DE11158648T1 - Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern - Google Patents

Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern Download PDF

Info

Publication number
DE11158648T1
DE11158648T1 DE11158648T DE11158648T DE11158648T1 DE 11158648 T1 DE11158648 T1 DE 11158648T1 DE 11158648 T DE11158648 T DE 11158648T DE 11158648 T DE11158648 T DE 11158648T DE 11158648 T1 DE11158648 T1 DE 11158648T1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
quantum dot
led
lighting device
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE11158648T
Other languages
English (en)
Other versions
DE11158648T8 (de
Inventor
Lars AIKALA
Ilkka Kivinäki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valoya Oy
Original Assignee
Valoya Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valoya Oy filed Critical Valoya Oy
Priority claimed from EP11158648A external-priority patent/EP2499900A1/de
Publication of DE11158648T1 publication Critical patent/DE11158648T1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE11158648T8 publication Critical patent/DE11158648T8/de
Active legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung zur Pflanzenkultur, umfassend wenigstens eine LED (101), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (100) eine Vielzahl von Quantenpunkten (110, 120, 130, 140, 150, 160) unterschiedlicher Größen umfasst, die angeordnet sind, LED-Licht zu längeren Wellenlängen umzuwandeln.

Claims (38)

  1. Eine Beleuchtungsvorrichtung zur Pflanzenkultur, umfassend wenigstens eine LED (101), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (100) eine Vielzahl von Quantenpunkten (110, 120, 130, 140, 150, 160) unterschiedlicher Größen umfasst, die angeordnet sind, LED-Licht zu längeren Wellenlängen umzuwandeln.
  2. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED (101) und die Größenverteilung der Vielzahl von Quantenpunkten (110, 120, 130, 140, 150, 160) angeordnet ist, um ein Gesamtemissionsspektrum ähnlich dem Spektrum photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR) zu produzieren, außer dass das Emissionsspektrum angeordnet ist, die grün-gelbe (500–600) nm auszulassen oder eine sehr geringe Intensität darin bereitzustellen und in der dunkelroten 700–800 nm-Bande ein spektrales Merkmal hoher Intensität zu umfassen.
  3. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe wenigstens eines Quantenpunkts (110, 120, 130, 140, 150, 160) so ausgelegt ist, dass der Quantenpunkt angeordnet ist, Photonen zu absorbieren und Photonen zu einer Bande im Photonenspektrum mit einem gewissen photomorphogenetischen Effekt in Pflanzen (310, 311) zu emittieren.
  4. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die bewirkte photomorphogenetische Variable irgendeiner der folgenden biologischen Parameter ist: Gewicht, Blattzahl, Wurzelmasse, Stammhöhe, chemische Zusammensetzung (wie Vitamin-, Mineral- und/oder Nährstoffgehalt und/oder -konzentration) der Pflanze (310, 311) zu verschiedenen Zeitpunkten oder zur Erntereife.
  5. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus irgendeiner der folgenden Legierungen gemacht ist: Cadmiumselenid, Cadmiumsulphid, Indiumarsenid, Indiumphosphid und/oder Cadmiumselenidsulphid.
  6. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größenverteilung der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) Quantenpunkte unterschiedlicher Größen im Bereich von 1 nm–20 nm umfasst.
  7. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Quantenpunkt (110, 120, 130, 140, 150, 160) durch kolloidale Synthese hergestellt ist.
  8. Eine Beleuchtungsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe wenigstens eines Quantenpunktes (110, 120, 130, 140, 150, 160) so angeordnet ist, dass er in der roten oder dunkelroten 600–800 nm-Bande emittiert.
  9. Ein Beleuchtungsverfahren zur Pflanzenkultur, umfasst die Schritte: – wenigstens eine Pflanze (310, 311) und eine Vielzahl von Quantenpunkten (110, 120, 130, 140, 150, 160) verschiedener Größen werden mit wenigstens einer LED (101) beleuchtet, – Licht wird durch die Vielzahl der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) verschiedener Größen absorbiert, – Licht wird durch die Vielzahl der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) verschiedener Größen bei Wellelängen, die länger als die absorbierte Strahlung sind, emittiert.
  10. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größenverteilung der Vielzahl von Quantenpunkten (110, 120, 130, 140, 150, 160) und die wenigstens eine LED (101) ein Gesamtemissionsspektrum ähnlich dem Spektrum photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR) produzieren, außer dass das Emissionsspektrum die grün-gelbe (500–600) nm auslässt oder eine sehr geringe Intensität darin bereitstellt und in der roten und dunkelroten 600–800 nm-Bande ein spektrales Merkmal hoher Intensität umfasst.
  11. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe wenigstens eines Quantenpunkts (110, 120, 130, 140, 150, 160) so ausgelegt ist, dass Photonenemission in einer Bande oder in verschiedenen Banden mit vorgegebenen relativen Intensitäten im Photonenspektrum mit einem gewissen photomorphogenetischen Effekt in Pflanzen (310, 311) resultiert.
  12. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 11 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die bewirkte photomorphogenetische Variable irgendeiner der folgenden biologischen Parameter ist: Gewicht, Blattzahl, Wurzelmasse, Stammhöhe, chemische Zusammensetzung (wie Vitamin-, Mineral- und/oder Nährstoffgehalt und/oder -konzentration) der Pflanze (310, 311) zu verschiedenen Zeitpunkten oder zur Erntereife.
  13. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus irgendeiner der folgenden Legierungen gemacht ist: Cadmiumselenid, Cadmiumsulphid, Indiumarsenid, Indiumphosphid und/oder Cadmiumselenidsulphid.
  14. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) ein Kern-Schale Quantenpunkt und aus irgendeiner der folgenden Legierungen gemacht ist: Cadmiumselenid, Cadmiumsulphid, Indiumarsenid, Indiumphosphid und/oder Cadmiumselenidsulphid.
  15. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größenverteilung der Quantenpunkte (110, 120, 130, 140, 150, 160) Quantenpunkte unterschiedlicher Größen im Bereich von 1 nm–20 nm umfasst.
  16. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Quantenpunkt (110, 120, 130, 140, 150, 160) durch kolloidale Synthese hergestellt ist.
  17. Ein Beleuchtungsverfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe wenigstens eines Quantenpunkts (110, 120, 130, 140, 150, 160) so ausgelegt ist, dass der Quantenpunkt in der rotem und dunkelroten 600–800 nm-Bande emittiert.
  18. Eine Gewächshaus-Beleuchtungsvorrichtung, umfassend wenigstens eine LED (101), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens einen Quantenpunkt (110, 120, 130, 140, 150, 160) umfasst, und wenigstens ein Teil oder die gesamte Emission bei Wellenlängen von 500–600 nm angeordnet ist, minimiert und/oder ausgelassen zu werden und/oder unter die Intensität in der 400–500 nm-Bande und unter die Intensität in der 600–700 nm-Bande reduziert zu werden.
  19. Ein Gartenbau-Beleuchtungskörper, umfassend wenigstens eine LED, dadurch gekennzeichnet, dass: a) erste spektrale Charakteristika, einschließlich einem Gipfel im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm und angeordnet, eine Halbwertsbreite von wenigstens 50 nm oder mehr aufzuweisen; b) zweite spektrale Charakteristika mit einem Maximum von 50 nm Halbwertsbreite und angeordnet, eine Gipfelwellenlänge im Bereich von 440 bis 500 nm aufzuweisen, der Beleuchtungskörper umfasst wenigstens einen Quantenpunkt, und c) die gesamte oder ein Teil der Emission bei einer Frequenz von 600–800 nm unter Verwendung einer gesamten oder teilweisen Wellenlängen-Umwandlung der Strahlungsleistung des LED-Chips durch den wenigstens einen Quantenpunkt erzeugt wird.
  20. Ein Gartenbau-Beleuchtungskörper, umfassend wenigstens eine LED, dadurch gekennzeichnet, dass a) erste spektrale Charakteristika, einschließlich einem Gipfel im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm und angeordnet, um eine Halbwertsbreite von wenigstens 50 nm oder mehr aufzuweisen; b) zweite spektrale Charakteristika mit einem Maximum von 50 nm Halbwertsbreite und angeordnet, eine Gipfelwellenlänge im Bereich von 440 bis 500 nm aufzuweisen, der Gartenbau-Beleuchtungskörper umfasst wenigstens einen Quantenpunkt, der angeordnet ist, emittierte Strahlung von der LED umzuwandeln, und c) wenigstens ein Teil oder die gesamte Emission bei Wellenlängen von 500–600 nm angeordnet ist, minimiert und/oder ausgelassen zu werden und/oder unter die Intensität in der 400–500 nm-Bande und unter die Intensität in der 600–700 nm-Bande reduziert zu werden.
  21. Der Beleuchtungskörper des Anspruchs 18, 19, und/oder 20, wobei der Quantenpunkt ein spektrales Charakteristikum hat mit einem frei einstellbaren Gipfel in dem Wellenlängenbereich von 500 bis 800 nm und angeordnet, um wenigstens 30 nm Halbwertsbreite aufzuweisen.
  22. Der Beleuchtungskörper des Anspruchs 18, 19, 20 und/oder 21, wobei die Emissionsintensitäten der ersten, zweiten und optional dritten spektralen Charakteristika der LED und/oder des Quantenpunkts angeordnet sind, einstellbar zu sein.
  23. Der Beleuchtungskörper irgendeines der Ansprüche 18 bis 22, umfassend eine zweite LED und/oder Quantenpunkt mit wenigstens einem spektralen Charakteristikum mit maximal 50 nm Halbwertsbreite und einer Gipfelwellenlänge im Bereich von 400 bis 500 nm, und optional zweiten und dritten Charakteristika, angeordnet, frei einstellbare Gipfelwellenlängen im Bereich von 450 nm bis 800 nm zu haben.
  24. Der Beleuchtungskörper irgendeines der Ansprüche 18 bis 23, wobei der PPF-Wert des Körpers pro Watt 0,35 oder höher ist.
  25. Der Beleuchtungskörper irgendeines der Ansprüche 18 bis 24, wobei die spektralen Emissionscharakteristika; Intensität, Gipfelwellenlänge und Halbwertsbreite durch Größe, Zahl und Art von Quantenpunkten kontrolliert werden.
  26. Der Beleuchtungskörper irgendeines der Ansprüche 18 bis 25, wobei a) der erste Quantenpunkt erste spektrale Charakteristika hat, umfassend eine Gipfelwellenlänge im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm, und angeordnet ist, wenigstens eine Halbwertsbreite von wenigstens 50 nm aufzuweisen; b) die erste LED weiter zweite spektrale Charakteristika hat, umfassend einen Gipfel im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm; und c) der erste Quantenpunkt optional dritte spektrale Charakteristika einer frei einstellbaren Gipfelwellenlänge im Bereich von 500 nm bis 800 nm hat, angeordnet, wenigstens 30 nm Halbwertsbreite aufzuweisen; d) Emissionsintensitäten der ersten, zweiten und optional dritten spektralen Charakteristika in jeglichem Verhältnis einstellbar sind.
  27. Der Beleuchtungskörper des Anspruchs 26, umfassend eine zweite LED und/oder Quantenpunkt mit wenigstens einem spektralen Charakteristikum mit maximal 50 nm Halbwertsbreite und Gipfelwellenlänge im Bereich von 400 bis 500 nm, und optional zweite und dritte spektrale Charakteristika mit frei einstellbaren Gipfelwellenlängen im Bereich von 450 nm bis 800 nm.
  28. Ein lichtemittierender Bestandteil einer Gartenbau-Beleuchtung, umfassend; – einen Leuchtdioden(LED)-Halbleiterchip; und dadurch gekennzeichnet, dass – der Bestandteil einen Lichtwellenlängen-Umwandlungs-Quantenpunkt umfasst, welcher in direkter Nähe des Quantenpunkt-Chips abgelegt ist; wobei der Bestandteil in der Lage ist, zwei charakteristische Lichtemissionsgipfel zu emittieren, und wenigstens ein Teil oder die gesamte Emission bei Wellenlängen von 500–600 nm angeordnet ist, minimiert und/oder ausgelassen zu werden und/oder unter die Intensität in der 400–500 nm-Bande und unter die Intensität in der 600–700 nm-Bande reduziert zu werden.
  29. Der lichtemittierende Bestandteil des Anspruchs 28, wobei der Lichtwellenlängen-Umwandlungs-Quantenpunkt direkt auf der Oberfläche des LED-Chips abgelegt ist oder mit anderem optischen Material beabstandet ist.
  30. Der lichtemittierende Bestandteil irgendeines der Ansprüche 28 oder 29, wobei der Leuchtdiode(LED)-Halbleiterchip eine Gipfelemission im Bereich von 440 bis 500 nm hat.
  31. Der lichtemittierende Bestandteil irgendeines der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Wellenlängen-Umwandlungs-Quantenpunkt angeordnet ist, einen Teil der von dem Quantenpunkt-Halbleiterchip emittierten Lichtemissionsenergie zu der hohen Wellenlänge von 600 bis 700 nm umzuwandeln.
  32. Der lichtemittierende Bestandteil irgendeines der Ansprüche 28 bis 31, wobei die zwei charakteristischen Lichtemissionsgipfel bei 440 nm–500 nm beziehungsweise 600–700 nm sind.
  33. Der lichtemittierende Bestandteil irgendeines der Ansprüche 28 bis 32, wobei die zwei charakteristischen Lichtemissionsgipfel spektrale Charakteristika auslassen, einer wenigstens 50 nm Halbwertsbreite und ein anderer maximal 50 nm Halbwertsbreite und beide bei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen.
  34. Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung oder des Körpers von Anspruch 1, 18 und/oder 19 zum Bereitstellen von Licht für wenigstens eine Pflanze, wobei die wenigstens eine Pflanze bei Umgebungslicht oder in einer dunklen Aushöhlung mit der Beleuchtungsvorrichtung oder dem Körper als einziger Lichtquelle ist.
  35. Verwendung des lichtemttierenden Bestandteils von Anspruch 28 zum Bereitstellen von Licht für wenigstens eine Pflanze, wobei die wenigstens eine Pflanze bei Umgebungslicht oder in einer dunklen Aushöhlung mit der Beleuchtungsvorrichtung oder dem Körper als einziger Lichtquelle ist.
  36. Ein Verfahren zur Steigerung des Pflanzenwachstums, wobei wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung oder ein Körper von Anspruch 1, 18 und/oder 19 Licht zu wenigstens einer Pflanze emittiert, wobei die wenigstens eine Pflanze bei Umgebungslicht oder in einer dunklen Aushöhlung mit der Beleuchtungsvorrichtung oder dem Körper als einziger Lichtquelle ist.
  37. Ein Verfahren zur Steigerung des Pflanzenwachstums, wobei wenigstens ein lichtemittierender Bestandteil von Anspruch 28 Licht zu wenigstens einer Pflanze emittiert, wobei die wenigstens eine Pflanze bei Umgebungslicht oder in einer dunklen Aushöhlung mit der Beleuchtungsvorrichtung oder dem Körper als einziger Lichtquelle ist.
  38. Eine lichtemittierende Vorrichtung, Körper und/oder Bestandteil wie in einem der Ansprüche 1, 18, 19 und/oder 28 beansprucht, wobei die lichtemittierende Vorrichtung, der Körper und/oder Bestandteil von einer beschattenden Aushöhlung umgeben ist, die optional mit einem Deckel geschlossen sein kann.
DE11158648T 2011-03-17 2011-03-17 Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern Active DE11158648T8 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE11158648 2011-03-17
EP11158648A EP2499900A1 (de) 2011-03-17 2011-03-17 Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE11158648T1 true DE11158648T1 (de) 2013-01-03
DE11158648T8 DE11158648T8 (de) 2013-04-25

Family

ID=47355410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE11158648T Active DE11158648T8 (de) 2011-03-17 2011-03-17 Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE11158648T8 (de)

Also Published As

Publication number Publication date
DE11158648T8 (de) 2013-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE11158693T1 (de) Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung und Verfahren
Rehman et al. Light-emitting diodes: whether an efficient source of light for indoor plants?
RU2013142885A (ru) Способ и средства улучшенного освещения теплиц
RU2013142886A (ru) Осветительное устройство для выращивания растений и способ стимулирования роста растений
DE10774243T1 (de) Forstwirtschaftliche led-beleuchtungsanordnung
CN106665319B (zh) 一种生菜类蔬菜的栽培光环境和栽培方法
US8656636B2 (en) Biological optimization systems for enhancing photosynthetic efficiency and methods of use
US20140170733A1 (en) Algae cultivation method and algae cultivation equipment
JP2020115880A (ja) 光子変調管理システム
TWI590757B (zh) Plant breeding lighting device and plant breeding method
CN102326491B (zh) 利用led光源促进植物生长的方法
Brazaitytė et al. Light quality: growth and nutritional value of microgreens under indoor and greenhouse conditions
Duchovskis et al. Optimization of lighting spectrum for photosynthetic system and productivity of lettuce by using light-emitting diodes
Engbers et al. Plant physiological acclimation to irradiation by light-emitting diodes (LEDs)
TW201244627A (en) A method for stimulating plants growth
CN104304415A (zh) 一种果蔬保鲜装置及基于该装置的光合保鲜的方法
CN103032741A (zh) Led植物助长灯
CN106718183A (zh) 一种叶菜类蔬菜的育苗光环境和育苗方法
Goto et al. Measurements of the photosynthetic rates in vegetables under various qualities of light from light-emitting diodes
DE11158648T1 (de) Verfahren und Mittel zur Verbesserung von Gewächshauslichtern
DE11158698T1 (de) Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung und Verfahren für dunkle Gewächskammern
Lysenko et al. Video registration as a method for studying kinetic parameters of chlorophyll fluorescence in Ficus benjamina leaves
CN107637305B (zh) 一种提高植物的抗氧化物质的方法
JP6912073B2 (ja) 葉菜類野菜の生産方法及び葉菜類野菜の生産装置
Cao et al. Tunable spectrum resemblance of LED lights for improving the photosynthetic action of Chinese Cabbages