NL1035261C1

NL1035261C1 - Exposure device for growth improvement of plants, has set of LEDs for emitting light that passes through transformation medium, such that light is transformed into deep-red light with specific wavelength

Info

Publication number: NL1035261C1
Application number: NL1035261A
Authority: NL
Inventors: Barry Mos
Original assignee: Barry Mos
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-08

Abstract

The device has a set of LEDs (1) for emitting light, with a wavelength of less than 640 nanometers and greater than 680 nanometers, that passes through a transformation medium (2) i.e. phosphor, such that the light emitted by the LEDs is transformed into deep-red light with a wavelength of about 640 to 680 nanometers. The transformation medium serves as an optical element to converge the light through reflection or diffraction.

Description

Inrichting voor het belichten van planten.Device for illuminating plants.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het belichten van planten ter verbetering van de groei daarvan, welke inrichting tenminste één LED omvat.The invention relates to a device for illuminating plants for improving their growth, which device comprises at least one LED.

5 Een dergelijke inrichting is bekend uit US 2004/230102.Such a device is known from US 2004/230102.

Het toepassen van LED's heeft het voordeel dat het energie gebruik van LED's relatief laag is, dat zij een lange levensduur bezitten en dat het emissie spectrum ervan kan worden aangepast op de eisen die de betreffende planten stellen.The use of LEDs has the advantage that the energy consumption of LEDs is relatively low, that they have a long lifespan and that their emission spectrum can be adjusted to the requirements of the plants concerned.

10 Gebleken is namelijk dat in het algemeen bepaalde golf lengten van licht van belang zijn voor bepaalde processen die in de plant plaatsvinden.It has namely been found that in general certain wavelengths of light are important for certain processes that take place in the plant.

Zo is blauw licht in het gebied van 430 en 470 nm van belang voor de phototropy en rood licht in het gebied van 640 15 en 680 nm van belang voor de fotosynthese. Groen licht is in het algemeen voor planten nauwelijks van belang.For example, blue light in the range of 430 and 470 nm is important for the phototropy and red light in the range of 640 and 680 nm is important for photosynthesis. In general, green light is hardly important for plants.

Terwijl de golflengte van 640 tot 680 nm van bijzonder belang is voor de plant zijn de LED's die aan deze eis voldoen en een voldoend vermogen bezitten relatief duur. De LED's met 20 een lager vermogen zijn wel goedkoper maar hebben slechts een geringe lichtsterkte.While the wavelength of 640 to 680 nm is of particular interest to the plant, the LEDs that meet this requirement and have sufficient power are relatively expensive. The LEDs with a lower power are cheaper but only have a low light intensity.

Het doel van de uitvinding is nu een inrichting te verschaffen voor de produktie van licht met een golflengte van 640 tot 680 nm, zonder gebruik te maken van een LED die licht 25 met deze golflengte uitzendt.The object of the invention is now to provide a device for the production of light with a wavelength of 640 to 680 nm, without using an LED that emits light with this wavelength.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, doordat het. licht van een LED, die licht uitzendt met een andere golflengte dan van 640 tot 680 nm, wordt toegevoerd aan een transfor-matie-medium zodanig dat het door de LED uitgezonden licht van 30 de andere golflengte wordt getransformeerd in licht met een golflengte van 640 tot 680 nm.According to the invention this is achieved in that the. light from an LED, which emits light with a wavelength other than from 640 to 680 nm, is supplied to a transformation medium such that the light from the other wavelength emitted by the LED is transformed into light with a wavelength of 640 up to 680 nm.

Op deze wijze is het mogelijk gebruik te maken van relatief goedkope LED's met hoge energie die blauw licht, met een golflengte van ongeveer 470 nm, dan wel oranje licht, met een 35 golflengte van ongeveer 610 nm, of wel rood licht met een golflengte van ongeveer 630 nm uitzenden.In this way it is possible to use relatively inexpensive high-energy LEDs that have blue light, with a wavelength of approximately 470 nm, or orange light, with a wavelength of approximately 610 nm, or red light with a wavelength of approximately 630 nm.

1035261 21035261 2

Volgens de uitvinding kan dus een deel van het door deze LED's uitgezonden licht door middel van een transformatie-medium worden omgezet in licht met de gewenste golflengte.Thus, according to the invention, part of the light emitted by these LEDs can be converted into light of the desired wavelength by means of a transformation medium.

Volgens de uitvinding zal het door de LED uitgezonden 5 licht in het bijzonder worden getransformeerd in het gewenste diep-rode licht met een golflengte van nagenoeg 660 nm.According to the invention, the light emitted by the LED will in particular be transformed into the desired deep-red light with a wavelength of approximately 660 nm.

Nu zal bij de uitvinding in het algemeen gebruik worden gemaakt van LED's die licht uitzenden met een golflengte korter dan 640 nm. Dergelijke LED's zijn namelijk in de meeste 10 gevallen goedkoper dan LED's die licht uitzenden met een langere golflengte.Now the invention will generally use LEDs that emit light with a wavelength shorter than 640 nm. Namely, such LEDs are in most cases cheaper than LEDs that emit light with a longer wavelength.

Volgens de uitvinding kan het transformatie-medium worden gevormd door een fosfor materiaal dan wel door een fluorescerend materiaal.According to the invention, the transformation medium can be formed by a phosphor material or a fluorescent material.

15 Nu hebben LED's met een hoog vermogen in het algemeen een zogenaamd Lambertiaans stralingsprofiel. Dit wil zeggen, dat de uitgestraalde hoeveelheid licht evenredig is met de cosinus van de hoek die de lichtstralen maken met de normaal-as van de LED. Dit is in de meeste gevallen ongunstig voor de belichting 20 van planten, daar veel licht naast de bladeren zal vallen en dus verloren zal gaan.Now high-power LEDs generally have a so-called Lambertian radiation profile. That is, the amount of light emitted is proportional to the cosine of the angle that the light rays make with the normal axis of the LED. This is in most cases unfavorable for the exposure of plants, since a lot of light will fall next to the leaves and will therefore be lost.

In verband daarmee is het gunstig dat volgens de uitvinding het transformatie-medium tevens dient als een optisch element. Dat wil zeggen, dat het transformatie-medium licht-25 stralen, afkomstig van een LED, tevens dusdanig kan afbuigen, dat een zo groot mogelijk deel van het licht wordt geconcentreerd op de plant.In connection therewith, it is favorable that according to the invention the transformation medium also serves as an optical element. That is, the transformation medium can also deflect light rays from an LED such that as much of the light as possible is concentrated on the plant.

Een mogelijkheid daarbij is dat het optisch element het licht convergeert. Daarbij kan het transformatie-medium vol-30 gens de uitvinding bijvoorbeeld de vorm hebben van een colli-merende reflector die lichtstralen door middel van reflectie naar de normaal-as toe convergeert.One possibility is that the optical element converges the light. In addition, the transformation medium according to the invention can be, for example, in the form of a collating reflector which converges light rays through reflection towards the normal axis.

Volgens de uitvinding kan daarbij de convergentie worden bewerkstelligd door diffractie. Daarbij zal het transformatie-35 medium diffractief zijn en wordt de convergentie bewerkstelligd door totale interne reflectie op het transformatie-medium, dat zich op een drager bevindt.According to the invention, convergence can be achieved by diffraction. In addition, the transformation medium will be diffractive and convergence will be achieved by total internal reflection on the transformation medium, which is located on a support.

, I, I

33

In bepaalde gevallen kan het wenselijk zijn om het licht meer divergerend te maken door middel van een diffuus trans-f ormatie-medium dat op een al dan niet plat oppervlak is aangebracht.In certain cases it may be desirable to make the light more divergent by means of a diffuse transformation medium that is applied to a flat or non-flat surface.

5 Het kan ook gewenst zijn een combinatie van genoemde optische eigenschappen toe te passen. Dit kan bijvoorbeeld een combinatie zijn van een diffractief vlak en een diffuus vlak. Het diffractieve vlak werkt dan als een totale interne reflectieve reflector die er voor zorgt dat het licht nagenoeg 10 evenwijdig loopt aan de normaal-as, terwijl het diffuse oppervlak het licht daarna divergeert in een richting die optimaal is voor het belichten van planten.It may also be desirable to use a combination of the optical properties mentioned. This can, for example, be a combination of a diffractive surface and a diffuse surface. The diffractive surface then acts as a total internal reflective reflector which causes the light to run substantially parallel to the normal axis, while the diffuse surface then diverges the light in a direction optimal for illuminating plants.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van uitvoerings-vormen getoond in de tekening, waarin: 15 Fig. 1 zeer schematisch een eerste uitvoerings-vorm van een inrichting volgens de uitvinding toont; enThe invention is further elucidated with reference to embodiments shown in the drawing, in which: 1 shows very schematically a first embodiment of a device according to the invention; and

Fig. 2 een tweede uitvoerings-vorm toont.FIG. 2 shows a second embodiment.

Fig. 1 toont een LED 1 in combinatie met een transformatie-medium 2, dat is aangebracht boven een reflector 3. Het 2 0 geheel bevindt zich op een koellichaam 4. Met 5 zijn lichtstralen aangeduid met de golflengte λ! en met 6 lichtstralen met de golflengte Xj en X2. Daarbij zal in het bijzonder Xi kleiner zijn dan X2.FIG. 1 shows an LED 1 in combination with a transformation medium 2, which is arranged above a reflector 3. The whole is located on a heat sink 4. Light rays are indicated by the wavelength λ! and with 6 light rays with the wavelength X 1 and X 2. Here, in particular, Xi will be smaller than X2.

Bij de uitvoerings-vorm volgens fig. 2 is het transforma-25 tie-medium 2 gegoten in een vorm waarbij het licht van de LED 1, dat naar de zijkanten wordt geëmitteerd, door de totale interne reflectie wordt gereflecteerd, waarna het tot de gewenste divergentie wordt gedivergeerd door een diffuus oppervlak 5. Evenals bij de uitvoering volgens fig. 1 zijn de 30 lichtstralen weer aangeduid met 5 en 6.In the embodiment according to Fig. 2, the transformation medium 2 is cast in a form in which the light from the LED 1, which is emitted to the sides, is reflected by the total internal reflection, after which it becomes the desired divergence is diverted by a diffuse surface 5. As with the embodiment according to Fig. 1, the light rays are again indicated by 5 and 6.

Verder wordt de uitvinding toegelicht aan de hand van twee voorbeelden.The invention is further illustrated on the basis of two examples.

VOORBEELD I.EXAMPLE I.

Een LED-die die licht emitteert met een golflengte van 35 nagenoeg 4 70 nm wordt gecoat met een laag fosfor die een deel van het blauwe licht omzet in diep-rood licht met een golflengte van nagenoeg 660 nm. De dikte van de laag wordt zodanig 4 gekozen, dat ongeveer 92% van het blauwe licht wordt omgezet in genoemd diep-rood licht, terwijl de rest van het blauwe licht onveranderd wordt doorgelaten. De die wordt verbonden met verbindings-draden en elektrodes en voorzien van een 5 coating. De inrichting wordt afgesloten door middel van een behuizing uit kunststof of siliconen.An LED which emits light with a wavelength of almost 4 70 nm is coated with a layer of phosphor which converts a part of the blue light into deep red light with a wavelength of almost 660 nm. The thickness of the layer 4 is selected such that about 92% of the blue light is converted into said deep red light, while the rest of the blue light is transmitted unchanged. The one that is connected to connecting wires and electrodes and provided with a coating. The device is closed by means of a housing made of plastic or silicone.

VOORBEELD IIEXAMPLE II

Een LED-die die licht emitteert met een golflengte van nagenoeg 627 nm wordt verbonden met verbindings-draden en 10 elektrodes en gecoat met een laag fosfor die een deel van het rode licht omzet naar diep-rood licht met een golflengte van nagenoeg 660 nm. De dikte van de laag wordt zodanig gekozen, dat ongeveer 12 % van het rode licht wordt omgezet in genoemd diep-rood licht, terwijl de rest van het rode licht onveran-15 derd wordt doorgelaten. De inrichting wordt afgesloten door middel van een behuizing uit kunststof of siliconen.An LED that emits light with a wavelength of nearly 627 nm is connected to connecting wires and electrodes and coated with a layer of phosphor that converts part of the red light to deep red light with a wavelength of almost 660 nm. The thickness of the layer is chosen such that about 12% of the red light is converted into said deep red light, while the rest of the red light is transmitted unchanged. The device is closed by means of a housing made of plastic or silicone.

Als voorbeeld van een fosfor, dat bij de uitvinding zou kunnen worden toegepast, kan worden gewezen op EP 1568753 en op WO 2005/030902. Voor fluorescerend materiaal kan verder nog 20 worden gewezen op CA 2055374 en op een materiaal van de firma Dyomics GmbH aangeduid als DY-630.As an example of a phosphorus that could be used in the invention, reference may be made to EP 1568753 and to WO 2005/030902. For fluorescent material, it is furthermore possible to refer to CA 2055374 and to a material from the company Dyomics GmbH designated as DY-630.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts enkele mogelijke uitvoerings-vormen en voorbeelden van een inrichting volgens de uitvinding en van de daarbij toe te passen materialen in 25 het bovenstaande zijn beschreven en dat vele modificaties kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindings-gedach-te te vallen zoals deze in de conclusies is aangegeven.It will be clear that only a few possible embodiments and examples of a device according to the invention and of the materials to be used therein have been described above and that many modifications can be made without departing from the inventive concept. as set out in the claims.

10352611035261

Claims

Device as claimed in claim 1, characterized in that the light emitted by the LED is in particular transformed into the desired deep-red light with a wavelength of substantially 660 nm.

3. Device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that use is made of an LED that emits light with a wavelength shorter than 640 nm.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transformation medium is formed by a phosphor material.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transformation medium is formed by a fluorescent material.

6. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the transformation medium also serves as an optical element.

Device according to claim 6, characterized in that the optical element converges the light.

Device as claimed in claim 7, characterized in that the convergence is achieved by reflection. 1035261

Device according to claim 7, characterized in that the convergence is achieved by diffraction.

10. Device as claimed in claim 7, characterized in that the convergence is achieved by a combination of reflection, diffraction and diffusion. 1035261