JP5917482B2 - LED light source for plant cultivation - Google Patents
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Description
本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光を発光する発光装置及び植物栽培用LED光源に関するものであり、詳細には、植物、藻類等の生物を効率的に育成する発光装置及び植物栽培用LED光源に関する。 The present invention relates to a light-emitting device that emits light absorbed by plants or algae that require light for growth in order to carry out photosynthesis, and an LED light source for plant cultivation. The present invention relates to a light emitting device for efficiently growing and an LED light source for plant cultivation.
植物工場等に使用することができる植物栽培用LED光源としては、従来、例えば、特許文献1に開示された植物伸長装置に記載されたものがある。
Conventionally, as an LED light source for plant cultivation that can be used in a plant factory or the like, for example, there is one described in a plant stretching apparatus disclosed in
特許文献1に開示された植物伸長装置100は、図11に示すように、植物伸長のための光を射出する光射出部110と、その光射出部110に対して射出される光のスペクトルを変更可能に電力を供給する電力供給部120と、育成対象となる植物101の種類を判別する判別部131と、その判別部131で判別した植物101の種類に応じて上記電力供給部120を制御して光のスペクトルを設定する光スペクトル設定部132とを備えたものからなっている。
As shown in FIG. 11, the
上記光射出部110は、平板状の基板111における一方の面に異なるスペクトル光を発する複数種類のLED112を多数敷設してなっており、LED112から射出される光が植物101の方向を向くように設置されている。LED112は、例えば砲弾型のものからなっている。
The
また、従来の他の植物栽培用LED光源として、例えば、特許文献2に開示された植物栽培用LED光源が知られている。
Moreover, as another conventional LED light source for plant cultivation, for example, the LED light source for plant cultivation disclosed in
特許文献2に開示された植物栽培用LED光源200は、植物培養容器の蓋に取り付け可能となっており、図12に示すように、カソード端子201と、アノード端子202と、発光チップ203と、エポキシ樹脂レンズ204とからなっている。そして、発光チップ203の種類により、所定の色の放射光205が放出されるようになっている。
The plant cultivation
しかしながら、上記従来の特許文献2に開示された図12に示す植物栽培用LED光源200では、光源に使用される赤色LEDとしては、特許文献2の図2に記載されているように、波長領域630nm〜680nm、好ましくは発光ピーク波長660nm付近のものが用いられている。また、青色LEDとしては、波長領域380nm〜480nm、好ましくは発光ピーク波長450nm付近のものが用いられている。
However, in the plant cultivation
そして、特許文献2においては、青色LEDの光量は、赤色LEDの光量における50%以下の割合となるように用いられている。ここで、一般的に、LEDは赤色及び青色を混合して使用されるが、植物によっては赤色単独を用いることも可能である。
And in
しかしながら、赤色及び青色を混合して使用される場合、又は赤色単独を用いる場合のいずれにおいても以下の課題を有している。
(1)赤色LEDと青色LEDとを混合使用するための配置が困難である。具体的には、設置面積がかなり大きなものとなる。また、隅部に規則正しい配置をするのが困難である。
(2)青色域と赤色域との光量割合を調整する必要があるが、青色LED又は赤色LEDの個数の調整によって光量割合を合わせる場合には、長期的な駆動を考慮すると劣化特性の違いにより光量割合のずれが生じる。
However, in the case of using a mixture of red and blue, or in the case of using red alone, there are the following problems.
(1) It is difficult to arrange the red LED and the blue LED for mixed use. Specifically, the installation area is considerably large. In addition, it is difficult to regularly arrange the corners.
(2) Although it is necessary to adjust the light amount ratio between the blue region and the red region, when adjusting the light amount ratio by adjusting the number of blue LEDs or red LEDs, considering the long-term driving, due to the difference in deterioration characteristics Deviation of the light quantity ratio occurs.
また、青色LED光の光量を赤色LED光の光量における50%以下の割合とするには、
(A)赤色LEDを高輝度発光させる(駆動電流を増加する)。
(B)各LEDに搭載するLEDチップ数を増やす。
(C)赤色LEDの個数を増やす。
等の措置が必要となる。
Moreover, in order to make the light quantity of blue LED light into the ratio of 50% or less in the light quantity of red LED light,
(A) The red LED emits light with high luminance (increases the drive current).
(B) Increase the number of LED chips mounted on each LED.
(C) Increase the number of red LEDs.
Measures such as these are necessary.
しかしながら、(A)の場合は、青/赤LEDチップ間の劣化特性差が助長され、長期的な駆動時における光量割合のずれがより大きくなる。また、電気的な方法で光量調整する場合には、電気駆動回路等を設置する必要があるため、複雑な構成となる。(B)の場合には、赤色LEDの大きさが大きくなり、広角の指向特性の制御が難しい等問題が生じる。(C)の場合には、青色LEDの個数が少なく、均等配置をしても、或いは青色LEDを広角の指向特性のものとしても赤色光及び青色光の混色が不十分であり、色むらが生じ易い懸念が生じる。
(3)青色LEDと赤色LEDとの混色は困難であり、植物栽培に必要な混合色を得ることは困難である。具体的には、青色LEDと赤色LEDとの個別の素子を複数使用する場合に、所定の光量割合を満足しかつ同時に空間的に色むらなく一様な混色光を実現するのは非常に難しい。
However, in the case of (A), the deterioration characteristic difference between the blue / red LED chips is promoted, and the deviation of the light amount ratio during long-term driving becomes larger. Further, when the light amount is adjusted by an electrical method, it is necessary to install an electric drive circuit or the like, which makes a complicated configuration. In the case of (B), the size of the red LED increases, and problems such as difficulty in controlling wide-angle directivity characteristics arise. In the case of (C), even if the number of blue LEDs is small and evenly arranged, or even if the blue LEDs have wide-angle directional characteristics, the color mixture of red light and blue light is insufficient, resulting in uneven color. There are concerns that are likely to arise.
(3) It is difficult to mix the blue LED and the red LED, and it is difficult to obtain a mixed color necessary for plant cultivation. Specifically, in the case of using a plurality of individual elements of blue LEDs and red LEDs, it is very difficult to satisfy a predetermined light quantity ratio and at the same time realize spatially uniform color mixture with no color unevenness. .
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る発光装置及び植物栽培用LED光源を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to emit light that can easily adjust the light quantity ratio between the blue region and the red region with a simple configuration without increasing the installation area. The object is to provide an apparatus and an LED light source for plant cultivation.
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する少なくとも1個の青色
LEDチップと、上記青色LEDチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光を発光する赤蛍光体と、上記青色LEDチップを覆う、上記赤蛍光体を分散した樹脂層とが設けられていると共に、上記赤蛍光体は、発光ピークが650〜660nmの波長の光を出射するCaAlSiN3:Euと発光ピークが620〜630nmの波長の光を出射する(Sr,Ca)AlSiN3:Euとを含むことを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the light-emitting device of the present invention includes at least one blue LED chip having a light emission peak in a wavelength range of 400 to 480 nm so as to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll, and the blue LED chip. A red phosphor that emits light having an emission peak wavelength of 620 to 700 nm so as to correspond to the red region absorption peak of chlorophyll by the excitation light from, and a resin layer that covers the blue LED chip and in which the red phosphor is dispersed; The red phosphor emits light having a wavelength of 650 to 660 nm and a light emission peak of CaAlSiN 3 : Eu and light having a wavelength of 620 to 630 nm (Sr, Ca) AlSiN. 3 : It is characterized by including Eu.
本発明の植物栽培用LED光源は、上記課題を解決するために、上記記載の発光装置を備えていることを特徴としている。 The LED light source for plant cultivation of the present invention is characterized by including the above-described light emitting device in order to solve the above problems.
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、カロテノイド色素系の吸収波長に対応した相対的に短波長域の光を発する少なくとも1個の青色系第1LEDチップと、クロロフィルaの相対的に短波長域の吸収波長に対応する光を発する少なくとも1個の第2LEDチップと、上記第2LEDチップの励起光により、上記クロロフィルaの相対的に長波長領域の吸収波長に対応する発光ピークが650〜660nmの波長の光を出射するCaAlSiN3:Euを含む赤蛍光体とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the light emitting device of the present invention has a relative relationship between at least one blue-based first LED chip that emits light in a relatively short wavelength region corresponding to the absorption wavelength of the carotenoid pigment and chlorophyll a. And at least one second LED chip that emits light corresponding to an absorption wavelength in a short wavelength region, and an excitation peak corresponding to an absorption wavelength in a relatively long wavelength region of the chlorophyll a due to excitation light of the second LED chip. And a red phosphor containing CaAlSiN 3 : Eu that emits light having a wavelength of 650 to 660 nm .
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、カロテノイド色素系の吸収波長に対応した相対的に短波長域の光を発する少なくとも1個の青色系第1LEDチップと、クロロフィルa及びクロロフィルbの相対的に短波長域の吸収波長に対応する光を発する青色系LEDチップと、上記青色系LEDチップの励起光により、上記クロロフィルaの相対的に長波長領域の吸収波長に対応する発光ピークが650〜660nmの波長の光を出射するCaAlSiN3:Euと上記クロロフィルbの相対的に長波長領域の吸収波長に対応する発光ピークが620〜630nmの波長の光を出射する(Sr,Ca)AlSiN3:Euとを含む赤蛍光体とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention includes at least one blue first LED chip that emits light in a relatively short wavelength region corresponding to the absorption wavelength of the carotenoid pigment, chlorophyll a, and chlorophyll b. A blue LED chip that emits light corresponding to an absorption wavelength in a relatively short wavelength region, and an emission peak corresponding to an absorption wavelength in a relatively long wavelength region of the chlorophyll a by excitation light of the blue LED chip There CaAlSiN 3 emits light having a wavelength of 650 to 660 nm: emission peak corresponding to the absorption wavelength of a relatively long wavelength region of the Eu and the chlorophyll b emits light of a wavelength of 620~630nm (Sr, Ca) And a red phosphor containing AlSiN 3 : Eu.
本発明によれば、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る発光装置及び植物栽培用LED光源を提供するという効果を奏する。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, there is an effect of providing a light emitting device and an LED light source for plant cultivation that can easily adjust the light amount ratio between the blue region and the red region with a simple configuration without increasing the installation area.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 1]
One embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS.
(植物栽培用LED光源の構成)
本実施の形態の植物栽培用LED光源の構成について、図2(a)(b)に基づいて説明する。図2(a)は赤蛍光体含有樹脂を注入する前の植物栽培用LED光源を示す平面図であり、図2(b)は赤蛍光体含有樹脂を注入した後の植物栽培用LED光源を示す平面図である。
(Configuration of LED light source for plant cultivation)
The structure of the LED light source for plant cultivation of this Embodiment is demonstrated based on Fig.2 (a) (b). Fig.2 (a) is a top view which shows the LED light source for plant cultivation before inject | pouring red fluorescent substance containing resin, FIG.2 (b) is the LED light source for plant cultivation after inject | pouring red fluorescent substance containing resin. FIG.
本実施の形態の植物栽培用LED光源としての基板型LED光源10は、図2(a)に示すように、基板としてのセラミック基板1上に複数の青色LEDチップ2が搭載され、その周囲に樹脂からなる立設壁3が設けられてなっている。
As shown in FIG. 2 (a), a substrate-type
本実施の形態では、青色LEDチップ2は、例えば、電気的に直列接続されて直列に3個ずつ並んだものが、隣接する各列間で青色LEDチップ2同士が電気的に並列接続されるように並列に8列並んだ24個からなっている。尚、本発明においては、青色LEDチップ2の個数は必ずしも複数に限らず、1個でもよく、また、複数においても24個に限らない。さらに、複数個における並べ方についても問わない。電気的な接続方法もこれに限るものではない。
In the present embodiment, the
上記各青色LEDチップ2は、立設壁3の内側において、各列の青色LEDチップ2の両側に設けられた配線パターン4aと配線パターン4bとにそれぞれ導電性ワイヤ5にて接続されている。そして、配線パターン4aと配線パターン4bとは、セラミック基板1上において立設壁3の外側に搭載されたカソード電極ランド6aとアノード電極ランド6bとにそれぞれ接続されている。
Each of the
そして、本実施の形態の基板型LED光源10には、図2(b)に示すように、立設壁3の内側に充填されて上記複数の青色LEDチップ2の上側を被覆する樹脂層7が設けられており、この樹脂層7には、赤蛍光体が混合分散されている。
In the substrate-type
そして、本実施の形態の青色LEDチップ2は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する第1光としての波長400nm〜480nmの光を発生する。また、赤蛍光体7bは、青色LEDチップ2の光を吸収してクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する発光ピークが波長620〜700nmの第2光を発光するものとなっている。
And the
尚、青色LEDチップ2は、青色域吸収ピークに対応する第1光としての波長400nm〜480nmのみでなく、紫外色を含む青紫外色領域まで出力するものであってもよい。
The
(青色域と赤色域との光量割合の調整)
本実施の形態の基板型LED光源10における青色域と赤色域との光量割合の調整方法について、図1(a)(b)及び図3に基づいて説明する。図1(a)(b)は、赤蛍光体とシリコーン樹脂との配合比が互いに異なる基板型LED光源10(10A)・10(10D)の構成を示す断面図である。
(Adjustment of light intensity ratio between blue and red)
A method for adjusting the light quantity ratio between the blue region and the red region in the substrate-type
図1(a)に示すように、本実施の形態の基板型LED光源10では、樹脂層7は樹脂としてのシリコーン樹脂からなる樹脂7aに赤蛍光体7bが含有されたものからなっている。したがって、この樹脂7aに対する赤蛍光体7bの割合を変更することによって、互いに異なる波長の光が出射できるものとなる。
As shown in FIG. 1A, in the substrate-type
例えば、赤蛍光体7bとして、CaAlSiN3 :Euを使用し、前述したように、青色LEDチップ2から波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する光を出射する。これによって、波長400〜480nmの第1光と波長620〜700nmの第2光とを出射する。尚、CaAlSiN3 :Euは、2価のユーロピウム(Eu)を付活材とする窒化物赤色蛍光体であり、温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体の1つである。
For example, CaAlSiN 3 : Eu is used as the
具体的には、図1(a)に示すように、配合比を樹脂7a:赤蛍光体7b=1:0.05とした基板型LED光源10Aの場合には、図3(a)に示すように、波長440nmに発光強度1.0のピーク波長と波長640nmに発光強度0.3のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。また、配合比を樹脂7a:赤蛍光体7b=1:0.10とした基板型LED光源10Bの場合には、図3(b)に示すように、波長440nmに発光強度1.0のピーク波長と波長640nmに発光強度0.8のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
Specifically, as shown in FIG. 1 (a), in the case of a substrate type
さらに、配合比を樹脂7a:赤蛍光体7b=1:0.15とした基板型LED光源10Cの場合には、図4(a)に示すように、波長440nmに発光強度0.56のピーク波長と波長640nmに発光強度1.0のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
Further, in the case of the substrate type LED light source 10C in which the blending ratio is
そして、図1(b)に示すように、配合比を樹脂7a:赤蛍光体7b=1:0.20とした基板型LED光源10Dとした場合には、図4(b)に示すように、波長440nmに発光強度0.4のピーク波長と波長640nmに発光強度1.0のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
As shown in FIG. 4B, when the substrate-type
このように樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比を変更することによって、容易に青色域と赤色域との光量割合を調整することが可能となる。
Thus, by changing the blending ratio between the
(植物の成長において必要な光の波長)
次に、植物の成長においてどのような波長の光を照射すればよいのかについて、図5に基づいて説明する。図5は、クロロフィルの光吸収特性と本実施の形態の基板型LED光源10のスペクトルを示す図である。
(Wavelength of light required for plant growth)
Next, what kind of wavelength light should be irradiated in the growth of a plant is demonstrated based on FIG. FIG. 5 is a diagram showing the light absorption characteristics of chlorophyll and the spectrum of the substrate-type
まず、植物の光合成において中心的な役割を担う葉緑素(クロロフィル)は、光を一様に吸収するのではなく、図5に示すように、赤色660nm付近と青色450nm付近とに明確な吸収ピークを示し、これに関係して、光合成の波長特性は660nm付近に第一ピークを有すると共に、450nm付近に第二のピークを有している。 First, chlorophyll (chlorophyll), which plays a central role in plant photosynthesis, does not absorb light uniformly, but has clear absorption peaks around red 660 nm and blue 450 nm as shown in FIG. In relation to this, the wavelength characteristic of photosynthesis has a first peak near 660 nm and a second peak near 450 nm.
したがって、植物が葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、赤色及び青色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。 Therefore, in a cultivation stage where plants have leaves and photosynthesis is active, having both red and blue light components is effective for growth.
一方、450nm付近の青色光は、植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。このため、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。 On the other hand, blue light near 450 nm also affects a photoreaction system called a high energy reaction system of plants, and is essential for the healthy morphogenesis of plants. For this reason, at the stage of germination and seedling raising, the importance of the component of blue light increases.
これに対して、本実施の形態の基板型LED光源10においては、図5に示すように、クロロフィルの青色域吸収帯には本実施の形態の基板型LED光源10Aが適していると共に。クロロフィルの赤色域吸収帯には本実施の形態の基板型LED光源10Dが適していることが分かる。
On the other hand, in the substrate type
このように、本実施の形態の基板型LED光源10においては、樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比を変更するのみでクロロフィルの光吸収特性に容易に合わせることができることがわかる。
Thus, in the substrate type
ところで、光の分野では、光量の単位として例えば光量子束密度が用いられる。ここで、光量子束密度は、ある物質に太陽の光が照射している場合に、1秒間に照射される光子の数をその物質の受光面積で割った値をいう。しかし、光量子束密度という場合には、光子の数を数えるので、赤外光又は紫外光のいずれが来ても1個は1個である。一方、光化学反応は、色素が吸収できる光子が来たときだけに引き起こされる。例えば、植物の場合、クロロフィルに吸収されない光がいくら来ても、それは存在しないのと同じである。そこで、光合成の分野では、クロロフィルが吸収できる400nm〜700nmまでの波長領域だけの光合成有効光量子束密度又は光合成光量子束が定義されている。尚、光合成光量子束とは、光合成光量子束とは、光合成有効光量子束密度(PPFD:photosynthetic photon flux density)に光照射面積をかけたものをいう。この値は、単にクロロフィルの赤域及び青域の吸収ピーク波長のエネルギーで表現した値ではなく、植物の成長に必要な光強度を求めるために、赤域及び青域の各吸収スペクトルに対応するエネルギー(すなわち光合成に必要なエネルギー)を光量子の量で表現した値である。また、光合成光量子束は、LED光源からのスペクトル特性と、各波長の光量子1個のエネルギーとから求めることができる。 By the way, in the field of light, for example, photon flux density is used as a unit of light quantity. Here, the photon flux density refers to a value obtained by dividing the number of photons irradiated in one second by the light receiving area of the material when a certain material is irradiated with solar light. However, in the case of the photon flux density, since the number of photons is counted, one is one regardless of whether infrared light or ultraviolet light comes. On the other hand, the photochemical reaction is triggered only when photons that can be absorbed by the dye come. For example, in the case of plants, no matter how much light is not absorbed by chlorophyll, it is the same as it does not exist. Therefore, in the field of photosynthesis, photosynthesis effective photon flux density or photosynthesis photon flux only in the wavelength region from 400 nm to 700 nm that can be absorbed by chlorophyll is defined. In addition, a photosynthetic photon flux means a photosynthesis photon flux density (PPFD: photosynthetic photon flux density) multiplied by a light irradiation area. This value is not simply a value expressed by the energy of the absorption peak wavelength in the red region and blue region of chlorophyll, but corresponds to each absorption spectrum in the red region and blue region in order to obtain the light intensity necessary for plant growth. It is a value that expresses energy (that is, energy required for photosynthesis) by the amount of photons. The photosynthetic photon flux can be obtained from the spectral characteristics from the LED light source and the energy of one photon of each wavelength.
したがって、光合成光量子束を用いて基板型LED光源10を表すと、図3(a)に示す基板型LED光源10Aでは、光合成光量子束が波長400nm〜480nmの青色域では、1μmol/sであり、波長620nm〜700nmの赤色域では、1.3μmol/sとなっている。尚、この値は、波長400nm〜480nm及び波長620nm〜700nmの面積から求まる値である。そして、これを比率であらわすと、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3となる。
Therefore, when the substrate-type
また、図4(a)に示す基板型LED光源10Dでは、光合成光量子束が波長400nm〜480nmの青色域では、0.2μmol/sであり、波長620nm〜700nmの赤色域では、2.0μmol/sとなっている。そして、これを比率であらわすと、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:10となる。
Further, in the substrate type
尚、図3(b)に示す基板型LED光源10Bでは、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:3.5となる。また、図4(a)に示す基板型LED光源10Cでは、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:7.5となる。
In the substrate-type
したがって、本実施の形態では、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:10となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型LED光源10とすることが好ましい。
Therefore, in this embodiment, the ratio of the photosynthetic photon flux in the blue region with a wavelength of 400 nm to 480 nm and the photosynthetic photon flux in the red region with a wavelength of 620 nm to 700 nm is 1: 1.3 to 1:10. . As a result, it is preferable that the substrate-type
具体的には、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:3.5となる基板型LED光源10A・10Bが好ましい。これにより、植物の発芽・育苗に適した基板型LED光源10A・10Bとすることができる。
Specifically, when it is intended to be installed on a germination shelf or a seedling shelf, the ratio of the photosynthetic photon flux in the blue region having a wavelength of 400 nm to 480 nm and the photosynthetic photon flux in the red region having a wavelength of 620 nm to 700 nm. However, the substrate-type
また、本実施の形態では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:7.5〜1:10となる基板型LED光源10C・10Dが好ましい。これにより、植物の栽培に適した基板型LED光源10C・10Dすることができる。
Moreover, in this Embodiment, when it aims at installing in a cultivation shelf, ratio of the photosynthetic photon flux in the blue region with a wavelength of 400 nm to 480 nm and the photosynthetic photon flux in the red region with a wavelength of 620 nm to 700 nm However, the board | substrate type LED light sources 10C * 10D used as 1: 7.5-1: 10 are preferable. Thereby, substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10と従来の単独の植物栽培用の赤色LEDとの相対全光束における温度特性を図6に示す。図6において、横軸は搭載チップのジャンクション温度を示し、縦軸は相対全光束値を示している。図6に示すように、基板型LED光源10(図6において実線)と従来の単独の植物栽培用の赤色LED(図6において破線)とでは、高温領域において約10%の温度特性の差があることが判る。この理由は、赤色LEDの温度特性が悪いことに起因している。これに対して、本実施の形態の基板型LED光源10では赤色LEDの代わりに赤蛍光体7bにて構成しているため温度特性が向上している。延いては、基板型LED光源10及び後述する砲弾型LEDランプ40は、クロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークによくあわせることができる。
Moreover, the temperature characteristic in the relative total light flux of the board | substrate type | mold
(赤蛍光体の材質)
ここで、上記の説明において、本実施の形態の基板型LED光源10では、赤蛍光体7bとして、CaAlSiN3 :Euを使用したが、必ずしもこれに限らず、例えば、(Sr,Ca)AlSiN3 :Euを使用することも可能である。この(Sr,Ca)AlSiN3は、CaAlSiN3 :Euにおいて、Caの一部をSrに置換えて発光ピーク波長を短波長にシフトさせたものであり、CaAlSiN3 :Euと同様に温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体である。
(Material of red phosphor)
Here, in the above description, in the substrate-type
具体的には、特に、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物等に対しては、赤蛍光体7bとしてCaAlSiN3 :Eu(発光ピーク650〜660nm)を使用することが好ましい。また、クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物などに対しては赤蛍光体7bとしてより短波長側に発光ピーク(620〜630nm)をもつ(Sr,Ca)AlSiN3 :Euを使用することが好ましい。
Specifically, it is preferable to use CaAlSiN 3 : Eu (emission peak of 650 to 660 nm) as the
また、赤蛍光体7bとして、3.5MgO・0.5MgF2 ・GeO2 :Mn、La2 O2 S:Eu、Y2 O2 S:Eu、LiEuW2 O8 、(Y,Gd,Eu)2 O3 、(Y,Gd,Eu)BO3 、及び/又はYVO4 :Eu、CaS:Eu,Ce,Kを使用することも可能である。
Further, as the
勿論、CaAlSiN3 :Euと(Sr,Ca)AlSiN3 :Euとを使用する等、赤蛍光体7bを2種類併用してもよいことはいうまでもない。クロロフィルaとクロロフィルbとが半分ずつ含まれる植物の栽培にとって有効である。
Of course, it goes without saying that two types of
また、クロロフィルの青色領域の光吸収特性に対しても青色LEDチップ2のピーク波長を、クロロフィルa及びクロロフィルbの吸収ピークに合致するように適宜選定してもよい。例えば、クロロフィルaを多く含む植物では430〜440nmにピークを有する青色LEDチップ2(タイプI)を使用し、クロロフィルbを多く含む植物では450〜460nmにピークを有する青色LEDチップ2(タイプII)を使用することが好ましい。
Further, the peak wavelength of the
さらに、青色LEDチップ2と赤蛍光体7bの組み合わせを、クロロフィルa及びクロロフィルbの各タイプに合致した組み合わせの基板型LED光源10としてもよい。例えば、タイプIの青色LEDチップ2と、CaAlSiN3 :Euからなる赤蛍光体7bとの組み合わせや、タイプIIの青色LEDチップ2と(Sr,Ca)AlSiN3 :Euからなる赤蛍光体7bとの組み合わせ等、それぞれの組み合わせ構成の基板型LED光源10とすることが可能である。
Further, a combination of the
この場合、それぞれ樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比を所望の光量割合になるように適宜調整する。
In this case, the blending ratio between the
(人間が作業するために必要な基板型LED光源(照明用LED光源)の構成)
上述した基板型LED光源10は、植物栽培用LED光源のものであったが、この基板型LED光源10を利用して人間が作業するために必要な照明用LED光源20とすることが可能であり、容易に行うことができる。
(Configuration of board-type LED light source (LED light source for illumination) required for human work)
The board-type
すなわち、前述した基板型LED光源10の構成に加えて、図7(a)(b)(c)に示すように、複数の青色LEDチップ2…の上側を被覆する樹脂層7には、赤蛍光体7bに加えて緑蛍光体7cが追加して樹脂7aに混合分散されている。
That is, in addition to the configuration of the substrate-type
具体的には、照明用LED光源20は、セラミック基板1上に複数の青色LEDチップ2が搭載され、その周囲に立設壁3が立設されてなっている。
Specifically, in the illumination
本実施の形態では、青色LEDチップ2は、例えば、直列に12個ずつ並んだものが、並列に13列並んだ156個からなっている。尚、本発明においては、青色LEDチップ2の個数は必ずしも複数に限らず、1個でもよく、また、複数においても156個に限らない。さらに、複数個における並べ方についても問わない。
In the present embodiment, the
上記各青色LEDチップ2は、立設壁3の内側において、各列の青色LEDチップ2の両側に設けられた配線パターン4aと配線パターン4bとにそれぞれ導電性ワイヤ5にて電気的に接続されている。そして、配線パターン4aと配線パターン4bとは、セラミック基板1上において立設壁3の外側に搭載されたカソード電極ランド6aとアノード電極ランド6bとにそれぞれ電気的に接続されている。
Each of the
そして、本実施の形態の照明用LED光源20には、図7(b)に示すように、立設壁3の内側に充填されて上記複数の青色LEDチップ2の上側を被覆する樹脂層7が設けられており、この樹脂層7には、赤蛍光体7bと緑蛍光体7cとがシリコーン樹脂からなる樹脂7aに混合分散されている。
And in the LED
ここで、照明用LED光源20では、樹脂7aと赤蛍光体7bと緑蛍光体7cとの配合比は、例えば1:0.01:0.10となっている。この配合比により、図7(c)に示す発光スペクトルが得られる。図7(c)に示す発光スペクトルにおいては、人間が最も明るく感じる波長550nm付近の光量が増加しているのが把握できる。したがって、照明用LED光源20は人間が作業するための照明光源として有効であることが判る。
Here, in the LED
(植物工場への適用)
次に、本実施の形態の基板型LED光源10の植物工場への適用例について、図8に基づいて説明する。図8は本実施の形態の基板型LED光源10及び照明用LED光源20を使用する植物工場30の一例を示す図である。
(Application to plant factories)
Next, an application example of the substrate type
本実施の形態の植物工場30においては、図8に示すように、発芽棚には基板型LED光源10Aを例えば1300個設置する。また、育苗棚には基板型LED光源10Aを4600個設置する。さらに、栽培棚には基板型LED光源10Dを17000個設置する。また、出荷棚では、人間が作業を行うので、照明用LED光源20を370個設置する。
In the
このように、本実施の形態の発光装置及び基板型LED光源10は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の第1ピーク波長としてのクロロフィルの青色域吸収ピークに対応した波長が400〜480nmの第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップとしての青色LEDチップ2と、青色LEDチップ2を覆う蛍光体含有封止樹脂としての樹脂層7とを備えている。樹脂層7に含有された蛍光体としての赤蛍光体7bは、青色LEDチップ2が出射する第1短波長域光を吸収することにより、複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域のピーク波長であるクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応した波長620〜700nmの長波長域光を出力する。そして、青色LEDチップ2から発する第1短波長域光と赤蛍光体7bから放出される長波長域光とが出射される。
As described above, the light-emitting device and the substrate-type
すなわち、光合成を行う植物の生育には、相対的に短波長域の第1ピーク波長と、第1ピーク波長よりも長波長域のピーク波長の光が必要となる場合が多い。そこで、本実施の形態では、第1ピーク波長に対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の青色LEDチップ2と、青色LEDチップ2を覆う樹脂層7とを備えている。そして、樹脂層7に含有された赤蛍光体7bは、第1ピーク波長よりも長波長域のピーク波長に対応した長波長域光を発する。
That is, in order to grow a plant that performs photosynthesis, a light having a first peak wavelength in a relatively short wavelength region and a peak wavelength in a longer wavelength region than the first peak wavelength is often required. Therefore, in the present embodiment, one or a plurality of
この結果、独立した青色LEDチップと独立した赤色LEDチップとの2種類のLEDチップを使用しなくても、1種類の青色LEDチップにて植物等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。 As a result, a blue region such as chlorophyll necessary for the growth of organisms such as plants can be obtained with one blue LED chip without using two types of LED chips, an independent blue LED chip and an independent red LED chip. Light corresponding to the absorption peak and the red region absorption peak can be emitted. For this reason, an installation area is not increased. In this configuration, since the red phosphor is dispersed in the resin layer, the red phosphor can be dispersed in the resin at a predetermined blending ratio. The amount of light in the red region can be changed.
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る発光装置及び基板型LED光源10を提供することができる。
Accordingly, it is possible to easily adjust the light quantity ratio between the blue color region and the red color region with a simple configuration without increasing the installation area, and at the same time, it is possible to emit a mixed color light of blue light and red light with little spatial color unevenness. The light emitting device and the substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個の青色LEDチップ2と、青色LEDチップ2からの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光を放出する赤蛍光体7bと、赤蛍光体7bを分散して上記1個又は複数個の青色LEDチップ2を覆う樹脂層7とが設けられ、上記青色LEDチップ2から発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光とが上記樹脂層7から出射される。
Further, the substrate-type
上記の構成によれば、植物栽培用LED光源は、1個又は複数個の青色LEDチップ2とこの青色LEDチップ2を覆う赤蛍光体7bを分散した樹脂層7とからなっている。そして、この構成において、青色LEDチップ2にてクロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で光を出力することができる。そして、赤蛍光体7bは、青色LEDチップ2からの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光を発光する。
According to said structure, the LED light source for plant cultivation consists of the resin layer 7 which disperse | distributed the 1 or several
この結果、独立した青色LEDチップ2と独立した赤色LEDチップとの2種類のLEDチップを使用しなくても、1種類の青色LEDチップ2にて植物の成長に必要なクロロフィルの青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体7bは樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体7bを樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
As a result, the blue region absorption peak of chlorophyll necessary for plant growth with one type of
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用LED光源を提供することができる。 Accordingly, it is possible to easily adjust the light quantity ratio between the blue color region and the red color region with a simple configuration without increasing the installation area, and at the same time, it is possible to emit a mixed color light of blue light and red light with little spatial color unevenness. An LED light source for plant cultivation can be provided.
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:10となっていることが好ましい。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型LED光源10とすることが可能となる。
Further, in the substrate-type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、樹脂層7における樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比は1:0.05〜1:0.20となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型LED光源10とすることが可能となる。
Moreover, in the board | substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、樹脂層7における樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比は1:0.05〜1:0.10となっていることが好ましい。
Moreover, in the board | substrate type
すなわち、植物の光合成において中心的な役割を担うクロロフィル(葉緑素)は、光を一様に吸収するのではなく、赤色660nm付近と青色450nm付近に明確な吸収ピークを示し、これに関係して光合成の波長特性は660nm付近に第一ピークを有する一方、450nm付近に第二のピークを有している。つまり、葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、青色及び赤色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。一方、450nm付近の青色光は植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。したがって、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。 That is, chlorophyll (chlorophyll), which plays a central role in plant photosynthesis, does not absorb light uniformly, but shows clear absorption peaks near red 660 nm and blue 450 nm, and photosynthesis is related to this. The wavelength characteristic has a first peak near 660 nm and a second peak near 450 nm. In other words, at the cultivation stage where leaves are provided and photosynthesis is active, having both blue and red light components is effective for growth. On the other hand, blue light in the vicinity of 450 nm also affects a photoreaction system called a high energy reaction system of plants, and is essential for the healthy morphogenesis of plants. Therefore, the importance of the blue light component increases at the germination and seedling stage.
この点、本実施の形態では、樹脂層7における樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比は1:0.05〜1:0.10となっている。このため、この配合比とすることによって、発芽・育苗の段階において植物の健全な形態形成に必要不可欠である青色光の成分の光を容易に出射する基板型LED光源10を提供することができる。
In this regard, in the present embodiment, the compounding ratio of the
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、樹脂層7における樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比は1:0.15〜1:0.20となっている。これにより、葉を備え光合成が活発となる栽培段階において、青色及び赤色の両方の光成分を有する光を容易に出射する基板型LED光源10を提供することができる。
Moreover, in the board | substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:3.5となっていることが好ましい。これにより、植物の発芽・育苗に適した基板型LED光源10とすることが可能となる。
Moreover, in the board | substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:7.5〜1:10となっていることが好ましい。これにより、植物の栽培に適した基板型LED光源10することが可能となる。
Moreover, in the board | substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、赤蛍光体7bは、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培には、CaAlSiN3 :Eu系の成分を有してなっていることが好ましい。
Further, in the substrate-type
すなわち、植物は、クロロフィルaとクロロフィルbとを有している。ここで、クロロフィルaとクロロフィルbとはそれぞれ光吸収特性が異なっている。具体的には、クロロフィルaは赤色領域では650〜660nmに吸収ピークを有し、クロロフィルbは赤色領域では620〜630nmに吸収ピークを有している。 That is, the plant has chlorophyll a and chlorophyll b. Here, chlorophyll a and chlorophyll b have different light absorption characteristics. Specifically, chlorophyll a has an absorption peak at 650 to 660 nm in the red region, and chlorophyll b has an absorption peak at 620 to 630 nm in the red region.
そこで、本実施の形態では、赤蛍光体7bは、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培には、CaAlSiN3 :Eu系の成分を有してなっている。すなわち、CaAlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク650〜660nmの波長を出射することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
したがって、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培には、CaAlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体7bを使用するのが好ましい。
Therefore, it is preferable to use the
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、赤蛍光体7bは、クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物栽培には、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有してなっていることが好ましい。
Further, in the substrate-type
すなわち、クロロフィルbは赤色領域では620〜630nmに吸収ピークを有していると共に、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク620〜630nmの波長を出射することができる。 That is, chlorophyll b has an absorption peak at 620 to 630 nm in the red region, and a red phosphor having a (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu-based component emits a wavelength with an emission peak of 620 to 630 nm. be able to.
したがって、クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物栽培には、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体7bを使用するのが好ましい。
Therefore, for plant cultivation containing more chlorophyll b than chlorophyll a, it is preferable to use
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、セラミック基板1上に複数の青色LEDチップ2が搭載され、その周囲に立設壁3が設けられていると共に、立設壁3の内側には赤蛍光体7bを分散した樹脂7aが充填されている。
Further, in the substrate-type
これにより、いわゆる基板型の基板型LED光源10の構成とすることができる。そして、この構成においては、1個の基板型LED光源10について、複数の青色LEDチップ2が用いられているので、1個の基板型LED光源10で大光量の光を出射することができる。また、赤色LEDチップの代わりとして樹脂7aに分散された赤蛍光体7bを使用しているので、複数の青色LEDチップ2に対応する複数の赤色LEDチップに相当する設置面積を大幅に縮小することができる。
Thereby, it can be set as the structure of what is called a board | substrate type board | substrate type | mold
したがって、1個の基板型LED光源10によって、少ない設置面積にて大光量の光を出射することが可能となる。
Therefore, it is possible to emit a large amount of light with a small installation area by one substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、波長400〜480nmの第1光と波長620〜700nmの第2光とが樹脂層7から出射される。
In the substrate-type
これにより、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを1個の基板型LED光源10にて生成することができることになる。このように、1個の基板型LED光源10とすることによって、基板型LED光源10の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。
Thereby, both the blue and red peaks necessary for plant growth can be generated by one substrate type
また、本実施の形態の基板型LED光源10では、第1光は青色LEDチップ2からの光であり、第2光は赤蛍光体7bから放出される光である。すなわち、基板型LED光源10では、発光部の近傍でクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークが生成されている。このことから基板型LED光源10からの第1光と第2光が均一に照射される。すなわち、基板型LED光源10では、発光部の近傍でクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークが生成されている。このことから基板型LED光源10からの第1光と第2光が均一に照射される。
Moreover, in the board | substrate type
具体的には、青色LEDチップ2から出射される第1光は、一部は赤蛍光体7bに吸収されて該赤蛍光体7bから第2光が出射され、残りは赤蛍光体7bにより散乱される。そして、赤蛍光体7bは蛍光体1個1個が点光源であるので、青色光又は赤色光が均一に発光する。
Specifically, a part of the first light emitted from the
この結果、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを1個の基板型LED光源10にて生成することができることになる。このように、1個の基板型LED光源10とすることによって、基板型LED光源10の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。
As a result, both blue and red peaks necessary for plant growth can be generated by one substrate type
また、本実施の形態の植物工場30は、上記基板型LED光源10A及び/又は基板型LED光源10B、並びに基板型LED光源10C及び/又は基板型LED光源10Dを備えている。
Moreover, the
それゆえ、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る基板型LED光源10を備えた植物工場30を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention.
例えば、図1(a)(b)においては、セラミック基板1の裏面には何も設けられていないが、特にこれに限定するものではない。例えば、基板型LED光源10の放熱板を兼ねるセラミック基板1の裏面側、つまり青色LEDチップ2を搭載した面とは反対側に、フィン付きヒートシンクを取り付けることが可能である。これにより、植物工場の室内において、エアーフローを利用することにより、フィン付きヒートシンクにてセラミック基板1を冷却することが可能となる。尚、この場合、フィン付きヒートシンクの開口部はエアーフローの方向と同じ方向であることが好ましい。
For example, in FIGS. 1A and 1B, nothing is provided on the back surface of the
また、セラミック基板1の裏面に、液体培養液を循環させる管を設けた構成とすることも可能である。これにより、基板型LED光源10を好適に冷却することが可能となり、安定したクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークに合う第1光と第2光とを照射することができる。
Moreover, it is also possible to adopt a configuration in which a tube for circulating the liquid culture solution is provided on the back surface of the
このように、本実施の形態の基板型LED光源10では、セラミック基板1の裏面には、冷却手段としてのフィン付きヒートシンクが設けられていることが好ましい。
Thus, in the board | substrate type
これにより、高温になった青色LEDチップ2を冷却することが可能となる。
Thereby, it becomes possible to cool
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
前記実施の形態1にて説明した基板型LED光源10及び照明用LED光源20は、セラミック基板1上に1個又は複数個の青色LEDチップ2が搭載されたものからなっていた。しかし、図9(a)(b)に示すように、本実施の形態の植物栽培用LED光源は、形状が一般的な砲弾型の形態を有している点が異なっている。
The substrate-type
本実施の形態の植物栽培用LED光源の構成について、図9(a)(b)に基づいて説明する。図9(a)(b)は、砲弾型LEDランプの構成を示す模式的断面図である。 The structure of the LED light source for plant cultivation of this Embodiment is demonstrated based on Fig.9 (a) (b). FIGS. 9A and 9B are schematic cross-sectional views showing the configuration of a bullet-type LED lamp.
本実施の形態の植物栽培用LED光源としての砲弾型LEDランプ40は、図9(a)(b)に示すように、カップとしてのマウントリードカップ41内に接着された青色LEDチップ2と、シリコーン樹脂からなる樹脂7a及び赤蛍光体7bからなる樹脂層7と、導線としての導電性ワイヤ5と、アノードリードとしてのアノードリードフレーム42と、カソードリードとしてのカソードリードフレーム43と、砲弾型に形成し、上記アノードリードフレーム42及びカソードリードフレーム43の先端を除いて全体を砲弾型に封止するエポキシ樹脂からなる封止樹脂44とからなっている。赤蛍光体7bは、例えば、CaAlSiN3 :Euを使用することができる。
As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a bullet-
上記砲弾型LEDランプ40を製造するときには、マウントリードカップ41内に、青色LEDチップ2を接着する。次いで、青色LEDチップ2と図示しないマウントリード、及び青色LEDチップ2と図示しないインナーリードとは、それぞれ導電性ワイヤ5にて導通する。その後、赤蛍光体7bを樹脂7aに混合、分散させ、マウントリードカップ41内に流し込むことにより樹脂層7を形成する。この結果、樹脂層7にて青色LEDチップ2を被覆し、固定している。最後に、全体をエポキシ樹脂からなる封止樹脂44によるモールド部材で被覆及び保護する。
When manufacturing the bullet-
上記砲弾型LEDランプ40では、青色LEDチップ2は、第1光としての波長400nm〜480nmの光を発生する。この第1光は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する。一方、赤蛍光体7bは、青色LEDチップ2の光を吸収して発光ピークが波長620〜700nmの第2光を発光する。この第2光がクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する。
In the bullet
そして、本実施の形態では、図9(a)に示す本実施の形態の砲弾型LEDランプ40では、樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比が1:0.05とした砲弾型LEDランプ40Aとなっており、実施の形態1の基板型LED光源10Aと同じ図3(a)に示すスペクトルを出力するようになっている。したがって、砲弾型LEDランプ40Aはクロロフィルの青色域吸収ピークに対応しており、発芽・育苗用に使用するのが好ましい。ただし、必ずしもこれに限らず、樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比が1:0.10〜1:0.15とした砲弾型LEDランプ40をすることも可能である。
In this embodiment, in the bullet-
一方、図9(b)に示す砲弾型LEDランプ40は、樹脂7aと赤蛍光体7bとの配合比が1:0.20とした砲弾型LEDランプ40Dとなっている。したがって、この砲弾型LEDランプ40Dは、実施の形態1の基板型LED光源10Dと同じ図4(b)に示すスペクトルを出力するようになっている。これにより、砲弾型LEDランプ40Dは、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応しており、栽培用に使用するのが好ましいものとなっている。
On the other hand, the bullet-
このような砲弾型LEDランプ40は、実施の形態1にて説明したセラミック基板1に青色LEDチップ2を搭載した基板型LED光源10が取り付けることが難しい箇所に取り付ける。このことからすると、基板型LED光源10が取り付けることが難しい箇所は少ないと考えられるので、実施の形態1の基板型LED光源10と実施の形態2の砲弾型LEDランプ40とを併用を行ってもよい。
Such a bullet-
最後に、実施の形態1の基板型LED光源10と実施の形態2の砲弾型LEDランプ40と従来の赤色砲弾型LEDランプと青色砲弾型LEDランプとを組み合わせたものとの比較を表1に示す。
Finally, Table 1 compares the substrate-type
表1に示すように、本実施の形態1の基板型LED光源10、及び本実施の形態2の砲弾型LEDランプ40は、従来の赤色砲弾型LEDランプと青色砲弾型LEDランプとを組み合わせたものと比べて、信頼性、コスト、特性、設置面積、寿命の全ての点で優れていることが把握される。
As shown in Table 1, the board-type
具体的には、設置面積については、従来技術である青色砲弾型LEDと赤色砲弾型LEDとを組み合わせたときの設置面積を1とすると、砲弾型LEDランプ40では1/3となり、基板型LED光源10及び照明用LED光源20では1/6となる。このため、本実施の形態の基板型LED光源10及び照明用LED光源20並びに砲弾型LEDランプ40では、設置面積が少なくてすむという特徴がある。
Specifically, regarding the installation area, when the installation area when combining the conventional artillery-type LED and the red-type bullet-type LED is 1, it is 1/3 for the bullet-
また、コストについても、本実施の形態の基板型LED光源10及び照明用LED光源20並びに砲弾型LEDランプ40では、従来に比べてコストメリットがあることが明らかである。
Further, with respect to the cost, it is clear that the board-type
さらに、基板型LED光源10及び照明用LED光源20の寿命は3〜4万時間と、電熱型ランプ(電球)はいうまでもなく、蛍光灯ランプに比べても十倍以上も長寿命である。
Furthermore, the lifespan of the substrate-type
このように、本実施の形態の植物栽培用LED光源としての砲弾型LEDランプ40では、カソードリードフレーム43と、カソードリードフレーム43に接続されたマウントリードカップ41と、マウントリードカップ41内に搭載された1個又は複数個の青色LEDチップ2と、マウントリードカップ41内に搭載された青色LEDチップ2から導電性ワイヤ5を介して接続されたアノードリードフレーム42と、マウントリードカップ41内で、青色LEDチップ2を覆うように充填された、赤蛍光体7bを分散した樹脂層7と、カソードリードフレーム43とアノードリードフレーム42との各端部を露出した状態で、マウントリードカップ41全体を砲弾状に封止した封止樹脂44とを備え、青色LEDチップ2から第1ピーク波長に対応した第1短波長域光と赤蛍光体7bからピーク波長に対応した長波長域光とが樹脂層7から出射される。
As described above, in the cannonball
これにより、いわゆる砲弾型の砲弾型LEDランプ40とすることができる。そして、このような砲弾型の砲弾型LEDランプ40は設置面積が狭いので、植物栽培のスポット照射に適している。
Thereby, it can be set as what is called a bullet-type bullet-
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1にて説明した基板型LED光源10、及び実施の形態2にて説明した砲弾型LEDランプ40は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個の青色LEDチップを有していた。
The substrate-type
しかしながら、本実施の形態の植物栽培用LED光源では、青色LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜450nmの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルb用青色LEDチップとからなっている点が異なっている。 However, in the LED light source for plant cultivation of the present embodiment, the blue LED chip is a plurality of blue LED chips for chlorophyll a having a light emission peak in the wavelength range of 400 to 450 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll a. And a plurality of blue LED chips for chlorophyll b having a light emission peak in a wavelength range of 400 to 480 nm so as to correspond to a blue region absorption peak of chlorophyll b.
すなわち、本実施の形態の植物栽培用LED光源としての基板型LED光源50は、図10(a)に示すように、基板としてのセラミック基板1上に複数の青色LEDチップ2と青色LEDチップ52とが搭載され、その周囲に樹脂からなる立設壁3が設けられてなっている。
That is, a substrate-type
上記各青色LEDチップ2及び各青色LEDチップ52は、図10(b)に示すように、立設壁3の内側において、各列の青色LEDチップ2・52の両側に設けられた配線パターン4aと配線パターン4bとにそれぞれ導電性ワイヤ5にて接続されている。そして、配線パターン4aと配線パターン4bとは、セラミック基板1上において立設壁3の外側に搭載されたカソード電極ランド6aとアノード電極ランド6bとにそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 10B, each of the
上記立設壁3の内側には、図10(a)に示すように、複数の青色LEDチップ2・52の上側を被覆する樹脂層7が設けられている。この樹脂層7は、充填された樹脂7aに赤蛍光体7bが混合分散されたものからなっている。
As shown in FIG. 10A, a resin layer 7 that covers the upper side of the plurality of
そして、本実施の形態の青色LEDチップ2は、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応する第1光としての波長400nm〜480nmの青色領域長波長の光を発生する。したがって、青色領域長波長用の青色LEDチップ2は、本発明のクロロフィルb用青色LEDチップとして機能している。
And the
一方、本実施の形態の青色LEDチップ52は、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応する第1光としての波長400nm〜450nmの青色領域短波長の光を発生する。したがって、青色領域短波長用の青色LEDチップ52は、本発明のクロロフィルa用青色LEDチップとして機能している。
On the other hand, the blue LED chip 52 of the present embodiment generates light having a short wavelength in the blue region of
また、赤蛍光体7bは、青色LEDチップ2及び青色LEDチップ52の光を吸収してクロロフィルa及びクロロフィルbの赤色域吸収ピークに対応する発光ピークが波長620〜700nmの第2光を発光するものとなっている。
Further, the
すなわち、植物は、クロロフィルaとクロロフィルbとを有している。ここで、クロロフィルaとクロロフィルbとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、前記実施の形態1で説明した図5に示すように、クロロフィルaは青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有し、クロロフィルbは青色領域においては400〜480nmに吸収ピークを有している。 That is, the plant has chlorophyll a and chlorophyll b. Here, chlorophyll a and chlorophyll b have different light absorption characteristics in the blue region. Specifically, as shown in FIG. 5 described in the first embodiment, chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region, and chlorophyll b has an absorption peak at 400 to 480 nm in the blue region. have.
そこで、本実施の形態の植物栽培用LED光源としての基板型LED光源50では、青色LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜450nmの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルa用青色LEDチップとしての青色領域短波長用の青色LEDチップ52と、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルb用青色LEDチップとしての青色領域長波長用の青色LEDチップ2とからなっている。そして、複数の青色LEDチップ52・2から発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光とが上記樹脂層7から出射される。
Therefore, in the substrate-type
この結果、クロロフィルa及びクロロフィルbを有する植物に、より適した植物栽培用LED光源を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a plant cultivation LED light source more suitable for plants having chlorophyll a and chlorophyll b.
尚、上記の説明では、基板型LED光源10の構成を一部変更した植物栽培用LED光源としての基板型LED光源50について説明した。しかし、本発明の植物栽培用LED光源については、必ずしもこれに限らず、実施の形態2にて説明した砲弾型LEDランプ40の構成を一部変更した砲弾型LEDランプについても適用が可能である。
In addition, in said description, the board | substrate type
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first to third embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1〜実施の形態3では、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物を対象とした植物栽培用LED光源について説明した。しかしながら、本発明の発光装置は、植物に限らず光合成を行うべく生育に光を必要とする藻類を対象にすることも可能である。したがって、本実施の形態では、光合成を行う藻類への適用について説明する。 In the first to third embodiments, the LED light source for plant cultivation for plants that require light for growth to perform photosynthesis has been described. However, the light-emitting device of the present invention is not limited to plants, but can also target algae that require light for growth in order to perform photosynthesis. Therefore, in this embodiment, application to algae that perform photosynthesis will be described.
すなわち、光合成を行うクロロフィルa,b以外に色素として、クロロフィル色素系のクロロフィルc、バクテリオクロロフィルa(835nm)、及びカロテノイド色素系のβカロテン(446nm)、ルテイン、フコキサンチン(453nm)、並びにフィコピリン色素系の及びフィコシアニン(612nm)、フィコエリトリン(540nm)が挙げられる。尚、カッコ内の数値は吸収ピークの波長である。上述したように、バクテリオクロロフィルは800nm以上に吸収ピークがある。 That is, chlorophyll pigment-based chlorophyll c, bacteriochlorophyll a (835 nm), and carotenoid pigment-based β-carotene (446 nm), lutein, fucoxanthin (453 nm), and phycopyrine pigment as pigments in addition to chlorophyll a and b for photosynthesis Systemic and phycocyanin (612 nm), phycoerythrin (540 nm). The numerical value in parentheses is the wavelength of the absorption peak. As described above, bacteriochlorophyll has an absorption peak at 800 nm or more.
ここで、各種の藻類においては、具体的には以下の色素を有している。 Here, various algae specifically have the following pigments.
まず、ケイ藻類は、主な色素としてクロロフィルaとフコキサンチン(453nm)とを有している。上記クロロフィルaは、前述したように、青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有しており、赤色領域では650〜660nmに吸収ピークを有している。 First, diatoms have chlorophyll a and fucoxanthin (453 nm) as main pigments. As described above, the chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region, and has an absorption peak at 650 to 660 nm in the red region.
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするケイ藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるフコキサンチンの第1ピーク波長453nmに対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップとしての青色系LEDチップと、該青色系LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第1ピーク波長453nmよりも長波長域のクロロフィルaのピーク波長650〜660nmに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、ケイ藻類の成長を促進することができる。 Therefore, in this case, the first peak wavelength of 453 nm of fucoxanthin, which is a relatively short wavelength region, among the plurality of peak wavelengths in light absorbed by diatoms that require light for growth in order to carry out photosynthesis corresponds to A blue LED chip serving as one or a plurality of first LED chips emitting first short-wavelength light; and a phosphor-containing sealing resin that covers the blue LED chip; The red phosphor as the phosphor contained in the stop resin absorbs the first short wavelength region light emitted from the blue LED chip, so that the first peak wavelength 453 nm is more than the first peak wavelength 453 nm among the plurality of peak wavelengths. It is preferable that the light emitting device emit light having a long wavelength region corresponding to a peak wavelength of 650 to 660 nm of chlorophyll a in the long wavelength region. Thereby, the growth of diatom can be promoted.
また、ケイ藻類の場合、複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつフコキサンチンの第1ピーク波長453nmとは異なるクロロフィルaの第2ピーク波長400〜450nmに対応した第2短波長域光を発する、1個又は複数個の第2LEDチップを備えているとすることが可能である。これにより、ケイ藻類の成長をさらに促進することができる。 Further, in the case of diatoms, the second peak wavelength of 400 to 450 nm of chlorophyll a which is a relatively short wavelength peak wavelength and is different from the first peak wavelength 453 nm of fucoxanthin among a plurality of peak wavelengths. It is possible to provide one or a plurality of second LED chips that emit corresponding second short wavelength light. Thereby, the growth of diatom can be further promoted.
次に、緑藻類は、主な色素としてクロロフィルa,bとβカロテン(446nm)とを有している。前述したように、クロロフィルaは青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有し、赤色領域では650〜660nmに吸収ピークを有している。また、クロロフィルbは青色領域においては400〜480nmに吸収ピークを有し、赤色領域では620〜630nmに吸収ピークを有している。 Next, green algae has chlorophyll a and b and β-carotene (446 nm) as main pigments. As described above, chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region, and an absorption peak at 650 to 660 nm in the red region. Chlorophyll b has an absorption peak at 400 to 480 nm in the blue region, and an absorption peak at 620 to 630 nm in the red region.
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とする緑藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるβカロテンの第1ピーク波長446nmに対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップとしての青色系LEDチップと、該青色系LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第1ピーク波長446nmよりも長波長域のクロロフィルaのピーク波長650〜660nm及びクロロフィルbのピーク波長620〜630nmに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、緑藻類の成長を促進することができる。 Therefore, in this case, the first peak wavelength corresponding to the first peak wavelength of 446 nm of β-carotene, which is a relatively short wavelength region, among the plurality of peak wavelengths in light absorbed by the green algae that needs light for growth to perform photosynthesis. 1. A blue LED chip as one or a plurality of first LED chips that emit light in a short wavelength region, and a phosphor-containing sealing resin that covers the blue LED chip, and the phosphor-containing sealing The red phosphor as the phosphor contained in the resin absorbs the first short wavelength band light emitted from the blue LED chip, and is longer than the first peak wavelength 446 nm among the plurality of peak wavelengths. The light emitting device emits light in a long wavelength region corresponding to a peak wavelength of 650 to 660 nm of chlorophyll a and a peak wavelength of 620 to 630 nm of chlorophyll b. Preferred. Thereby, the growth of green algae can be promoted.
次に、ラン藻類は、主な色素としてクロロフィルaとフィコシアニン(612nm)とを有している。前述したように、上記クロロフィルaは、青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有している。 Next, cyanobacteria have chlorophyll a and phycocyanin (612 nm) as main pigments. As described above, the chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region.
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするラン藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるクロロフィルaの第1ピーク波長400〜450nmに対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップとしての青色系LEDチップと、該青色系LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第1ピーク波長400〜450nmよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長612nmに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、ラン藻類の成長を促進することができる。
Therefore, in this case, the first peak wavelength of 400 to 450 nm of chlorophyll a, which is a relatively short wavelength region, among a plurality of peak wavelengths in light absorbed by cyanobacteria that require light for growth in order to perform photosynthesis. The phosphor includes a blue LED chip as one or a plurality of first LED chips emitting a corresponding first short wavelength band light, and a phosphor-containing sealing resin that covers the blue LED chip. The red phosphor as the phosphor contained in the encapsulating resin absorbs the first short wavelength band light emitted from the blue LED chip, and thus the
この場合、赤蛍光体の吸収ピーク波長に一致する青色LEDチップを用いることも可能である。 In this case, it is also possible to use a blue LED chip that matches the absorption peak wavelength of the red phosphor.
すなわち、まず、相対的に短波長域であるクロロフィルaの第1ピーク波長400〜450nmに対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップとしての第1青色系LEDチップと、該第1青色系LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての第1赤蛍光体は、上記第1青色系LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第1ピーク波長400〜450nmよりも長波長域のクロロフィルaのピーク波長650〜660nmに対応した長波長域光を発光する。 That is, first, a first blue LED chip as one or a plurality of first LED chips emitting a first short wavelength region light corresponding to a first peak wavelength of 400 to 450 nm of chlorophyll a which is a relatively short wavelength region. And a phosphor-containing sealing resin that covers the first blue LED chip, and a first red phosphor as a phosphor contained in the phosphor-containing sealing resin is the first blue phosphor By absorbing the first short wavelength region light emitted from the LED chip, the peak wavelength of chlorophyll a in the longer wavelength region than the first peak wavelength of 400 to 450 nm among the plurality of peak wavelengths corresponds to 650 to 660 nm. Emits long wavelength light.
次に、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルaの第1ピーク波長400〜450nmとは異なる第2ピーク波長に対応した第2短波長域光を発する、1個又は複数個の第2LEDチップとしての第2青色系LEDチップを設ける。
Next, one or a plurality of light emitting second short-wavelength light corresponding to a second peak wavelength that is a relatively short-wavelength peak wavelength and different from the
この第2青色系LEDチップにおいては、蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての第2赤蛍光体は、第2青色系LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第1ピーク波長400〜450nmよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長612nmに対応した長波長域光を発光するようにする。
In the second blue LED chip, the second red phosphor as the phosphor contained in the phosphor-containing sealing resin absorbs the first short wavelength region light emitted from the second blue LED chip. Thus, among the plurality of peak wavelengths, light having a long wavelength region corresponding to the peak wavelength 612 nm of phycocyanin having a longer wavelength region than the
これにより、第1短波長域光を発光する第1青色系LEDチップの第1赤蛍光体では、相対的に長波長域のフィコシアニンのピーク波長612nmに対応した長波長域光を発することができない場合に、第2短波長域光を発光する第2青色系LEDチップを用いることにより、第2赤蛍光体にてフィコシアニンのピーク波長612nmに対応した長波長域光を発光することが可能である。 Accordingly, the first red phosphor of the first blue LED chip that emits the first short wavelength band light cannot emit the long wavelength band light corresponding to the peak wavelength 612 nm of the relatively long wavelength phycocyanin. In this case, by using the second blue LED chip that emits the second short-wavelength light, the second red phosphor can emit the long-wavelength light corresponding to the peak wavelength of phycocyanin of 612 nm. .
この結果、フィコシアニンに対して、より発光強度の強い赤色波長領域の光りが発光装置から出射され、ひいてはラン藻類の発育が良好となる。 As a result, light in the red wavelength region having a higher emission intensity than phycocyanin is emitted from the light emitting device, and the growth of cyanobacteria is improved.
尚、このような方法は、ラン藻類だけではなく他の生物の栽培、培養にも用いることができる。 In addition, such a method can be used not only for cyanobacterium but also for cultivation and culture of other organisms.
このような発光装置を用いることにより、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類を発光装置にて照射することによって、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類の成長を促進することができる。 By using such a light-emitting device, the growth of algae such as diatoms, green algae, and cyanobacterium can be promoted by irradiating algae such as diatoms, green algae, and cyanobacterium with the light-emitting device.
また、独立した青色LEDチップと独立した赤色LEDチップとの2種類のLEDチップを使用しなくても、1種類の青色LEDチップにて藻類等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。 Also, even if two types of LED chips, an independent blue LED chip and an independent red LED chip, are not used, one blue LED chip absorbs a blue region such as chlorophyll necessary for the growth of algae and other organisms. Light corresponding to the peak and the red region absorption peak can be emitted. For this reason, an installation area is not increased. In this configuration, since the red phosphor is dispersed in the resin layer, the red phosphor can be dispersed in the resin at a predetermined blending ratio. The amount of light in the red region can be changed.
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る発光装置を提供することができる。 Accordingly, it is possible to easily adjust the light quantity ratio between the blue color region and the red color region with a simple configuration without increasing the installation area, and at the same time, it is possible to emit a mixed color light of blue light and red light with little spatial color unevenness. A light-emitting device can be provided.
本実施の形態の発光装置では、複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつ第1ピーク波長とは異なる第2ピーク波長に対応した第2短波長域光を発する、1個又は複数個の第2LEDチップを備えているとすることができる。 In the light emitting device of the present embodiment, the second short wavelength band light corresponding to the second peak wavelength which is a relatively short peak wavelength among the plurality of peak wavelengths and is different from the first peak wavelength. One or a plurality of second LED chips that emit light can be provided.
この結果、相対的に短波長域のピーク波長が第1ピーク波長と第2ピーク波長との2種類存在する場合においても、適切に藻類等の生物の成長を促す発光装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a light-emitting device that appropriately promotes the growth of organisms such as algae even when there are two types of peak wavelengths in the relatively short wavelength range, the first peak wavelength and the second peak wavelength. .
以上のように、本発明の植物栽培用LED光源では、前記複数のピーク波長のうち、前記相対的に短波長域のピーク波長であって、かつ前記第1ピーク波長とは異なる第2ピーク波長に対応した第2短波長域光を発する、1個又は複数個の第2LEDチップを備え、前記第1LEDチップから発する第1短波長域光と、上記第2LEDチップから発する第2短波長域光と、該第1LEDチップから発する第1短波長域光及び該第2LEDチップから発する第2短波長域光により前記蛍光体からそれぞれ放出される長波長域光とが出射されるとすることができる。 As described above, in the plant cultivation LED light source of the present invention, the second peak wavelength that is the peak wavelength in the relatively short wavelength region and is different from the first peak wavelength among the plurality of peak wavelengths. The first short wavelength band light emitted from the first LED chip and the second short wavelength band light emitted from the second LED chip. And the first short wavelength light emitted from the first LED chip and the long wavelength light emitted from the phosphor by the second short wavelength light emitted from the second LED chip. .
この結果、相対的に短波長域のピーク波長が第1ピーク波長と第2ピーク波長との2種類存在する場合においても、適切に植物及び藻類等の生物の成長を促す植物栽培用LED光源を提供することができる。 As a result, even when there are two types of peak wavelengths in the relatively short wavelength range, the first peak wavelength and the second peak wavelength, an LED light source for plant cultivation that appropriately promotes the growth of organisms such as plants and algae is provided. Can be provided.
本発明の植物栽培用LED光源では、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個の青色LEDチップと、上記青色LEDチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光を放出する赤蛍光体と、上記赤蛍光体を分散して上記青色LEDチップを覆う樹脂層とが設けられ、上記青色LEDチップから発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光とが上記樹脂層から出射されるとすることができる。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, one or a plurality of blue LED chips having an emission peak in the wavelength range of 400 to 480 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll, and excitation from the blue LED chip A red phosphor that emits light having an emission peak wavelength of 620 to 700 nm corresponding to the red region absorption peak of chlorophyll by light and a resin layer that disperses the red phosphor and covers the blue LED chip are provided. The blue light emitted from the blue LED chip and the light having an emission peak with a wavelength of 620 to 700 nm corresponding to the red region absorption peak of the chlorophyll can be emitted from the resin layer.
上記の発明によれば、植物栽培用LED光源は、1個又は複数個の青色LEDチップとこの青色LEDチップを覆う赤蛍光体を分散した樹脂層とからなっている。そして、この構成において、青色LEDチップにてクロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で光を出力することができる。そして、赤蛍光体は、青色LEDチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長620〜700nmの光を発光する。 According to said invention, the LED light source for plant cultivation consists of the resin layer which disperse | distributed the 1 or several blue LED chip and the red fluorescent substance which covers this blue LED chip. In this configuration, the blue LED chip can output light in the wavelength range of 400 to 480 nm so as to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll. The red phosphor emits light having an emission peak wavelength of 620 to 700 nm so as to correspond to the red region absorption peak of chlorophyll by excitation light from the blue LED chip.
この結果、独立した青色LEDチップと独立した赤色LEDチップとの2種類のLEDチップを使用しなくても、1種類の青色LEDチップにて植物の成長に必要なクロロフィルの青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。 As a result, even if two types of LED chips, that is, an independent blue LED chip and an independent red LED chip are not used, the blue region absorption peak and red color of chlorophyll necessary for plant growth with one type of blue LED chip. Light corresponding to the band absorption peak can be emitted. For this reason, an installation area is not increased. In this configuration, since the red phosphor is dispersed in the resin layer, the red phosphor can be dispersed in the resin at a predetermined blending ratio. The amount of light in the red region can be changed.
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用LED光源を提供することができる。 Accordingly, it is possible to easily adjust the light quantity ratio between the blue color region and the red color region with a simple configuration without increasing the installation area, and at the same time, it is possible to emit a mixed color light of blue light and red light with little spatial color unevenness. An LED light source for plant cultivation can be provided.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記青色LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜450nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップとからなり、上記クロロフィルa用青色LEDチップと上記クロロフィルb用青色LEDチップとから発する各青色光が、前記樹脂層から出射されるとすることができる。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, the blue LED chip is one or a plurality of blue LEDs for chlorophyll a having a light emission peak in a wavelength range of 400 to 450 nm so as to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll a. A chip, and one or a plurality of blue LED chips for chlorophyll b having a light emission peak in a wavelength range of 400 to 480 nm so as to correspond to a blue region absorption peak of chlorophyll b, Each blue light emitted from the blue LED chip for chlorophyll b may be emitted from the resin layer.
すなわち、植物は、クロロフィルaとクロロフィルbとを有している。ここで、クロロフィルaとクロロフィルbとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、クロロフィルaは青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有し、クロロフィルbは青色領域においては400〜480nmに吸収ピークを有している。 That is, the plant has chlorophyll a and chlorophyll b. Here, chlorophyll a and chlorophyll b have different light absorption characteristics in the blue region. Specifically, chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region, and chlorophyll b has an absorption peak at 400 to 480 nm in the blue region.
そこで、本発明では、これらクロロフィルaとクロロフィルbとの青色領域における2種の光吸収特性にそれぞれ対応するように、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜450nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップとを備えている。 Therefore, in the present invention, light is emitted in the wavelength range of 400 to 450 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll a so as to correspond to the two types of light absorption characteristics in the blue region of chlorophyll a and chlorophyll b, respectively. One or more blue LED chips for chlorophyll a having a peak and one or more blue for chlorophyll b having an emission peak in the wavelength range of 400 to 480 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll b LED chip.
この結果、クロロフィルa及びクロロフィルbを有する植物に、より適した植物栽培用LED光源を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a plant cultivation LED light source more suitable for plants having chlorophyll a and chlorophyll b.
本発明の植物栽培用LED光源では、カソードリードと、上記カソードリードに接続されたカップと、上記カップ内に搭載された1個又は複数個の前記青色LEDチップと、上記カップ内に搭載された青色LEDチップから導線を介して接続されたアノードリードと、上記カップ内で、上記青色LEDチップを覆うように充填された、前記赤蛍光体を分散した樹脂層と、上記カソードリードとアノードリードとの各端部を露出した状態で、カップ全体を砲弾状に封止した封止樹脂とを備え、上記青色LEDチップから400〜480nmの範囲で発光ピークを有する第1ピーク波長に対応した第1短波長域光と上記蛍光体から620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光とが樹脂層から出射されるとすることができる。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, a cathode lead, a cup connected to the cathode lead, one or a plurality of the blue LED chips mounted in the cup, and mounted in the cup An anode lead connected from a blue LED chip via a conductor; a resin layer in which the red phosphor is dispersed and filled in the cup so as to cover the blue LED chip; the cathode lead and the anode lead; A first resin corresponding to a first peak wavelength corresponding to a first peak wavelength having a light emission peak in a range of 400 to 480 nm from the blue LED chip. Suppose that the short wavelength region light and the long wavelength region light corresponding to the peak wavelength having an emission peak in the range of 620 to 700 nm are emitted from the resin layer from the phosphor. Door can be.
これにより、いわゆる砲弾型の植物栽培用LED光源とすることができる。そして、このような砲弾型の植物栽培用LED光源は設置面積が狭いので、植物栽培のスポット照射に適している。 Thereby, it can be set as a so-called cannonball type LED light source for plant cultivation. And since such a bullet-type LED light source for plant cultivation has a small installation area, it is suitable for spot cultivation in plant cultivation.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記1個又は複数個の青色LEDチップから発する波長400nm〜480nmの第1光と、上記1個又は複数個の青色LEDチップからの第1光によって励起されて赤蛍光体から放出される波長620nm〜700nmの第2光とを前記樹脂層から出射する。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, the light source is excited by the first light having a wavelength of 400 nm to 480 nm emitted from the one or more blue LED chips and the first light from the one or more blue LED chips. The second light having a wavelength of 620 nm to 700 nm emitted from the red phosphor is emitted from the resin layer.
すなわち、1個又は複数個の青色LEDチップを覆う樹脂中に赤色蛍光体を分散することによって、該1個又は複数個の青色LEDチップから出射される第1光は、一部は赤蛍光体に吸収されて該赤蛍光体から第2光が出射され、残りは赤蛍光体により散乱される。そして、赤蛍光体は蛍光体1個1個が点光源であるので、青色光又は赤色光が均一に発光する。 That is, by dispersing a red phosphor in a resin covering one or more blue LED chips, a part of the first light emitted from the one or more blue LED chips is a red phosphor. The second light is emitted from the red phosphor and is scattered by the red phosphor. Since each red phosphor is a point light source, blue light or red light is emitted uniformly.
この結果、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを1個の植物栽培用LED光源にて生成することができることになる。このように、1個の植物栽培用LED光源とすることによって、植物栽培用LED光源の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。 As a result, both the blue and red peaks necessary for plant growth can be generated with a single LED light source for plant cultivation. Thus, by setting it as one LED light source for plant cultivation, it becomes possible to reduce the installation area of the LED light source for plant cultivation, increase reliability, and make it a light source suitable for use in a plant factory or the like. it can.
本発明の植物栽培用LED光源は、上記課題を解決するために、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の400〜480nmの範囲で発光ピークを有する第1ピーク波長に対応した第1短波長域光を発する複数の青色第1LEDチップと、上記第1ピーク波長とは異なる短波長域の400〜450nmの範囲で発光ピークを有する第2ピーク波長に対応した第2短波長域光を発する複数の青色第2LEDチップと、上記複数の青色第1LEDチップ及び複数の青色第2LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、上記複数の青色第1LEDチップが出射する第1短波長域光及び上記複数の青色第2LEDチップが出射する第2短波長域光をそれぞれ吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち上記第1ピーク波長及び第2ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記複数の青色第1LEDチップから発する第1短波長域光と複数の青色第2LEDチップから発する第2短波長域光と上記蛍光体から放出される長波長域光とが出射されることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the LED light source for plant cultivation of the present invention has a relatively short wavelength among a plurality of peak wavelengths in light absorbed by plants or algae that require light for growth to perform photosynthesis. A plurality of blue first LED chips emitting a first short wavelength region light corresponding to a first peak wavelength having an emission peak in a range of 400 to 480 nm, and a short wavelength region different from the first peak wavelength of 400 to 450 nm A plurality of blue second LED chips emitting second short-wavelength light corresponding to a second peak wavelength having an emission peak in the range of the phosphor, and a phosphor-containing envelope covering the plurality of blue first LED chips and the plurality of blue second LED chips And a phosphor contained in the phosphor-containing sealing resin includes a first short wavelength region light emitted from the plurality of blue first LED chips and the phosphor. Each of the plurality of blue second LED chips emits the second short wavelength region light, thereby, among the plurality of peak wavelengths, a range of 620 to 700 nm that is longer than the first peak wavelength and the second peak wavelength. The first short wavelength light emitted from the plurality of blue first LED chips, the second short wavelength light emitted from the plurality of blue second LED chips, and the above. It is characterized in that long wavelength band light emitted from a phosphor is emitted.
本発明の植物栽培用LED光源は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の400〜480nmの範囲で発光ピークを有する第1ピーク波長に対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップと、上記第1LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、上記第1LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記第1LEDチップから発する第1短波長域光と上記蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、上記第1LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第1ピーク波長に対応した第1短波長域光が、相対的に短波長域の400〜450nmの範囲となる1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第1ピーク波長に対応した第1短波長域光が、相対的に短波長域の400〜480nmの範囲となる1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップとからなり、上記蛍光体は、上記クロロフィルa用青色LEDチップ及びクロロフィルb用青色LEDチップが出射する各第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光をそれぞれ放出する少なくとも1種類の赤蛍光体からなり、上記1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップから発する第1短波長域光と、上記1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップから発する第1短波長域光と、上記赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。尚、相対的に短波長域とは、波長500nmよりも短波長域をいう。 The LED light source for plant cultivation of the present invention has a relatively short wavelength range of 400 to 480 nm among a plurality of peak wavelengths in light absorbed by plants or algae that need light for growth to perform photosynthesis. And including one or a plurality of first LED chips emitting a first short wavelength band light corresponding to a first peak wavelength having an emission peak, and a phosphor-containing sealing resin covering the first LED chip, and The phosphor contained in the phosphor-containing encapsulating resin absorbs the first short wavelength region light emitted from the first LED chip, and thus has a longer wavelength than the first peak wavelength among the plurality of peak wavelengths. A long wavelength band light corresponding to a peak wavelength having an emission peak in a range of 620 to 700 nm, and emitted from the first short wavelength band light emitted from the first LED chip and the phosphor. The first LED chip emits a long wavelength band light, and the first short wavelength band light corresponding to the first peak wavelength has a relatively short wavelength so as to correspond to the blue band absorption peak of chlorophyll a. In order to correspond to one or more blue LED chips for chlorophyll a and a blue region absorption peak of chlorophyll b, the first short wavelength region light corresponding to the first peak wavelength is , And one or a plurality of blue LED chips for chlorophyll b having a relatively short wavelength range of 400 to 480 nm, and the phosphor includes the blue LED chip for chlorophyll a and the blue LED chip for chlorophyll b. By absorbing each first short wavelength region light emitted from the first peak wavelength, among the plurality of peak wavelengths, the wavelength of 620 to 700 nm longer than the first peak wavelength. A first short-wavelength light emitted from the one or a plurality of blue LED chips for chlorophyll a, comprising at least one kind of red phosphor that respectively emits long-wavelength light corresponding to a peak wavelength having a light emission peak In addition, the first short wavelength light emitted from the one or a plurality of blue LED chips for chlorophyll b and the long wavelength light emitted from the red phosphor are respectively emitted. The relatively short wavelength region means a wavelength region shorter than the wavelength of 500 nm.
すなわち、光合成を行う植物及び藻類等の生物の生育には、相対的に短波長域の第1ピーク波長と、第1ピーク波長よりも長波長域のピーク波長の光が必要となる場合が多い。そこで、本発明では、第1ピーク波長に対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップと、第1LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えている。そして、蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、第1ピーク波長よりも長波長域のピーク波長に対応した長波長域光を発する。 That is, in order to grow organisms such as plants and algae that perform photosynthesis, a light having a first peak wavelength in a relatively short wavelength region and a peak wavelength in a longer wavelength region than the first peak wavelength is often required. . Therefore, the present invention includes one or a plurality of first LED chips that emit first short-wavelength light corresponding to the first peak wavelength, and a phosphor-containing sealing resin that covers the first LED chips. And the fluorescent substance contained in fluorescent substance containing sealing resin emits the long wavelength range light corresponding to the peak wavelength of a long wavelength range rather than the 1st peak wavelength.
この結果、独立した青色LEDチップと独立した赤色LEDチップとの2種類のLEDチップを使用しなくても、1種類の青色LEDチップにて植物及び藻類等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は蛍光体含有封止樹脂に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。 As a result, without using two types of LED chips, an independent blue LED chip and an independent red LED chip, such as chlorophyll necessary for the growth of organisms such as plants and algae with one type of blue LED chip. Light corresponding to the blue region absorption peak and the red region absorption peak can be emitted. For this reason, an installation area is not increased. In this configuration, since the red phosphor is dispersed in the phosphor-containing sealing resin, it is possible to disperse the red phosphor in the resin at a predetermined blending ratio, depending on the blending ratio. Thus, the amount of light in the blue region and the red region can be changed.
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用LED光源を提供することができる。 Accordingly, it is possible to easily adjust the light quantity ratio between the blue color region and the red color region with a simple configuration without increasing the installation area, and at the same time, it is possible to emit a mixed color light of blue light and red light with little spatial color unevenness. An LED light source for plant cultivation can be provided.
また、本発明では、第1LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第1ピーク波長に対応した第1短波長域光が、相対的に短波長域の400〜450nmの範囲となる1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第1ピーク波長に対応した第1短波長域光が、相対的に短波長域の400〜480nmの範囲となる1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップとからなり、上記蛍光体は、上記クロロフィルa用青色LEDチップ及びクロロフィルb用青色LEDチップが出射する各第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光をそれぞれ放出する少なくとも1種類の赤蛍光体からなり、上記1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップから発する第1短波長域光と、上記1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップから発する第1短波長域光と、上記赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。 In the present invention, the first LED chip has a first short wavelength region light corresponding to the first peak wavelength of 400 to 450 nm in a relatively short wavelength region so as to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll a. One or a plurality of blue LED chips for chlorophyll a in the range and the first short wavelength light corresponding to the first peak wavelength are relatively short wavelength in order to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll b. One or a plurality of blue LED chips for chlorophyll b in the range of 400 to 480 nm, and the phosphor emits each first light emitted from the blue LED chip for chlorophyll a and the blue LED chip for chlorophyll b. By absorbing light in the short wavelength region, it has a light emission peak in the range of 620 to 700 nm that is longer than the first peak wavelength among the plurality of peak wavelengths. A first short-wavelength light emitted from one or a plurality of blue LED chips for chlorophyll a, and at least one of the red-colored phosphors each emitting long-wavelength light corresponding to a peak wavelength. Alternatively, the first short wavelength light emitted from a plurality of blue LED chips for chlorophyll b and the long wavelength light emitted from the red phosphor are respectively emitted.
すなわち、植物は、クロロフィルaとクロロフィルbとを有している。ここで、クロロフィルaとクロロフィルbとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、クロロフィルaは青色領域においては400〜450nmに吸収ピークを有し、クロロフィルbは青色領域においては400〜480nmに吸収ピークを有している。 That is, the plant has chlorophyll a and chlorophyll b. Here, chlorophyll a and chlorophyll b have different light absorption characteristics in the blue region. Specifically, chlorophyll a has an absorption peak at 400 to 450 nm in the blue region, and chlorophyll b has an absorption peak at 400 to 480 nm in the blue region.
そこで、本発明では、これらクロロフィルaとクロロフィルbとの青色領域における2種の光吸収特性にそれぞれ対応するように、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜450nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップと、クロロフィルbの青色域吸収ピークに対応すべく波長が400〜480nmの範囲で発光ピークを有する1個又は複数個のクロロフィルb用青色LEDチップとを備えている。 Therefore, in the present invention, light is emitted in the wavelength range of 400 to 450 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll a so as to correspond to the two types of light absorption characteristics in the blue region of chlorophyll a and chlorophyll b, respectively. One or more blue LED chips for chlorophyll a having a peak and one or more blue for chlorophyll b having an emission peak in the wavelength range of 400 to 480 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll b LED chip.
この結果、クロロフィルa及びクロロフィルbを有する植物に、より適した植物栽培用LED光源を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a plant cultivation LED light source more suitable for plants having chlorophyll a and chlorophyll b.
本発明の植物栽培用LED光源では、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:10となっていることが好ましい。尚、光合成光量子束とは、光合成有効光量子束密度(PPFD:photosynthetic photon flux density)に光照射面積をかけたものをいう。ここで、光量子束密度は、ある物質に太陽の光が照射している場合に、1秒間に照射される光子の数をその物質の受光面積で割った値をいう。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, the ratio of the photosynthetic photon flux in the blue region with a wavelength of 400 nm to 480 nm and the photosynthetic photon flux in the red region with a wavelength of 620 nm to 700 nm is 1: 1.3 to 1:10. It is preferable. In addition, a photosynthetic photon flux means a photosynthesis effective photon flux density (PPFD: photosynthetic photon flux density) multiplied by a light irradiation area. Here, the photon flux density refers to a value obtained by dividing the number of photons irradiated in one second by the light receiving area of the material when a certain material is irradiated with solar light.
一般に、光量子束密度という場合には、光子の数を数えるので、赤外光又は紫外光のいずれが来ても1個は1個である。しかし、光化学反応は、色素が吸収できる光子が来たときだけに引き起こされる。例えば、植物の場合、クロロフィルに吸収されない光がいくら来ても、それは存在しないのと同じである。そこで、光合成の分野では、クロロフィルが吸収できる400nm〜700nmまでの波長領域だけの光合成有効光量子束密度又は光合成光量子束が定義されている。 Generally, in the case of the photon flux density, the number of photons is counted, so one is one regardless of whether infrared light or ultraviolet light comes. However, the photochemical reaction is triggered only when photons arrive that can be absorbed by the dye. For example, in the case of plants, no matter how much light is not absorbed by chlorophyll, it is the same as it does not exist. Therefore, in the field of photosynthesis, photosynthesis effective photon flux density or photosynthesis photon flux only in the wavelength region from 400 nm to 700 nm that can be absorbed by chlorophyll is defined.
ここで、本発明では、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:10となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した植物栽培用LED光源とすることが可能となる。 Here, in the present invention, the ratio of the photosynthetic photon flux in the blue region with a wavelength of 400 nm to 480 nm and the photosynthetic photon flux in the red region with a wavelength of 620 nm to 700 nm is 1: 1.3 to 1:10. As a result, it is possible to provide a plant cultivation LED light source suitable for plant germination, seedling and cultivation.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は1:0.05〜1:0.20となっていることが好ましい。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した植物栽培用LED光源とすることが可能となる。 In the LED light source for plant cultivation of this invention, it is preferable that the compounding ratio of the resin and the red phosphor in the phosphor-containing sealing resin is 1: 0.05 to 1: 0.20. As a result, it is possible to provide a plant cultivation LED light source suitable for plant germination, seedling and cultivation.
本発明の植物栽培用LED光源では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、前記樹脂層における樹脂と赤蛍光体との配合比は1:0.05〜1:0.10となっていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, when it is intended to be installed on a germination shelf or a seedling shelf, the mixing ratio of the resin and the red phosphor in the resin layer is 1: 0.05 to 1: It is preferably 0.10.
すなわち、植物の光合成において中心的な役割を担うクロロフィル(葉緑素)は、光を一様に吸収するのではなく、赤色660nm付近と青色450nm付近に明確な吸収ピークを示し、これに関係して光合成の波長特性は660nm付近に第一ピークを有する一方、450nm付近に第二のピークを有している。つまり、葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、青色及び赤色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。一方、450nm付近の青色光は植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。したがって、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。 That is, chlorophyll (chlorophyll), which plays a central role in plant photosynthesis, does not absorb light uniformly, but shows clear absorption peaks near red 660 nm and blue 450 nm, and photosynthesis is related to this. The wavelength characteristic has a first peak near 660 nm and a second peak near 450 nm. In other words, at the cultivation stage where leaves are provided and photosynthesis is active, having both blue and red light components is effective for growth. On the other hand, blue light in the vicinity of 450 nm also affects a photoreaction system called a high energy reaction system of plants, and is essential for the healthy morphogenesis of plants. Therefore, the importance of the blue light component increases at the germination and seedling stage.
この点、本発明では、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は1:0.05〜1:0.10となっている。このため、この配合比とすることによって、発芽・育苗の段階において植物の健全な形態形成に必要不可欠である青色光の成分の光を容易に出射する植物栽培用LED光源を提供することができる。 In this regard, in the present invention, the compounding ratio of the resin and the red phosphor in the phosphor-containing sealing resin is 1: 0.05 to 1: 0.10. For this reason, by using this blending ratio, it is possible to provide an LED light source for plant cultivation that easily emits the light of the blue light component that is indispensable for the healthy morphogenesis of plants at the stage of germination and raising seedlings. .
本発明の植物栽培用LED光源では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は1:0.15〜1:0.20となっていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, when it is intended to be installed on a cultivation shelf, the blending ratio of the resin and the red phosphor in the phosphor-containing sealing resin is 1: 0.15 to 1. : 0.20 is preferable.
これにより、葉を備え光合成が活発となる栽培段階において、青色及び赤色の両方の光成分を有する光を容易に出射する植物栽培用LED光源を提供することができる。 Thereby, the LED light source for plant cultivation which emits the light which has a light component of both blue and red easily in the cultivation stage which has a leaf and photosynthesis becomes active can be provided.
本発明の植物栽培用LED光源では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:1.3〜1:3.5となっていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, when it is intended to be installed on a germination shelf or a seedling shelf, photosynthetic photon flux in a blue region having a wavelength of 400 nm to 480 nm and photosynthesis in a red region having a wavelength of 620 nm to 700 nm. The ratio to the photon flux is preferably 1: 1.3 to 1: 3.5.
これにより、植物の発芽・育苗に適した植物栽培用LED光源とすることが可能となる。 Thereby, it becomes possible to set it as the LED light source for plant cultivation suitable for plant germination and seedling raising.
本発明の植物栽培用LED光源では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長400nm〜480nmの青色域における光合成光量子束と、波長620nm〜700nmの赤色域における光合成光量子束との比が、1:7.5〜1:10となっていることが好ましい。 In the plant cultivation LED light source of the present invention, when it is intended to be installed on a cultivation shelf, a photosynthetic photon flux in a blue region having a wavelength of 400 nm to 480 nm and a photosynthetic photon flux in a red region having a wavelength of 620 nm to 700 nm The ratio is preferably 1: 7.5 to 1:10.
これにより、植物の栽培に適した植物栽培用LED光源とすることが可能となる。 Thereby, it becomes possible to set it as the LED light source for plant cultivation suitable for plant cultivation.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記赤蛍光体は、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培には、CaAlSiN3 :Eu系の成分を有してなっていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation according to the present invention, the red phosphor preferably has a CaAlSiN 3 : Eu component for plant cultivation containing more chlorophyll a than chlorophyll b.
すなわち、CaAlSiN3:Eu系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク650〜660nmの波長を出射することができる。 That is, a red phosphor having a CaAlSiN 3 : Eu-based component can emit a wavelength having an emission peak of 650 to 660 nm.
したがって、クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培には、CaAlSiN3:Eu系の成分を有する赤蛍光体を使用するのが好ましい。 Therefore, it is preferable to use a red phosphor having a CaAlSiN 3 : Eu-based component for plant cultivation containing more chlorophyll a than chlorophyll b.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記赤蛍光体は、クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物栽培には、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有してなっていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, the red phosphor has (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu components for plant cultivation containing more chlorophyll b than chlorophyll a. Is preferred.
すなわち、クロロフィルbは赤色領域では620〜630nmに吸収ピークを有していると共に、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク620〜630nmの波長を出射することができる。 That is, chlorophyll b has an absorption peak at 620 to 630 nm in the red region, and a red phosphor having a (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu-based component emits a wavelength with an emission peak of 620 to 630 nm. be able to.
したがって、クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物栽培には、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu系の成分を有する赤蛍光体を使用するのが好ましい。 Therefore, it is preferable to use a red phosphor having a (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu-based component for plant cultivation containing more chlorophyll b than chlorophyll a.
本発明の植物栽培用LED光源では、基板上に複数の青色LEDチップが搭載され、その周囲に立設壁が設けられていると共に、上記立設壁の内側には前記赤蛍光体を分散した樹脂が充填されているとすることができる。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, a plurality of blue LED chips are mounted on a substrate, a standing wall is provided around the chip, and the red phosphor is dispersed inside the standing wall. It can be assumed that the resin is filled.
これにより、いわゆる基板型の植物栽培用LED光源の構成とすることができる。そして、この構成においては、1個の植物栽培用LED光源について、複数の青色LEDチップが用いられているので、1個の植物栽培用LED光源で大光量の光を出射することができる。また、赤色LEDチップの代わりとして樹脂に分散された赤蛍光体を使用しているので、複数の青色LEDチップに対応する複数の赤色LEDチップに相当する設置面積を大幅に縮小することができる。 Thereby, it can be set as the structure of what is called a board | substrate type LED light source for plant cultivation. In this configuration, since a plurality of blue LED chips are used for one plant cultivation LED light source, a large amount of light can be emitted by one plant cultivation LED light source. Further, since the red phosphor dispersed in the resin is used instead of the red LED chip, the installation area corresponding to the plurality of red LED chips corresponding to the plurality of blue LED chips can be greatly reduced.
したがって、1個の植物栽培用LED光源によって、少ない設置面積にて大光量の光を出射することが可能となる。 Therefore, it is possible to emit a large amount of light with a small installation area by one plant cultivation LED light source.
本発明の植物栽培用LED光源では、前記基板の裏面には、冷却手段が設けられていることが好ましい。 In the LED light source for plant cultivation of the present invention, it is preferable that a cooling means is provided on the back surface of the substrate.
これにより、高温になった青色LEDチップを冷却することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to cool the blue LED chip which became high temperature.
本発明の植物工場は、上記課題を解決するために、上記記載の植物栽培用LED光源を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the plant factory of the present invention is characterized by including the above-described LED light source for plant cultivation.
上記の発明によれば、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る植物栽培用LED光源を備えた植物工場を提供することができる。 According to said invention, the plant factory provided with the LED light source for plant cultivation which can adjust easily the light quantity ratio of a blue region and a red region with a simple structure, without increasing an installation area can be provided. .
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の400〜480nmの範囲で発光ピークを有する第1ピーク波長に対応した第1短波長域光を発する1個又は複数個の第1LEDチップと、上記第1LEDチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された第1蛍光体は、上記第1LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記第1LEDチップから発する第1短波長域光と上記第1蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、上記第1LEDチップは、クロロフィルaの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第1ピーク波長に対応した第1短波長域光が、相対的に短波長域の400〜450nmの範囲となる1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップにてなり、さらに、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルaの第1ピーク波長400〜450nmとは異なる第2ピーク波長に対応した第2短波長域光を発する、少なくとも1個の第2LEDチップが設けられていると共に、上記第1蛍光体は、上記クロロフィルa用青色LEDチップが出射する第1短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第1ピーク波長よりも長波長域の620〜700nmの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出する第1赤蛍光体からなり、さらに、上記第2LEDチップが出射する第2短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち上記第2ピーク波長よりも長波長域のフィコシアニンの吸収波長に対応した長波長域光を放出する第2赤蛍光体が上記蛍光体含有封止樹脂に含有されている共に、上記1個又は複数個のクロロフィルa用青色LEDチップから発する第1短波長域光と、上記少なくとも1個の第2LEDチップから発する第1短波長域光と、上記第1赤蛍光体から放出される長波長域光と、上記第2赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the light-emitting device of the present invention has a relatively
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光を発光する発光装置、植物栽培用LED光源及び植物工場に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a light emitting device that emits light absorbed by plants or algae that require light for growth in order to perform photosynthesis, an LED light source for plant cultivation, and a plant factory.
1 セラミック基板(基板)
2 青色LEDチップ(クロロフィルb用青色LEDチップ、第1LEDチップ)
3 立設壁
7 樹脂層(蛍光体含有封止樹脂)
7a 樹脂
7b 赤蛍光体(蛍光体)
7c 緑蛍光体
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 植物工場
40 砲弾型LEDランプ(植物栽培用LED光源)
40A 砲弾型LEDランプ(植物栽培用LED光源)
40D 砲弾型LEDランプ(植物栽培用LED光源)
41 マウントリードカップ(カップ)
42 アノードリードフレーム(アノードリード)
43 カソードリードフレーム(カソードリード)
44 封止樹脂
50 基板型LED光源(植物栽培用LED光源)
52 青色LEDチップ(クロロフィルa用青色LEDチップ)
1 Ceramic substrate (substrate)
2 Blue LED chip (blue LED chip for chlorophyll b, first LED chip)
3 Standing wall 7 Resin layer (phosphor-containing sealing resin)
10A Substrate type LED light source (LED light source for plant cultivation)
10B Substrate type LED light source (LED light source for plant cultivation)
10C Substrate type LED light source (LED light source for plant cultivation)
10D board type LED light source (LED light source for plant cultivation)
20 LED light source for
40A Cannonball type LED lamp (LED light source for plant cultivation)
40D Cannonball type LED lamp (LED light source for plant cultivation)
41 Mount Lead Cup (Cup)
42 Anode lead frame (anode lead)
43 Cathode lead frame (cathode lead)
44
52 Blue LED chip (Blue LED chip for Chlorophyll a)
Claims (1)
上記青色LEDチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく波長が620〜700nmの範囲内に、それぞれの発光ピークを有する、複数の赤蛍光体と、
上記青色LEDチップを覆う、上記赤蛍光体を分散した樹脂層とが設けられていると共に、
上記複数の赤蛍光体は、栽培される植物に含まれるクロロフィルaおよびクロロフィルbのうちのいずれが多く含まれるか、または、半分ずつ含まれるかに応じて、発光ピークが650〜660nmの波長の光を出射するCaAlSiN3:Euおよび発光ピークが620〜630nmの波長の光を出射する(Sr,Ca)AlSiN3:Euのうちの少なくとも一方を含み、
クロロフィルbよりもクロロフィルaを多く含む植物栽培においては、上記複数の赤蛍光体は、上記CaAlSiN 3 :Euを含み、
クロロフィルaよりもクロロフィルbを多く含む植物栽培においては、上記複数の赤蛍光体は、上記(Sr,Ca)AlSiN 3 :Euを含み、
クロロフィルaとクロロフィルbとが半分ずつ含まれる植物栽培においては、上記複数の赤蛍光体は、上記CaAlSiN 3 :Euおよび上記(Sr,Ca)AlSiN 3 :Euを含むことを特徴とする植物栽培用LED光源。
At least one blue LED chip having an emission peak in the wavelength range of 400 to 480 nm to correspond to the blue region absorption peak of chlorophyll,
Excitation light from the blue LED chip , a plurality of red phosphors each having an emission peak in a wavelength range of 620 to 700 nm to correspond to a red region absorption peak of chlorophyll,
A resin layer that covers the blue LED chip and in which the red phosphor is dispersed is provided,
The plurality of red phosphors has an emission peak with a wavelength of 650 to 660 nm depending on whether chlorophyll a and chlorophyll b contained in the plant to be cultivated are contained in a large amount or half . emitting light CaAlSiN 3: Eu and emission peaks for emitting light having a wavelength of 620~630nm (Sr, Ca) AlSiN 3 : see contains at least one of Eu,
In plant cultivation containing more chlorophyll a than chlorophyll b, the plurality of red phosphors contains the CaAlSiN 3 : Eu,
In plant cultivation containing more chlorophyll b than chlorophyll a, the plurality of red phosphors include the (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu,
In plant cultivation in which half each of chlorophyll a and chlorophyll b is contained, the plurality of red phosphors contain the CaAlSiN 3 : Eu and the (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu . LED light source .
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