑制温室效应对大境环境的冲击。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的侧视示意图；
图2为本实用新型其他实施例的侧视示意图。
其中，附图标记
10   暗室
110  容置空间
120  植物生长架
121  承载盘
1211 第一表面
1212 第二表面
122  太阳能板
20   发电装置
30   集气装置
310  二氧化碳气体过滤器
320  氧气过滤器
40   给水装置
410  输水管路
50   发光二极管
60   建筑物
70   空调装置
80   蓄电装置
P    植物
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1，为本实用新型的一实施例所揭露的发光二极管的植物生产装置，其包括一暗室10、一发电装置20、一集气装置30及一给水装置40。暗室10可以是但不局限于设置在地面下或山洞内，或者是如图2所示，在本实用新型的其他实施例中，暗室10也可以设置于水面下。
暗室10具有一容置空间110，并且在容置空间110内摆放有至少一植物生长架120，用以供植物P放置及生长。植物生长架120具有多个承载盘121，多个承载盘121沿暗室10的顶部至底部的方向间隔设置。每一承载盘121具有相对的一第一表面1211及一第二表面1212，并且相邻的二承载盘121之间是以其中一承载盘121的第一表面1211对应于另一承载盘121的第二表面1212，其中植物P是放置在每一承载盘121的第一表面1211上生长。并且，植物P可以是但不局限于以土耕或是水耕的方式种植于承载盘121的第一表面1211，例如先将植物P种植于含有土壤的盆栽或装设有水耕液的容器内(图中未示)，然后再放置于承载盘121的第一表面1211，或者是将土壤设置在承载盘121的第一表面1211，又或者是在承载盘121的第一表面1211上设置水耕液储槽等方式，此仅为植物P于承载盘121上种植方式的不同，但并不以上述方法为限。此外，在本实用新型的其他实施例中，也可将植物P直接种植于暗室10的底部，而省略植物生长架120的设置。
承载盘121的第二表面1212设置有多个发光二极管50，多个发光二极管50可以是但不局限于以阵列的形式排列于承载盘121的第二表面1212。并且，为了使多个发光二极管50所产生的光线可以获得有效利用，另可在承载盘121的第一表面1211上设置太阳能板122，使多个发光二极管50所产生的光线，除了可提供植物P生长所需的光线外，另可以通过太阳能板122将多余的光线回收再利用，以增进光线的使用效益。
此外，由于植物P的叶绿素主要是吸收较短波长的蓝光以及较长波长的红光，因此为进一步提升植物P吸收光线的光照效率，在多个发光二极管50的发光色彩的选择上，可选择光线的波长范围落入植物P的叶绿素吸收光谱内的蓝光发光二极管、红光发光二极管或其他光线色彩的发光二极管，例如多个发光二极管50可采用波长主峰落在420-520纳米(nm)的蓝光发光二极管或波长主峰落在600-700纳米的红光发光二极管，其中在组成发光二极管50的发光层的金属化合物半导体中，金属可以是但并不局限于铟(In)、镓(Ga)及锗(Ge)其中之一或其组合，而化合物可以是但并不局限于氮(N)、磷(P)及砷(As)其中之一或其组合，例如由氮化物(例如氮化铟镓，InGaN)所组成的蓝光发光二极管，或者是由磷化物(例如磷化铟镓，InGaP)或砷化物(例如砷化铟镓，InGaAs)所组成的红光发光二极管等，经由让植物P的叶绿素直接吸收适当波长的光线，使植物P对于光照能量的使用率可达到至少10％以上，进而提高植物P行光合作用的效率。
发电装置20设置于暗室10外的大气环境中，用以接收大气环境中的太阳光，并且将太阳光的能量转换为电能，以供应发光二极管的植物生产装置运作时所需的电力。发电装置20为一具有多重P-N介面半导体的太阳能电池，其可以是但不局限于可挠式薄膜太阳能电池，例如为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。同时，在发电装置20的设置上，可以安装于地上、建筑物60表面或者是通过一漂浮物(例如浮板)承载于水面上。在本实施例中，发电装置20是以可挠式薄膜太阳能电池设置于建筑物60(例如凉亭)表面做为举例说明，但并不以此为限。
集气装置30包含有一二氧化碳气体过滤器310以及一氧气过滤器320，二氧化碳气体过滤器310及氧气过滤器320可以是但不局限于以分离式设计的方式，分别连接于暗室10的容置空间110及大气环境之间。二氧化碳气体过滤器310是用以捕捉大气环境中的二氧化碳气体，并将二氧化碳气体输送至容置空间110内，以供植物P行光合作用之所需。同时，植物P在进行光合作用的过程中所产生的氧气，可经由氧气过滤器320进行收集，并且从暗室10的容置空间110内排出至大气环境中。
因此，通过集气装置30从大气环境中导入二氧化碳气体，使植物P于容置空间110内行光合作用，然后集气装置30再将植物P所产生的氧气从容置空间110内排出至大气环境中。如此，除了有助于降低大气环境中二氧化碳气体的含量外，并且可增加大气环境中氧气的含量，进而有助于减缓温室效应对大气环境所造成的影响。
给水装置40是设置于暗室10的容置空间110内，给水装置40电性连接于发电装置20，并且以输水管路410的一端连接于植物生长架120，以及以输水管路410的另一端连通至暗室10外，藉以将来自外界环境的水体输送至植物生长架120，以提供植物P生长所需的水分。此外，也可在水体内添加氮、磷或钾等植物P生长所需的营养成分或是将水体以水耕液替换，藉以增加植物P的养分。
暗室10内另设置有一空调装置70及一蓄电装置80，空调装置70及蓄电装置80分别电性连接于发电装置20。空调装置70是用以调节容置空间110内的温度及湿度，以维持植物P于适当的温度及湿度环境下生长，或者是针对不同种类的植物P进行相对应的温度及湿度控制。
蓄电装置80可以是但不局限于电性连接在发电装置20及植物生长架120之间，用以储存发电装置20以及植物生长架120的太阳能板122所产生的电力，以避免未使用的电力流失而造成浪费。其中，植物生长架120可以是直接的电性连接于发电装置20以获得电源供应，或者是先电性连接于蓄电装置80，然后再通过蓄电装置80电性连接于发电装置20，而以蓄电装置80提供电力至多个发光二极管50。
如图1所示，当发光二极管的植物生产装置运作时，通过发电装置20、集气装置30、给水装置40及空调装置70的相互配合，使植物P在容置空间110内具有合适的生长环境，并且可依据不同植物P的生长需求而做适应性的调整。同时，由于植物P是在密闭空间内生长，以及伴随着空调装置70对暗室10内部进行湿度及温度的调控，可避免植物P体内的水分受到蒸发作用而大量的逸散至空气中，因此能维持植物P体内的水分含量，进而节省给水装置40供应至暗室10内的水量。
另外，在植物P的生长上，植物P可通过发电装置20及多个发光二极管50之间的光电转换，而获得稳定且充分的光照。同时，配合多个发光二极管50所产生的蓝光及/或红光照射，使植物P的叶绿体吸收光照的效率可达到至少10％以上，而增加植物P进行光合作用的效能，进而提升植物的产量。此外，也可通过在植物生长架120上设置不同光线波长的发光二极管50，让使用者可选择性的促进植物P的叶片或果实生长，而有助于提高植物P的生产量。
再者，通过集气装置30将大气环境中的二氧化碳气体导入暗室10的容置空间110内，以及将容置空间110内的氧气排出至大气环境中，可大幅减少大气环境中的二氧化碳气体含量，并且增加大气环境中的氧气含量，使大气环境中的二氧化碳气体及氧气获得交换，而有助于减缓温室效应对于自然环境的冲击。
本实用新型的功效在于，发光二极管植物生产装置中用以供植物生长的暗室设置于地面下、水面下或山洞中，可避免一般地面上的可耕地容易遭受虫害、风害或寒害等外界因素的影响，因此让植物可在稳定的环境中生长。同时，使发光二极管的植物生产装置不易受限于地面上可耕地的减少而影响植物收成时的产能。并且，伴随着特定波长的发光二极管提供光照，让植物更有效的吸收光照而促进光合作用运行，进而使植物的生长速度获得提升。此外，由于发光二极管的植物生产装置是直接将大气环境中的二氧化碳气体导入暗室中，以及从暗室中排出气体至大气环境，因此大幅提升大气环境中二氧化碳气体及氧体的置换效率，而有效的减缓温室效应的产生。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种发光二极管的植物生产装置，其特征在于，包含有：
一暗室，具有一容置空间及多个发光二极管，该多个发光二极管设置于该容置空间内，并且提供一光线照亮该容置空间；
一发电装置，设置于该暗室外的一大气环境中，该发电装置接收该大气环境的一太阳光，并且将该太阳光转换为一电能后供应至该多个发光二极管；
一集气装置，连接于该容置空间及该大气环境之间，该集气装置将该大气环境的一二氧化碳气体输送至该容置空间内，以及将该容置空间内的一氧气排出至该大气环境中；以及
一给水装置，连接于该暗室，该给水装置自该暗室外输送一水体至该容置空间内。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该暗室设置于地面下、水面下或山洞内。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该多个发光二极管为蓝光发光二极管及/或红光发光二极管。
4.根据权利要求3所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该多个蓝光发光二极管为光线波长主峰介于420-520纳米之间的发光二极管。
5.根据权利要求3所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该多个红光发光二极管为光线波长主峰介于600-700纳米之间的发光二极管。
6.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，还包含一植物生长架，设置于该容置空间内，该多个发光二极管设置于该植物生长架上。
7.根据权利要求6所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该植物生长架间隔设置有多个承载盘，并且每一该承载盘具有相对的一第一表面及一第二表面，该多个发光二极管设置于至少一该承载盘的该第二表面，令该光线照射至另一该承载盘的该第一表面。
8.根据权利要求7所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，还包含至少一太阳能板，该太阳能板设置于另一该承载盘的该第一表面，并收集该光线。
9.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，还包含一蓄电装置，电性连接于该暗室及该发电装置，该电能储存于该蓄电装置或供应至该暗室。
10.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，还包含进行调节该容置空间内的温度及湿度的一空调装置，设置于该容置空间内。
11.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该发电装置为可挠式太阳能电池。
12.根据权利要求11所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该发电装置为铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
13.根据权利要求1所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，每一该发光二极管具有一发光层，该发光层由一金属化合物半导体所组成，该金属化合物半导体具有一金属及一化合物，该金属选自于铟、镓及锗其中之一或其组合，该化合物选自于氮、磷及砷其中之一或其组合。
14.根据权利要求13所述的发光二极管的植物生产装置，其特征在于，该金属化合物半导体为氮化铟镓、磷化铟镓及砷化铟镓其中之一。
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