RU2543979C2 - Осветительный прибор - Google Patents

Осветительный прибор Download PDF

Info

Publication number
RU2543979C2
RU2543979C2 RU2012113409/07A RU2012113409A RU2543979C2 RU 2543979 C2 RU2543979 C2 RU 2543979C2 RU 2012113409/07 A RU2012113409/07 A RU 2012113409/07A RU 2012113409 A RU2012113409 A RU 2012113409A RU 2543979 C2 RU2543979 C2 RU 2543979C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
light emitting
peak
wavelength
led
Prior art date
Application number
RU2012113409/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012113409A (ru
Inventor
Ларс АЙКАЛА
Original Assignee
Валоя Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41136428&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2543979(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Валоя Ой filed Critical Валоя Ой
Publication of RU2012113409A publication Critical patent/RU2012113409A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2543979C2 publication Critical patent/RU2543979C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/20—Forcing-frames; Lights, i.e. glass panels covering the forcing-frames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/238—Arrangement or mounting of circuit elements integrated in the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00—Point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S47/00—Plant husbandry
    • Y10S47/06—Plant growth regulation by control of light thereon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области светотехники. Осветительный прибор и светоизлучающий элемент для ускорения роста растений. Прибор содержит одиночный источник излучения в виде светодиода, который обеспечивает по меньшей мере два пика излучения в интервале длин волн 300-800 нм, при этом по меньшей мере один из указанных пиков излучения имеет ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм. Указанные пики излучения светодиода хорошо совпадают со спектром реакций фотосинтеза растений. Технический результат - повышение эффективности облучения растений. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к применению светодиодов в задачах освещения при выращивании плодоовощных культур. Точнее, настоящее изобретение относится к светильнику для обеспечения роста растений, содержащему по меньшей мере один светодиод, спектральная характеристика излучения которого содержит пик в интервале длин волн 600-700 нм. Настоящее изобретение также относится к новым светоизлучающим элементам, которые особенно подходят для содействия росту растений, и содержат светоизлучающий кристалл полупроводникового соединения.
Уровень техники
На Земле Солнце является основным источником видимого (т.е. светового) и невидимого электромагнитного излучения и главным фактором, обеспечивающим существование жизни. Суммарное среднее значение солнечной энергии, ежедневно достигающей Земли, составляет приблизительно 28*1023 Дж. Эта величина в 5500 раз превышает ежегодное мировое потребление энергии, которое по оценкам в 2007 году составило 5,05*1020 Дж. Спектральное распределение солнечного излучения, измеренное на поверхности Земли, характеризуется широкой полосой в интервале длин волн, приблизительно, 300-1000 нм.
Однако, только 50% излучения, достигающего поверхности, является фотосинтетически активным излучением (PAR, Photosynthetically Active Radiation). Согласно рекомендациям международной комиссии по освещению (CIE), PAR представляет электромагнитный спектр в диапазоне длин волн 400-700 нм. Законы фотохимии в общем выражают то, как растения поглощают излучение. Двойственная природа излучения заставляет его вести себя, как электромагнитная волна, когда излучение распространяется в пространстве, или как частицы (т.е. фотоны или кванты энергии излучения), когда излучение взаимодействует с веществом. Фоторецепторы представляют собой активные элементы, которые присутствуют главным образом на листьях растения, и отвечают за захват фотона и преобразование энергии фотона в химическую энергию.
В силу фотохимической природы фотосинтеза, скорость фотосинтеза, которая представляет собой количество O2, выделяемого в единицу времени, или количество CO2, усвояемого в единицу времени, хорошо коррелирует с числом фотонов, падающих в секунду на единицу площади поверхности листа. Поэтому рекомендуемые величины для PAR основываются на квантовой природе и выражаются числом молей (моль) или микромолей (мкмоль) фотонов. Рекомендуемой величиной для описания и количественного выражения измерений мгновенного значения PAR является плотность фотосинтетического фотонного потока (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) и обычно выражается в мкмоль/м2/с. Эта величина дает число молей фотонов, падающих на единицу площади поверхности за единицу времени. Для описания указанного количества часто также используют термин фотосинтетический фотонный поток (PPF, Photosynthetic Photon Flux).
Фоторецепторы, присутствующие в живых организмах, таких как растения, используют энергию излучения, которая захватывается в целях содействия важным биологическим процессам. Такое содействие или взаимодействие может происходить рядом способов. Фотосинтез вместе с фотопериодизмом, фототропизмом и фотоморфогенезом представляют четыре характерных процесса, связанных с взаимодействием излучения с растением. Следующее выражение в упрощенной форме представляет химическое уравнение фотосинтеза:
6H2O+6СО2(+ энергия фотона)→С6Н12О6+6O2.
Из уравнения видно, что основными продуктами процесса фотосинтеза являются углеводороды, такие как глюкоза (С6Н12О6), а также кислород (O2). Указанные продукты синтезируются из двуокиси углерода (CO2) и воды (Н2О) с использованием энергии фотонов, которая связывается специализированными фоторецепторами, такими как хлорофиллы, и превращается в химическую энергию. За счет фотосинтеза энергия излучения также используется в качестве первичного источника химической энергии, что важно для роста и развития растений. Естественно, что баланс химической реакции согласно указанному уравнению также зависит от количества (т.е. числа фотонов) и «качества» энергии излучения (т.е. энергии фотонов), и, как следствие, от этого зависит получаемая биомасса растения. «Фотопериодизм» касается способности растений воспринимать и измерять периодичность поступления излучения, «фототропизм» касается движения роста растения в направлении излучения или от излучения, а «фотоморфогенез» - изменения формы в ответ на качество и количество излучения.
Типичные спектры поглощения самых распространенных фоторецепторов, отвечающих за фотосинтез и фотоморфогенез, таких как хлорофилл а, хлорофилл b и бетакаротин, а также двух взаимопревращаемых форм фитохромов (Pfr и Pr), приведены на фиг.1.
Фотоморфогенетические реакции, в отличие от фотосинтеза, могут быть получены при крайне низких интенсивностях излучения. Различные типы фотосинтетических и фотоморфогенетических фоторецепторов могут быть сгруппированы по меньшей мере в три известные фотосистемы: фотосинтетическую, фитохромную и криптохромную систему или систему синего/УФ-А (ультрафиолет-А) спектра.
В фотосинтетической фотосистеме имеющиеся пигменты представляют собой хлорофиллы и каротиноиды. Хлорофиллы находятся в тилакоидах хлоропластов мезофильных клеток листьев растений. Количество энергии излучения является самым значимым фактором, поскольку активность указанных пигментов тесно связана со сбором света. Два самых важных пика поглощения хлорофилла располагаются в красной и синей областях спектра 625-675 нм и 425-475 нм соответственно. Кроме того, имеются также и другие пики в ближней УФ области (300-400 нм) и в дальней красной области спектра (700-800 нм). Каротиноиды, такие как ксантофиллы и каротины, находятся в органеллах пластидов хромопластов клеток растений и поглощают главным образом в синей области.
Фитохромная фотосистема включает две взаимопревращаемые формы фитохромов Pr и Pfr, пики чувствительности которых лежат в красной области на 660 нм и, соответственно, в дальней красной области спектра на 730 нм. Фотоморфогенетические реакции, которым способствуют фитохромы, обычно связаны с восприятием качественной характеристики света, выражаемой отношением R/FR, т.е. составляющей красной (R) области к составляющей дальней красной (FR) области. Важность фитохромов можно оценить по различным физиологическим реакциям, в которых они участвуют, например развертыванию листьев, восприятию соседних растений, уклонению от тени, выходу в трубку, прорастанию семян и индукции цветения. Хотя реакция уклонения от тени обычно управляется фитохромами через восприятие отношения R/FR, синий свет и уровень PAR также участвуют в соответствующих адаптивных морфологических реакциях.
Фоторецепторы, чувствительные к синему свету и свету УФ-А области, обнаружены в криптохромной фотосистеме. Пигменты, поглощающие синий свет, включают и криптохром и фототропины. Они участвуют в нескольких различных задачах, таких как контроль качества, количества, направления и периодичности света. Различные группы фоторецепторов, чувствительных к синему свету и свету УФ-А области, содействуют важным морфологическим реакциям, таким как эндогенные ритмы, ориентация органов, выход в трубку, открывание устьиц, прорастание, развертывание листьев, рост корней и фототропизм. Фототропины регулируют концентрацию пигмента и положение фотосинтетических органов и органелл с целью оптимизации сбора света и фотоингибирования. Как и непрерывное облучение светом дальней красной области спектра, синий свет также способствует цветению посредством фоторецепторов - криптохромов. Кроме того, фоторецепторы, чувствительные к синей области спектра (например, флавины и каротиноиды), также обладают чувствительностью и к ближней УФ-области спектра, где локальный пик чувствительности можно обнаружить на длине волны около 370 нм. Криптохромы не только присущи всем видам растений. Криптохромы выступают посредниками в различных световых реакциях, включая смещение суточных ритмов цветковых растений, таких как Arabidopsis. Хотя излучение с длинами волн менее 300 нм может быть очень вредным для химических связей молекул и для структуры ДНК, растения также поглощают излучение и в этой области. Качество спектра излучения в области PAR может быть важным для снижения деструктивных эффектов УФ-излучения. Указанные фоторецепторы являются наиболее изученными и поэтому их роль в управлении фотосинтезом и ростом известна сравнительно хорошо. Однако имеются свидетельства существования других фоторецепторов, активность которых может играть важную роль в содействии важным физиологическим реакциям в растении. Кроме того, еще нет хорошего понимания природы взаимодействия между определенными группами рецепторов и их взаимной независимости.
Фотосинтез, по-видимому, является одним из старейших и самых важных биохимических процессов на планете. Использование искусственного освещения для замены или компенсации малой доступности дневного света является общепринятой практикой, особенно, в северных странах в зимний сезон для производства овощных и декоративных культур.
Эпоха искусственного электрического освещения началась с изобретения в 1879 году Томасом Эдисоном лампы, которая в наши дни повсеместно известна как лампа накаливания. Благодаря своим тепловым характеристикам, лампа накаливания характеризуется большой долей излучения в дальней красной области спектра, которая может достигать приблизительно 60% общего PAR. Несмотря на эволюцию, которая происходила в течение более чем ста лет, электрическая эффективность ламп накаливания, которая выражается кпд преобразования потребляемой электрической энергии (входная величина) в оптическую энергию излучения (выходная величина) в видимой области спектра, по-прежнему является очень низкой. В типичном случае, она составляет около 10%. Источники света на лампах накаливания также отличаются очень низкой долговечностью - типичный срок службы не более 1000 ч. В задачах выращивания растений их применимость ограничена. Выращивание декоративных растений является одной из областей, где лампы накаливания еще могут быть применимы. Инициация цветения может быть получена у растений длинного дня с ночным досвечиванием при низкой плотности потока фотонов с использованием ламп накаливания. Большая доля излучения в дальней красной области спектра используется для управления фотоморфогенетическими реакциями опосредованно через фитохромы.
При выращивании растений флуоресцентные лампы более широко применяются, чем лампы накаливания. Электрооптическое превращение энергии в них идет с большей эффективностью, чем в лампах накаливания. Флуоресцентные лампы трубчатого типа могут достигать величин кпд от типичного значения около 20-30% до более чем 90% по фотонам, излучаемым в области PAR, и при типичном сроке службы около 10000 ч. Однако флуоресцентные лампы специальной долговечной конструкции могут иметь срок службы, доходящий до 30000 ч. Помимо подходящего энергетического кпд и срока службы, другим преимуществом при использовании флуоресцентных ламп для выращивания растений является доля их излучения в синей области спектра. Эта доля может достигать более 10% общего фотонного излучения в области PAR в зависимости от коррелированной цветовой температуры (ССТ, Correlates Color Temperature) лампы. По этой причине флуоресцентные лампы часто используют для полной замены естественного дневного освещения в закрытых теплицах и камерах. Излучение в синей области спектра является незаменимым для получения сбалансированной морфологии большинства сельскохозяйственных культур за счет опосредованного действия фоторецепторов семейства криптохромов.
Металлогалогенная лампа относится к группе ламп газового разряда высокой интенсивности. Излучение в видимой области спектра основано на эффекте люминесценции. Включение галоидных соединений металлов при изготовлении лампы позволяет в определенной степени оптимизировать качество спектра излучаемого света. Металлогалогенные лампы можно использовать при выращивании растений с целью полной замены дневного света или частичного дополнения дневного света в периоды пониженной доступности. Высокий выход PAR, приходящегося на лампу, сравнительно высокий процент синего излучения около 20% и электрический кпд порядка 25% позволяют выбирать металлогалогенные лампы для круглогодичного ухода за культурами. Срок службы таких ламп обычно составляет 5000-6000 ч. В качестве источника света для круглогодичного ухода за культурами в теплицах предпочитают использовать натриевые лампы высокого давления (HPS, High-Pressure Sodium). Основными причинами для этого является высокая интенсивность излучения, низкая цена, долговечность, высокая доля PAR и большой электрический кпд. Указанные факторы позволяют использовать натриевые лампы высокого давления в качестве источников дополнительного освещения, обеспечивая вегетативный рост экономически эффективным способом в северных широтах в зимнее время года.
Однако, качество спектра ламп HPS не является оптимальным для содействия фотосинтезу и фотоморфогенезу, что приводит к чрезмерному удлинению стеблей и листьев. Это происходит из-за дисбаланса спектра излучения относительно пиков поглощения важных фотосинтетических пигментов, таких как хлорофилл а, хлорофилл b и бетакаротин. Низкое отношение R/FR и низкое излучение в синей области по сравнению с другими источниками вызывает чрезмерное остеблевание большинства культур, выращиваемых при освещении от HPS. Электрический кпд натриевых ламп высокого давления обычно лежит в интервале 30-40%, что делает их самыми эффективными источниками освещения из тех, что сейчас используются при выращивании растений. Приблизительно 40% поступающей энергии преобразуется в фотоны области PAR и почти 25-30% - в излучение дальней красной и инфракрасной области. Срок службы натриевых ламп высокого давления лежит в интервале 10000-24000 ч.
Недостаточное количество дневного света в северных широтах и запрос со стороны потребителей на качественную плодоовощную продукцию, круглогодично и по доступным ценам, формирует запрос на новые технологии освещения и биологические технологии. Кроме того, количество произведенного продукта в мировом масштабе может быть значительно увеличено, если дневной свет будет доступен в течение 20-24 часов в сутки. Следовательно, необходимы подходы, которые смогут сократить производственные затраты, увеличить урожайность и качество собираемых культур. Освещение это лишь один из факторов, который может быть оптимизирован. Однако его важность нельзя недооценивать. Увеличение цен на электроэнергию и необходимость сокращения выбросов CO2 - это дополнительные причины эффективного использования энергии. При круглогодичном выращивании сельскохозяйственных культур в теплицах вклад стоимости электроэнергии в накладные расходы может достигать для некоторых культур приблизительно 30%.
Хотя существующие источники освещения, которые повсеместно используются для выращивания растений, могут иметь электрический кпд, близкий к 40%, общий кпд системы (т.е. с учетом потерь в преобразовательных устройствах, рефлекторах и оптике) может быть существенно более низким. Качество спектра излучения играет важную роль в здоровом росте культуры. Спектральным составом излучения традиционных источников освещения невозможно управлять при их использовании, не применяя при этом дополнительных фильтров, которые неэффективны и ограниченны. Кроме того, управление интенсивностью излучения также ограниченно, что сокращает возможность реализации универсальных режимов освещения, например работу в импульсном режиме.
По этим причинам, а также по причинам, связанным с ранее рассмотренными аспектами, светоизлучающие диоды (СИД) и соответственно полупроводниковые осветители (SSL, Solid-State Lighting) оказываются потенциально конкурентоспособными и многообещающими приборами для освещения тепличных хозяйств. Внутренний квантовый выход светодиодов является мерой процентного количества фотонов, сгенерированных каждым электроном, инжектированным в активную область. В действительности, самые лучшие красные светодиоды на AllnGaP, зеленые - на AllnGaN, и синие НВ светодиоды могут иметь внутренний квантовый выход лучше 50%, но при этом все равно остается задача - вывести весь сгенерированный свет из полупроводникового прибора и осветительного устройства.
При освещении теплиц основные практические преимущества светодиодных источников по сравнению с традиционными источниками освещения - это направленность и полная управляемость в отношении формируемого излучения. Светодиоды не обязательно снабжать рефлекторами, поскольку по своей природе они являются полуизотропными излучателями. Светодиоды, как направленные излучатели, позволяют избежать большинства потерь, связанных с оптикой. Кроме того, узкая спектральная полоса излучения цветных светодиодов является другим важным преимуществом по сравнению с традиционными широкополосными источниками света. Основное преимущество применения светодиодов в качестве источников фотосинтетического излучения вытекает из возможности выбора пика излучения, близко совпадающего с пиком поглощения выбранного фоторецептора. Действительно, такая возможность приносит дополнительные полезные качества. Эффективное использование энергии излучения фоторецептором, содействующим физиологической реакции растения, - это одно из таких полезных качеств. Другое полезное качество - это возможность управлять реакцией за счет полного контроля интенсивности излучения.
Указанные выше преимущества могут быть далее распространены на уровень осветительного устройства. Рассматривается возможность осуществления осветителя с синим светодиодом и красным светодиодом. По спектру излучения современные цветные светодиоды на основе AllnGaN доступны в интервале от УФ до зеленой видимой области. Эти устройства могут излучать в синей и УФ-А области, где располагаются пики поглощения криптохромов и каротиноидов.
Хлорофилл а и красная изомерная форма фитохромов (Pr) имеют сильный пик поглощения в районе 660 нм. Светодиоды на основе AIGaAs излучают в той же области, но, частично из-за низкого спроса на рынке и устаревшей технологии изготовления, они являются дорогими устройствами по сравнению со светодиодами на основе фосфидов или даже нитридов. Светодиоды на основе AIGaAs могут также быть использованы для управления дальней красной формой фитохромов (Pfr), которая имеет важный пик поглощения на 730 нм.
Светодиоды AllnGaP основаны на хорошо отработанной технологии материалов и имеют сравнительно высокие оптические и электрические показатели. Типично, характеристическая спектральная область излучения красных светодиодов на основе AllnGaP захватывает область, в которой у хлорофилла b имеется пик поглощения вблизи 640 нм. Поэтому светодиоды AllnGaP также полезны для стимуляции фотосинтеза.
Новые промышленно выпускаемые светодиоды высокой яркости не пригодны для выращивания растений в теплицах, поскольку их основной пик излучения лежит в зеленой области спектра 500-600 нм, и таким образом не влияет на процесс фотосинтеза. Однако, в принципе, в соответствии с технологией светодиодов, светодиодный осветитель, который влияет на фотосинтез, может быть построен путем сочетания светодиодов на различных типах полупроводников, таких как AllnGaP и AllnGaN для красной и синей областей спектра.
Существует ряд проблем, связанных с комбинированием отдельных цветных светодиодов. Так, различные типы полупроводниковых приборов будут стареть с различной скоростью, и по этой причине со временем будет меняться соотношение красного и синего цветов, что далее приведет к нарушению процесса роста растений. Вторая важная проблема заключается в том, что индивидуальные одноцветные светодиоды охватывают сравнительно узкую спектральную область, обычно менее 25 нм, что недостаточно для обеспечения хорошей эффективности фотосинтеза без использования очень большого числа разных цветов и индивидуальных светодиодов, что приводит к высокой стоимости осуществления.
Из европейского патента 2056364 А1 и заявки США 2009/0231832 известно, что увеличения числа цветов от светодиодов можно добиться применением материалов, преобразующих длины волн, таких как люминофоры, с целью переизлучения различных цветов. Предположительно, согласно заявке США 2009/0231832, различные цвета, повторяющие солнечное излучение, можно использовать для лечения депрессии или сезонных заболеваний. Данные документы включены в настоящее изобретение посредством ссылки.
Указанные светильники обладают множеством недостатков, даже если ориентироваться на их применение для освещения теплиц, например, по той простой причине, что спектр солнечного света лишь частично оптимален для роста растений. Осветитель из заявки США 2009/0231832, цель которого воспроизвести солнечный свет, содержит много избыточных длин волн, которые не используются эффективно растениями при их росте. Например, полоса 500-600 нм (зеленый свет) плохо используется растениями, поскольку зеленые растения отражают эти длины волн. Это приводит к напрасному расходу энергии в теплицах.
Помимо этого, в существующих светильниках также опущены важные длины волн, которые были бы очень полезными для роста растений. Например, такие светильники не достигают дальней красной области спектра между 700 нм и 800 нм, которая важна для роста культур.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить по меньшей мере часть проблем, свойственных существующим конструкциям, и создать новый способ ускорения роста растений с использованием светодиодов.
Первая задача изобретения заключается в создании одиночного светодиодного источника излучения, хорошо влияющего на процесс фотосинтеза.
Вторая задача изобретения заключается в создании осветительного прибора для выращивания культур в теплицах на основе светодиодного устройства, оптимизированного в отношении фотосинтетического фотонного потока (PPF).
Третья задача изобретения заключается в получении светодиодного устройства, которое создавало бы по меньшей мере два пика излучения в интервале длин волн 300-800 нм и чтобы при этом один из указанных пиков имел ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм или более.
Четвертая задача изобретения заключается в создании светодиодного осветительного прибора для выращивания культур в теплицах, у которого разность степени снижения интенсивности излучения в двух спектральных областях 300-500 нм и 600-800 нм составляла бы менее 20% за 10000 ч эксплуатации.
Пятая задача изобретения заключается в получении технического решения, обеспечивающего соотношение PPF/Вт (т.е. отношение создаваемого фотосинтетического фотонного потока к потребляемой мощности) лучшее, чем достигается при помощи традиционных натриевых ламп высокого давления, обычно используемых в теплицах, и, таким образом, в создании энергетически эффективного источника света для процесса выращивания растений в теплицах и искусственного освещения в теплицах.
Шестая задача изобретения заключается в создании одиночного источника светового излучения, в котором излучение в области длин волн 300-500 нм формируется полупроводниковым светодиодным кристаллом, а излучение в области длин волн 600-800 нм формируется за счет частичного преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла. Установлено, что, например, растения огурцов и салата достигают большей длины и/или массы, если их освещать соответствующим настоящему изобретению светильником для теплиц, в излучении которого представлена дальняя красная область спектра (700-800 нм).
Седьмая задача изобретения заключается в создании одиночного источника светового излучения, в котором излучение в области длин волн 300-500 нм формируется полупроводниковым светодиодным кристаллом, а излучение в области длин волн 600-800 нм формируется за счет частичного преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла. При этом преобразование длин волн для формирования излучения в области 600-800 нм осуществляется за счет использования одного или более материалов, обеспечивающих преобразования длин волн, помещенных вблизи светодиодного источника излучения.
В настоящем изобретении под «преобразованием длин волн» понимается изменение длины волны падающего и поглощаемого света и испускание света с большей длиной волны.
Восьмая задача изобретения заключается в формировании излучения в спектральном интервале 400-500 нм, 600-800 нм или в обоих указанных интервалах за счет частичного или полного преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла, при этом излучение кристалла происходит в области 300-500 нм. Преобразование длин волн осуществляется путем использования органического материала, неорганического материала или сочетания материалов обоих типов.
Девятая задача изобретения заключается в обеспечении преобразования длин волн за счет использования для этой цели материала в виде наночастиц.
Десятая задача изобретения заключается в обеспечении преобразования длин волн за счет использования для этой цели материала молекулярного типа.
Одиннадцатая задача изобретения заключается в обеспечении преобразования длин волн за счет использования для этой цели полимерного материала, при этом материал, обеспечивающий преобразование длин волн, должен иметь ковалентную связь с полимерной матрицей.
Двенадцатая задача изобретения заключается в создании светодиодного осветительного прибора, у которого подавлено излучение в области спектра 500-600 нм. В указанной полосе подавления не должно быть никакого или почти никакого излучения или во всяком случае это излучение должно быть меньше, чем в любой из соседних областей спектра 400-500 нм и 600-700 нм. Такого подавления согласно настоящему изобретению можно добиться, если не иметь вообще или иметь очень мало первичного излучения в полосе 400-500 нм, и если обеспечить, чтобы преобразование длин волн всегда приводило к сдвигу за пределы границы 600 нм. Известно, что зеленые растения не могут использовать зеленый свет (500-600 нм), а также излучение соседних областей, поскольку такое излучение попросту отражается от растения, а не поглощается для последующего фотосинтеза.
Тринадцатая задача изобретения заключается в создании светодиодного осветительного прибора, который увеличивает анаболический рост растений за счет излучения света требуемой дальней красной области спектра и одновременно минимизирует излучение в зеленой области спектра, которое с точки зрения выращивания растений связано с напрасным расходом энергии. В соответствии с одним аспектом изобретения, данная задача решается при помощи синего светодиода и преобразователя длин волн, который часть синего излучения (300-500 нм) преобразует в излучение красной области с широким спектром (600-800 нм), которое содержит и компоненту дальней красной области, но исключает и/или минимизирует зеленую компоненту (500-600 нм).
Настоящее изобретение предлагает светоизлучающий диод и соответствующий осветительный прибор, пригодный для выращивания растений в теплицах. Согласно изобретению, светоизлучающий диод имеет определенную спектральную характеристику излучения, а именно содержит по меньшей мере два пика - один пик излучения с шириной на полувысоте, равной по меньшей мере 50 нм или более, и положением максимума в интервале 600-700 нм, и второй пик с положением максимума в области ниже 500 нм. Пики излучения светодиода хорошо совпадают со спектром реакции фотосинтеза растений и поэтому особенным образом подходят для высокоэффективного искусственного освещения.
Светоизлучающий элемент, пригодный для стимуляции роста растений, содержит светоизлучающий кристалл полупроводникового соединения, и люминофор, обеспечивающий преобразование длин волн, который помещен в непосредственной близости к светодиодному кристаллу. Такой элемент способен создавать два характеристических пика излучения.
Точнее, соответствующий изобретению осветительный прибор отличается признаками отличительных частей п.1 и/или 2 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением, осветительный прибор для стимуляции роста растений содержит по меньшей мере один светоизлучающий диод, обладающий
a) первой спектральной характеристикой, содержащей пик в интервале длин волн 600-700 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм или более; и
b) второй спектральной характеристикой с пиком в интервале длин волн 440-500 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную максимум 50 нм.
В соответствии с изобретением, осветительный прибор для теплиц содержит по меньшей мере один светоизлучающий диод, обладающий
a) первой спектральной характеристикой, содержащей пик в интервале длин волн 600-700 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм или более;
b) второй спектральной характеристикой с пиком в интервале длин волн 440-500 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную максимум 50 нм; при этом
c) все излучение или часть излучения в интервале длин волн 600-800 нм сформирована путем полного или частичного преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла.
В соответствии с изобретением, осветительный прибор для теплиц содержит по меньшей мере один светоизлучающий диод, обладающий
а) первой спектральной характеристикой, содержащей пик в интервале длин волн 600-700 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм или более;
b) второй спектральной характеристикой с пиком в интервале длин волн 440-500 нм, форма которого обеспечивает ширину на полувысоте, равную максимум 50 нм; при этом
c) приняты меры, чтобы по меньшей мере часть излучения или все излучение в интервале длин волн 500-600 нм было минимизировано, и/или исключено, и/или уменьшено ниже уровня интенсивности в полосе 400-500 нм и ниже уровня интенсивности в полосе 600-700 нм.
В соответствии с изобретением, осветительный прибор для стимуляции роста растений содержит УФ-светодиод, и реализованы дополнительные спектральные характеристики излучения, при этом указанный светодиод обладает:
a) первой спектральной характеристикой излучения с пиком в интервале длин волн 350-550 нм;
b) второй дополнительной спектральной характеристикой излучения с пиком в интервале длин волн 600-800 нм;
c) третьей дополнительной спектральной характеристикой излучения с пиком, свободно перестраиваемым в интервале длин волн 350-800 нм; при этом
а) предусмотрена возможность регулирования интенсивностей излучения по первой, дополнительной второй и дополнительной третьей спектральным характеристикам в любых взаимных соотношениях.
В соответствии с изобретением, светоизлучающий элемент для стимуляции роста растений содержит:
- светоизлучающий кристалл полупроводникового соединения; и
- люминофор для преобразования длин волн, помещенный в непосредственной близости к светодиодному кристаллу;
при этом указанный элемент выполнен с возможностью излучения двух характеристических пиков.
В соответствии с изобретением, светоизлучающий элемент осветительного прибора для теплиц содержит:
- светоизлучающий кристалл полупроводникового соединения; и
- люминофор для преобразования длин волн, помещенный в непосредственной близости к светодиодному кристаллу;
при этом указанный элемент выполнен с возможностью излучения двух характеристических пиков, причем все излучение или часть излучения в полосе 600-800 нм формируется за счет полного или частичного преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла.
В соответствии с изобретением, светоизлучающий элемент осветительного прибора для теплиц содержит:
- светоизлучающий кристалл полупроводникового соединения; и
- люминофор для преобразования длин волн, помещенный в непосредственной близости к светодиодному кристаллу;
при этом указанный элемент выполнен с возможностью излучения двух характеристических пиков, причем приняты меры, чтобы по меньшей мере часть излучения или все излучение в полосе длин волн 500-600 нм было минимизировано, и/или исключено, и/или уменьшено ниже уровня интенсивности в полосе 400-500 нм и ниже уровня интенсивности в полосе 600-700 нм.
Предполагается, что в наилучшем варианте осуществления изобретения осветительный прибор должен включать в себя множество светодиодов, которые работают в спектральном диапазоне 380-850 нм, при этом спектры их излучения подобраны так, что совпадают с фотосинтетической реакцией растения, выращиваемого с помощью освещения от указанных светодиодов. Наилучший вариант осуществления предусматривает преобразование длин волн люминофором из излучения синего светодиода.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображены спектры поглощения самых распространенных фотосинтетических и фотоморфогенетических фоторецепторов зеленых растений.
На фиг.2 изображены пики излучения первого источника освещения на одиночном светодиоде, отвечающего настоящему изобретению.
На фиг.3 изображены пики излучения второго источника освещения на одиночном светодиоде, отвечающего настоящему изобретению.
На фиг.4 изображены пики излучения третьего источника освещения на одиночном светодиоде, отвечающего настоящему изобретению.
На фиг.5 изображены пики излучения четвертого источника освещения на одиночном светодиоде, отвечающего настоящему изобретению.
На фиг.6а-6с схематически изображены различные этапы осуществления способа изготовления модифицированного светодиодного устройства в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Как уже говорилось выше, настоящее изобретение относится в целом к одиночному осветительному прибору на основе светоизлучающего диода, который имеет оптимальные свойства для использования в качестве источника освещения в теплицах для выращивания растений. Точнее, данный подход к конструированию источников освещения является оптимальным и обладает гибкостью для сопряжения с частотами фотосинтеза при выращивании растений. Благодаря такому подходу можно конструировать источники освещения и достигать более высоких значений фотосинтетического фотонного потока PPF и соотношения PPF/Вт, при очень низком потреблении энергии и очень большом сроке службы источника по сравнению с существующими технологиями.
В частности, предусматривают одиночный источник светового излучения на основе светодиода, который обеспечивает по меньшей мере два пика излучения в интервале длин волн 300-800 нм, при этом по меньшей мере один из пиков излучения имеет ширину на полувысоте по меньшей мере 50 нм или шире. Пики излучения и соответствующие интенсивности выбирают так, чтобы они были согласованы с частотами (длинами волн) фотосинтеза у растений. Также требуемый фотонный поток PPF источника освещения оптимизируют, чтобы он удовлетворял требованиям растений.
Излучение в интервале длин волн 300-500 нм формируют светодиодным кристаллом, а излучение в интервале 400-800 нм формируют путем полного или частичного преобразования коротковолнового излучения светодиодного кристалла в более длинноволновое излучение. При частичном преобразовании коротковолнового излучения в длинноволновое, долю излучения светодиодного кристалла, подлежащую преобразованию, выбирают в интервале 5-95%, а предпочтительно 35-65%. Преобразование длин волн с целью формирования излучения в интервале 400-800 нм получают используя один или более материалов для преобразования длин волн, и располагая его вблизи светодиодного источника излучения. Преобразование длин волн реализуют путем использования органического материала, неорганического материала или сочетания обоих типов материалов. Указанные материалы могут быть в форме частиц (наночастиц или частиц других размеров) или могут быть молекулярными или полимерными материалами. Кроме того, указанные материалы могут иметь структуру, которая производит преобразование длин волн источника излучения.
В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления изобретения, осветительный прибор для обеспечения роста растений содержит УФ-светодиод, и в нем реализованы дополнительные спектральные характеристики излучения. Такой светодиодный осветительный прибор типично обладает:
a) первой спектральной характеристикой свечения с пиком в интервале длин волн 350-550 нм;
b) второй дополнительной спектральной характеристикой свечения с пиком в интервале длин волн 600-800 нм; и
c) третьей дополнительной спектральной характеристикой свечения с пиком, свободно перестраиваемым по длине волны в интервале 350-800 нм.
В настоящем описании, вышеупомянутый термин пик, «перестраиваемый» по длине волны следует понимать как пик, длину волны которого можно изменять при сборке осветительного прибора на заводе-изготовителе, и/или также изменять при помощи регулятора осветительного прибора, предназначенного для регулировки длины волны на месте эксплуатации прибора. Кроме того, коррекция пиков длин волн излучения светодиода в процессе изготовления светодиода также предусмотрена изобретением и поэтому термин пик, «перестраиваемый» по длине волн, может также включать в себя и коррекцию, которая выполняется в процессе изготовления светодиода. Все вышеупомянутые варианты перестройки длины волны пика, а также перестройка любых других переменных источника освещения или светодиода - все укладывается в объем данной патентной заявки.
Предпочтительно, чтобы интенсивности свечения при излучении в соответствии с первой, дополнительной второй и дополнительной третьей спектральными характеристиками можно было регулировать в любых взаимных пропорциях.
На фиг.2-5 показаны несколько примеров пиков излучения осветительных приборов на одиночном светодиоде.
На фиг.2 пик излучения светодиодного полупроводникового кристалла находится на длине волны 457 нм, при этом ширина пика на полувысоте составляет 25 нм. В данном случае преобразование коротковолнового излучения в длинноволновое выполнено за счет двух материалов для преобразования длин волн. Эти два материала для преобразования длин волн имеют индивидуальные пики излучения на 660 нм и 604 нм. На фиг.2 показан комбинированный пик излучения от указанных двух материалов с максимумом на 651 нм, при этом ширина данного пика на полувысоте составляет 101 нм. В данном случае 40% (вычислено по интенсивностям пиков) излучения светодиодного полупроводникового кристалла преобразовано в излучение на более длинной волне 651 нм при помощи двух отдельных материалов для преобразования длин волн.
На фиг.3 пик излучения светодиодного полупроводникового кристалла находится на длине волны 470 нм, при этом ширина пика на полувысоте составляет 30 нм. В данном случае преобразование коротковолнового излучения в длинноволновое выполнено за счет двух материалов для преобразования длин волн. Эти два материала для преобразования длин волн имеют индивидуальные пики излучения на 660 нм и 604 нм. На фиг.3 показан комбинированный пик излучения от указанных двух материалов с максимумом на 660 нм, при этом ширина данного пика на полувысоте составляет 105 нм. В данном случае около 60% (вычислено по интенсивностям пиков) излучения светодиодного полупроводникового кристалла преобразовано в излучение на более длинной волне 660 нм при помощи двух отдельных материалов для преобразования длин волн.
На фиг.4 пик излучения светодиодного полупроводникового кристалла находится на длине волны 452 нм, при этом ширина пика на полувысоте составляет 25 нм (не показано). В данном случае преобразование коротковолнового излучения в длинноволновое выполнено за счет одного материала для преобразования длин волн. На фиг.4 показан пик излучения от указанного материала с максимумом на 658 нм, при этом ширина данного пика на полувысоте составляет 80 нм. В данном случае около 100% (вычислено по интенсивностям пиков) излучения светодиодного полупроводникового кристалла преобразовано в излучение на более длинной волне 658 нм при помощи материала для преобразования длин волн. Это можно видеть из фиг.4, поскольку из светодиодного устройства не выходит излучение с длиной волны 452 нм.
На фиг.5 пик излучения светодиодного полупроводникового кристалла находится на длине волны 452 нм, при этом ширина пика на полувысоте составляет 25 нм. В данном случае преобразование коротковолнового излучения в длинноволновое выполнено за счет одного материала для преобразования длин волн. На фиг.5 показан пик излучения от указанного материала с максимумом на 602 нм, при этом ширина данного пика на полувысоте составляет 78 нм. В данном случае около 95% (вычислено по интенсивностям пиков) излучения светодиодного полупроводникового кристалла преобразовано в излучение на более длинной волне 602 нм при помощи материала для преобразования длин волн.
Ниже подробнее описана конструкция устройства, которая может быть реализована для получения вышеуказанного спектра. Длину волны излучения светодиодного полупроводникового кристалла следует выбирать так, чтобы она была подходящей для возбуждения молекул люминофора в устройстве. Излучение, исходящее из светодиодного кристалла, может иметь длину волны в интервале 400-470 нм.
Молекулу или молекулы применяемого люминофора следует выбирать так, чтобы получить требуемые спектры излучения светодиодного устройства.
В последующем описании будет рассмотрена процедура использования двух люминофоров (материалов для преобразования длин волн) в светодиодном устройстве с целью получения желаемых спектров излучения (см. фиг.6а-6с).
Люминофор А и люминофор В смешивают в заданной пропорции для получения требуемого спектра излучения люминофоров из светодиодного устройства (см. фиг.6а). Пропорция люминофоров может быть, например, от 99:1 (А:В) до 1:99. Данную смесь люминофоров (А+В) смешивают с материалом С (например, полимером в заданной концентрации для формирования «инкапсулянта». Концентрация люминофоров в материале С может быть, например, от 99:1 (смесь люминофоров: материал С) до 1:99. Смесь «материал С+ люминофоры (А и В)» затем помещают в непосредственной близости к светодиодному кристаллу (фиг.6b и 6с). Термин «близость» подразумевает, что смесь может быть помещена прямо на поверхность светодиодного кристалла или отделена от кристалла другим оптическим материалом. Концентрация смеси люминофоров в материале С определяет эффективность преобразования длин волн излучения светодиодного кристалла, т.е. какая доля излучения исходных длин волн светодиода наблюдается в спектре конечного излучения светодиодного устройства и какая доля преобразуется в излучение люминофоров светодиодного устройства.
Толщина инкапсулянта (в который подмешаны люминофоры) типично варьирует от 0,1 мкм до 20 мм, в частности от 1 мкм до 10 мм, а предпочтительно от 5 мкм до 10 мм, например от 10 мкм до 5 мм в зависимости от концентрации люминофоров.
Типичная концентрация люминофоров (от полного веса инкапсулянта) составляет около 0,1-20%, предпочтительно около 1-10%.
Преобразование длин волн может быть 100%, т.е. из светодиодного устройства может выходить только излучение люминофоров, или менее 100%, когда из светодиодного устройства может передаваться какая-то часть излучения светодиодного кристалла.
Итак, путем изменения пропорции люминофоров А:В можно задавать желаемый спектр излучения люминофоров светодиодного устройства, а путем изменения концентрации люминофоров в материале С можно задавать желаемую интенсивность/величину излучения светодиодного кристалла для светодиодного устройства.
Количество (физическая толщина) материала С (с определенной концентрацией люминофоров) на светодиодном кристалле также влияет на величину излучения светодиодного кристалла, исходящего из светодиодного устройства.
Материал С может представлять собой растворитель, неорганический или органический полимер, кремниевый полимер, силоксановый полимер или иной полимер, с которым может быть смешан люминофор. Материал С может состоять из одного или более компонентов, которые необходимо смешать, прежде чем использовать вместе с люминофором. Материал С может быть термически- или УФ-отверждаемым материалом.
Смесь люминофора (-ов) с растворяющим материалом С (твердым или жидким) может быть полупрозрачной или прозрачной; предпочтительно, чтобы была прозрачной, чтобы через нее мог проходить свет, излучаемый светодиодом.
Согласно одному варианту осуществления, который является особенно предпочтительным, излучение в дальней красной области (700-800 нм) создается, например, люминофорами Ва_х Sr_y ZnS_3, легированными европием-церием, и/или оксид сульфидами лантаноидов, легированными церием. Данные люминофоры и типы сульфидов имеют максимумы пиков излучения между длинами волн 650-700 нм, а также дают большую ширину (50-200 нм) спектра на полувысоте пика, и поэтому также излучают свет на более длинных волнах, т.е. выше длины волны 700 нм.
В дополнение к применению люминофоров или других аналогичных материалов, или в качестве альтернативы им, реализовать преобразование длин волн также можно посредством по меньшей мере одной квантовой точки или аналогичной полупроводниковой структуры, помещенной вблизи светодиода.
Пример
В целях сравнительных испытаний был построен осветительный прибор на основе одиночных светодиодов, спектр излучения которых идентичен фиг.3. Осветительный прибор состоял из 60 отдельных светодиодных узлов, при этом потребление энергии составило 69 Вт, которое включало в себя потребление энергии преобразователем AC/DC с постоянной величиной тока на выходе.
В качестве устройств, с которыми производилось сравнение, был взят промышленно выпускаемый осветительный прибор для теплиц на натриевой лампе высокого давления (HPS), общая потребляемая мощность которого составляла 420 Вт, и промышленно выпускаемый осветительный прибор для теплиц на светодиодах. Указанный промышленно выпускаемый осветительный прибор на светодиодах был построен на отдельных синих и красных светодиодах, и его общее потребление энергии составляло 24 Вт.
Осветительный прибор на светодиодах, соответствующий настоящему изобретению, подвергли испытанию на сравнение с вышеупомянутыми промышленно выпускаемыми светодиодными устройствами с использованием нижеследующей методики измерения PPF и установки для измерения.
Интенсивность излучения PAR (плотность потока в интервале длин волн 400-700 нм) и значения PPF были рассчитаны путем измерения спектра излучения осветительного прибора в интервале длин волн 300-800 нм и абсолютной величины потока излучения в полосе от 385 нм до 715 нм. Спектр каждой лампы измеряли с одного расстояния при помощи спектрорадиометра ILT700A. Абсолютные величины потока излучения измеряли при помощи прецизионного пиранометра на определенных расстояниях, и в дальнейшем полученные величины использовали для вычисления абсолютных спектров для данных расстояний. Указанные абсолютные спектры использовали для расчета PAR и вычислений PPF. Плотность потока излучения PAR (Вт/м2) рассчитывали путем интегрирования абсолютного спектра на интервале от 400 нм до 700 нм. Значения PPF рассчитывали, вначале переводя плотность потока излучения каждого «канала» спектра из Вт/м2 в микроэйнштейны, а затем интегрируя спектр в требуемой полосе длин волн.
Ниже в таблице представлены результаты сравнения двух промышленно выпускаемых осветителей для теплиц с осветительным прибором на светодиодах, соответствующим настоящему изобретению.
Тип HPS Референтный светодиодный осветитель Светодиодный осветитель, отвечающий изобретению
Мощность (Вт) 420 24 69
Общий поток PPF 164 26 88
Соотношение PPF/Вт 0,39 1,08 1,28
Эффективность PPF, нормированная к референтному HPS 1 2,77 3,27
Эффективность PPF, нормированная к референтному HPS (%) 100% 277% 327%
Как видно из представленных результатов испытаний, светодиодный осветительный прибор, соответствующий настоящему изобретению, имеет эффективность по PPF в 3,27 раза большую, чем эффективность HPS, и в 1,18 раза большую, чем эффективность по PPF промышленно выпускаемого светодиодного осветителя для теплиц, построенного на отдельных синих и красных светодиодах. Естественно, что во многих вариантах осуществления изобретения все светодиоды и осветительный прибор имеют конструкцию, специально рассчитанную на применение в теплицах для выращивания растений в качестве осветителей теплиц.
В вышеприведенных примерах описаны варианты осуществления, в которых имеется один светоизлучающий диод, обладающий указанными спектральными характеристиками. Естественно, рассматриваемый осветительный прибор может содержать множество светодиодов, при этом по меньшей мере некоторые из них (например, 10% или более), а предпочтительно - большинство из них (более 50%) должны иметь указанные свойства и характеристики. Следовательно, можно иметь приборы, содержащие сочетание традиционных светодиодов и светодиодов, отвечающих настоящему изобретению. Никакого верхнего предела в отношении числа светодиодов не существует. Таким образом, соответствующие изобретению осветительные приборы могут содержать грубо от 1 до 10000 светодиодов, в типичном случае от 1 до 1000, и в частности от 1 до 100 светодиодов.
Итак, идея настоящего изобретения состоит в том, чтобы объединять светодиоды, максимумы излучения которых лежат на различных длинах волн, в один светильник и управлять светодиодами с целью получения желаемого спектра излучения для достижения определенных результатов роста и физиологических реакций. Таким образом, система освещения позволит осуществлять универсальное управление интенсивностью освещения и спектром. В конечном счете, в ту же самую систему управления вместе с освещением может быть интегрировано управление другими абиотическими параметрами, такими как концентрация CO2, температура, доступ дневного света и влажность, чтобы оптимизировать урожайность и общее управление теплицей.

Claims (11)

1. Светоизлучающий элемент для стимуляции роста растений, содержащий:
первый светоизлучающий диод, который обладает первой и второй спектральными характеристиками, содержащими пик в интервале длин волн 600-700 нм и пик в интервале длин волн 440-500 нм соответственно, причем первая спектральная характеристика обеспечивает ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм или более, а вторая спектральная характеристика обеспечивает ширину на полувысоте, равную максимум 50 нм; и
преобразователь длин волн, который содержит материал, обеспечивающий формирование всего излучения или части излучения в интервале 600-800 нм путем полного или частичного преобразования длин волн излучения первого светоизлучающего диода, причем преобразователь длин волн обеспечивает уменьшение всего излучения или части излучения в интервале длин волн 500-600 нм ниже уровня интенсивности в полосе 400-500 нм и ниже уровня интенсивности в полосе 600-700 нм.
2. Светоизлучающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что первый светоизлучающий диод обладает дополнительной спектральной характеристикой с пиком, свободно перестраиваемым с помощью преобразователя длин волн в интервале длин волн 500-800 нм и имеющим ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 30 нм.
3. Светоизлучающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что предусмотрена возможность регулирования интенсивностей излучения по первой, второй и третьей спектральным характеристикам первого светоизлучающего диода.
4. Светоизлучающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй светоизлучающий диод, который обладает первой спектральной характеристикой, содержащей пик в интервале длин волн 400-500 нм и обеспечивающей ширину на полувысоте, равную максимум 50 нм.
5. Светоизлучающий элемент по п. 4, отличающийся тем, что второй светоизлучающий диод обладает второй и третьей спектральными характеристиками, содержащими пики, свободно перестраиваемые с помощью преобразователя длин волн по длинам волн в интервале 450-800 нм.
6. Светоизлучающий элемент по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит множество первых и вторых светоизлучающих диодов.
7. Светоизлучающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что управление спектральными характеристиками, интенсивностями, длинами волн пиков спектра и шириной пиков на полувысоте обеспечено путем выбора материала люминофора и его концентрации.
8. Светоизлучающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что первый светоизлучающий диод обладает третьей спектральной характеристикой свечения с пиком, свободно перестраиваемым с помощью преобразователя длин волн в интервале длин волн 500-800 нм и имеющим ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 30 нм.
9. Светоизлучающий элемент по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй светоизлучающий диод, обладающий по меньшей мере одной спектральной характеристикой свечения с пиком на длине волны в интервале 400-500 нм и шириной пика на полувысоте, равной максимум 50 нм.
10. Светоизлучающий элемент по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую и третью спектральные характеристики свечения с пиком, свободно перестраиваемым с помощью преобразователя длин волн в интервале длин волн 450-800 нм.
11. Способ обеспечения светом, в котором освещение производят посредством светоизлучающего элемента по п. 1.
RU2012113409/07A 2009-09-18 2010-09-16 Осветительный прибор RU2543979C2 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24361309P 2009-09-18 2009-09-18
US61/243,613 2009-09-18
FI20095967 2009-09-18
FI20095967A FI20095967A (fi) 2009-09-18 2009-09-18 Valaisinsovitelma
US12/797,215 US8549787B2 (en) 2009-09-18 2010-06-09 Lighting assembly
US12/797,215 2010-06-09
PCT/FI2010/050716 WO2011033177A2 (en) 2009-09-18 2010-09-16 Lighting assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012113409A RU2012113409A (ru) 2013-10-27
RU2543979C2 true RU2543979C2 (ru) 2015-03-10

Family

ID=41136428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113409/07A RU2543979C2 (ru) 2009-09-18 2010-09-16 Осветительный прибор

Country Status (17)

Country Link
US (6) US8549787B2 (ru)
EP (3) EP2963333B2 (ru)
JP (3) JP5714589B2 (ru)
KR (1) KR101783368B1 (ru)
CN (3) CN102597602B (ru)
AU (2) AU2010297160B2 (ru)
CA (4) CA3187493A1 (ru)
DE (1) DE10774243T8 (ru)
DK (2) DK2478285T3 (ru)
ES (2) ES2707148T5 (ru)
FI (1) FI20095967A (ru)
HK (1) HK1170795A1 (ru)
HU (1) HUE042096T2 (ru)
PT (1) PT2963333T (ru)
RU (1) RU2543979C2 (ru)
SG (2) SG178825A1 (ru)
WO (1) WO2011033177A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695812C1 (ru) * 2018-06-18 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Светодиодный фитооблучатель для выращивания томата

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042031B1 (de) * 2007-09-28 2010-03-31 Scheuten S.à.r.l. Gewächshaussystem
JP5641472B2 (ja) * 2009-08-26 2014-12-17 パナソニック株式会社 害虫誘引照明方法及び害虫誘引照明システム
FI20095967A (fi) 2009-09-18 2011-03-19 Valoya Oy Valaisinsovitelma
US8983039B2 (en) 2010-05-05 2015-03-17 Suinno Oy Caller ID surfing
US20120054061A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Fok Philip E Produce production system and process
JP5450559B2 (ja) * 2010-11-25 2014-03-26 シャープ株式会社 植物栽培用ｌｅｄ光源、植物工場及び発光装置
DK2468090T3 (da) * 2010-12-21 2014-04-28 Valoya Oy Fremgangsmåde og midler til akklimatisering af stiklinger til livet udendørs
JP2012155907A (ja) * 2011-01-24 2012-08-16 Panasonic Corp 照明装置
ES2894833T3 (es) * 2011-03-17 2022-02-16 Valoya Oy Dispositivo y método de iluminación de plantas para cámaras de crecimiento oscuras
EP2499900A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-19 Valoya Oy Method and means for enhancing greenhouse lights
EP2500951A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-19 Valoya Oy Plant illumination device and method
AU2015213403B2 (en) * 2011-03-17 2017-04-13 Valoya Oy Plant illumination device and method for dark growth chambers
FI20115268A0 (fi) 2011-03-18 2011-03-18 Lumichip Ltd LED-komponentti
US8847514B1 (en) 2011-05-24 2014-09-30 Aaron Reynoso Programmable lighting with multi-day variations of wavelength and intensity, optimized by crowdsourcing using an online social community network
EP2532224A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-12 Valoya Oy Method and means for improving plant productivity through enhancing insect pollination success in plant cultivation
US9408275B2 (en) 2011-12-02 2016-08-02 Biological Illumination, Llc System for optimizing light absorbance and associated methods
US10257988B2 (en) 2011-12-02 2019-04-16 Biological Illumination, Llc Illumination and grow light system and associated methods
US9137874B2 (en) 2011-12-02 2015-09-15 Biological Illumination, Llc Illumination and grow light system and associated methods
CN103199180B (zh) * 2012-01-09 2016-03-30 诠兴开发科技股份有限公司 用于植物成长的发光二极管
WO2013112915A1 (en) * 2012-01-25 2013-08-01 General Hydroponics, Inc. Compositions, devices and methods for optimizing photosynthetically active radiation
CN104520419B (zh) * 2012-04-05 2018-06-05 纳米技术有限公司 增强光合作用生物体中的生长的量子点led
WO2014009865A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Koninklijke Philips N.V. Lighting device capable of providing horticulture light and method of illuminating horticulture
US20140043787A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Wei-Kung Wang Lamp to enhance photosynthesis and pest control and an oxygen generator having the same
US9463075B2 (en) * 2012-09-19 2016-10-11 Southern Linac, Llc Replaceable light source and radiation generating device including the same
JP2014090684A (ja) * 2012-11-01 2014-05-19 Sharp Corp 照明装置
KR20140080606A (ko) 2012-12-12 2014-07-01 삼성전자주식회사 유기 금속 착물, 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 및 표시 장치
CN103032741A (zh) * 2012-12-26 2013-04-10 杭州纳晶科技有限公司 Led植物助长灯
JP5779604B2 (ja) 2013-02-04 2015-09-16 昭和電工株式会社 植物栽培方法
JP5723903B2 (ja) * 2013-02-04 2015-05-27 昭和電工株式会社 植物栽培方法
JP6411996B2 (ja) * 2013-02-26 2018-10-24 不二精工株式会社 葉茎菜類育成方法および葉茎菜類育成用光源装置
JP2014167974A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Toyoda Gosei Co Ltd 蛍光体の選別方法及び発光装置
US9303825B2 (en) 2013-03-05 2016-04-05 Lighting Science Group, Corporation High bay luminaire
US20140268731A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Lighting Science Group Corpporation Low bay lighting system and associated methods
JP2015033367A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 シャープ株式会社 植物用照明装置、栽培棚、植物工場、及び植物栽培方法
JP6268516B2 (ja) * 2013-11-13 2018-01-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 作物育成システム
JP6036728B2 (ja) * 2014-02-28 2016-11-30 信越化学工業株式会社 照明装置
CA2959136C (en) 2014-08-29 2020-12-29 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system
JP7085839B2 (ja) 2015-03-31 2022-06-17 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ 植物を照光するシステム及び方法
US9681515B2 (en) 2015-05-13 2017-06-13 Juha Rantala LED structure with a dynamic spectrum and a method
US9750105B2 (en) 2015-05-13 2017-08-29 Juha Rantala LED structure with quasi-continuous spectrum and method of illumination
US20170035002A1 (en) * 2015-08-09 2017-02-09 Craig Ellins Apparatus for optimizing and enhancing plant growth, development and performance
US10180248B2 (en) 2015-09-02 2019-01-15 ProPhotonix Limited LED lamp with sensing capabilities
CN105202484A (zh) * 2015-09-04 2015-12-30 李欣澄 一种包含促进植物生长的led复合全光谱
CN105405937B (zh) * 2015-12-15 2017-11-07 苏州东善微光光电技术有限公司 用于植物生长的光源及植物培养方法
TWI580890B (zh) 2016-05-25 2017-05-01 國立中正大學 光源模組
JP6481663B2 (ja) 2016-06-29 2019-03-13 日亜化学工業株式会社 発光装置及び植物栽培方法
US10165735B1 (en) * 2016-06-29 2019-01-01 Full Spectrum Industries Corp. Dynamic plant lighting systems and methods
CN106105811A (zh) * 2016-07-08 2016-11-16 周智 一种胡萝卜在半封闭式人工光型植物工厂中的培育方法
WO2018089793A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Energy Focus, Inc. An led lamp utilizing optical filtering to counteract effects of color anomalous vision
ES2668977B1 (es) * 2016-11-21 2019-03-01 Saiz Manuel Munoz Sistema y procedimiento de iluminación para invernaderos utilizando energías alternativas
EP3276680A1 (de) 2017-01-25 2018-01-31 Siemens Schweiz AG Optische rauchdetektion nach dem zweifarben-prinzip mittels einer leuchtdiode mit einem led-chip zur lichtemission und mit einem lichtkonverter zum umwandeln eines teils des emittierten lichts in langwelligeres licht
JP6726882B2 (ja) * 2017-01-25 2020-07-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
CN107331740B (zh) * 2017-06-09 2019-04-26 广明源光科技股份有限公司 一种具有驱虫效果的led光源用荧光粉、led光源及制备方法
US10197254B2 (en) 2017-02-09 2019-02-05 Walthill Opportunities, L.L.C. Strut light system with integrated light source
US11058889B1 (en) 2017-04-03 2021-07-13 Xiant Technologies, Inc. Method of using photon modulation for regulation of hormones in mammals
CN107135827A (zh) * 2017-04-28 2017-09-08 广东华辉煌光电科技有限公司 一种宽蓝光光谱激发的全光谱植物生长补光灯珠
KR102452484B1 (ko) * 2017-08-11 2022-10-11 삼성전자주식회사 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 모듈
KR101908239B1 (ko) * 2017-11-02 2018-12-28 주식회사 지엘비젼 조명장치
CN107907309A (zh) * 2017-11-24 2018-04-13 山西高科华烨电子集团有限公司 一种用2m积分球量测灯珠PPF的方法
US11217725B2 (en) * 2018-02-26 2022-01-04 Biological Innovation And Optimization Systems, Llc Light emitting apparatus with melanopic emission spectrum
JP7185126B2 (ja) * 2018-03-14 2022-12-07 日亜化学工業株式会社 照明装置及び植物栽培方法
WO2019183717A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 The Royal Institution For The Advancement Of Learning / Mcgill University Method of growing a plant having at least one light absorbing pigment
EP3784021B1 (en) * 2018-04-26 2023-08-30 Signify Holding B.V. Bolting control using light with high level of far red
US10764981B2 (en) 2018-08-10 2020-09-01 Rosstech, Inc Tunable LED light array for horticulture
US11125405B2 (en) * 2018-08-10 2021-09-21 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source for plant cultivation and plant cultivation device
US11129429B2 (en) * 2018-08-21 2021-09-28 Lumia Group, LLC Textile materials with spontaneous emission and methods of UV protection, shading, warming, and other applications using same
US10322297B1 (en) 2018-08-21 2019-06-18 Lumia Group, LLC Electrically passive low-level light therapy system and methods incorporating same
CN111200051B (zh) * 2018-11-16 2021-08-17 佛山市国星光电股份有限公司 照明设备
US11419278B2 (en) * 2018-11-22 2022-08-23 HANGZHOU HANHUl OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. LED light source for supplemental lighting for plants and lamp with light source
KR102194453B1 (ko) * 2018-12-06 2020-12-23 경북대학교 산학협력단 전색체 led 파장 변환에 따른 식물생장을 증진하는 방법
CN109863902A (zh) * 2018-12-12 2019-06-11 福建省中科生物股份有限公司 促进植物生长的光照方法和植物灯及其应用
US10440900B1 (en) 2019-01-22 2019-10-15 Calyx Cultivation Tech. Corp. Grow light with adjustable height and emission spectrum
EP3685656A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-29 Merck Patent GmbH System for controlling a light-dependent condition of an organism and method of determining a configuration of the system
CN109644721A (zh) * 2019-02-15 2019-04-19 福建省中科生物股份有限公司 一种室内栽培植物的光源
US11477945B2 (en) 2019-03-13 2022-10-25 Current Lighting Solutions, Llc Horticulture lighting device
JP7561756B2 (ja) 2019-03-22 2024-10-04 ベーアーエスエフ・エスエー 植物の栽培方法
CN115046146B (zh) * 2019-03-28 2023-05-23 厦门三安光电有限公司 一种照明器材
US11304376B2 (en) 2019-05-20 2022-04-19 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light source for plant cultivation
US11402089B2 (en) 2019-06-06 2022-08-02 Abundant Lighting Technology, Llc LED growth light
JP7431438B2 (ja) 2020-02-07 2024-02-15 国立大学法人宇都宮大学 緑色葉物野菜の葉の厚さ及び大きさの制御方法
US11499707B2 (en) 2020-04-13 2022-11-15 Calyxpure, Inc. Light fixture having a fan and ultraviolet sterilization functionality
WO2021228732A1 (en) * 2020-05-13 2021-11-18 Merck Patent Gmbh Agricultural medium and agricultural composition comprising phosphorescent material
US11812708B2 (en) * 2020-06-25 2023-11-14 Mobile Lighting Rig As Lighting system and a method for improving growth conditions for plants
KR20220029528A (ko) * 2020-08-31 2022-03-08 에스엘 주식회사 발광 모듈 및 이를 포함하는 차량용 램프
KR102604933B1 (ko) 2020-09-17 2023-11-21 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 식물생장조명장치
CN112856340A (zh) * 2021-01-14 2021-05-28 珠海美光原科技股份有限公司 西红柿种植led光源光谱配方及led光源模组
US11759540B2 (en) 2021-05-11 2023-09-19 Calyxpure, Inc. Portable disinfection unit
WO2023023542A1 (en) * 2021-08-17 2023-02-23 Upward Enterprises Inc. Method for improving yield and height of short-cycle leafy greens using far-red light
US11547063B1 (en) * 2022-05-18 2023-01-10 Creeled, Inc. Light-emitting devices for horticulture applications
CN115623932A (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 深圳市富尔顿照明科技有限公司 一种植物的全光谱光照方法以及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002281830A (ja) * 2001-03-26 2002-10-02 Techno Network Shikoku Co Ltd 植物栽培用光源、植物栽培方法および植物栽培用容器
EP2025220A1 (en) * 2007-08-15 2009-02-18 Lemnis Lighting Patent Holding B.V. LED lighting device for growing plants

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3544482A (en) 1968-03-15 1970-12-01 Sylvania Electric Prod Europium and manganese activated alkaline earth silicate phosphors
US4055781A (en) * 1974-09-09 1977-10-25 Gte Sylvania Incorporated Special purpose fluorescent lamp
DE3140897A1 (de) * 1981-10-15 1983-04-28 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur nutzbarmachung von licht der wellenlaengen 470 bis 600 nm fuer die fotosynthese
US5012609A (en) * 1988-12-12 1991-05-07 Automated Agriculture Associates, Inc. Method and apparatus for irradiation of plants using optoelectronic devices
JPH08103167A (ja) 1994-10-05 1996-04-23 Kensei Okamoto 植物栽培用光源
WO2000019546A1 (en) * 1998-09-28 2000-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system
US6686691B1 (en) * 1999-09-27 2004-02-03 Lumileds Lighting, U.S., Llc Tri-color, white light LED lamps
JP4388664B2 (ja) 2000-03-31 2009-12-24 三菱電機株式会社 植物照明装置
JP2002027831A (ja) 2000-05-11 2002-01-29 Kansai Tlo Kk 植物育成用ｌｅｄ光源
JPWO2002067660A1 (ja) * 2001-02-28 2004-09-24 シーシーエス株式会社 植物の栽培方法及び植物の栽培用照明装置
US6554450B2 (en) * 2001-04-19 2003-04-29 Wei Fang Artificial lighting apparatus for young plants using light emitting diodes as light source
JP2004000093A (ja) 2002-05-31 2004-01-08 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置および照明装置
JP4461693B2 (ja) * 2002-07-31 2010-05-12 パナソニック電工株式会社 照明器具
JP4274843B2 (ja) * 2003-04-21 2009-06-10 シャープ株式会社 Ｌｅｄデバイスおよびそれを用いた携帯電話機器、デジタルカメラおよびｌｃｄ表示装置
US6921182B2 (en) * 2003-05-13 2005-07-26 Solaroasis Efficient LED lamp for enhancing commercial and home plant growth
WO2005022030A2 (en) 2003-08-29 2005-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Color-mixing lighting system
TW200512949A (en) * 2003-09-17 2005-04-01 Nanya Plastics Corp A method to provide emission of white color light by the principle of secondary excitation and its product
TWI250664B (en) * 2004-01-30 2006-03-01 South Epitaxy Corp White light LED
JP3931239B2 (ja) * 2004-02-18 2007-06-13 独立行政法人物質・材料研究機構 発光素子及び照明器具
US7250715B2 (en) * 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
JP4414821B2 (ja) * 2004-06-25 2010-02-10 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 蛍光体並びに光源およびｌｅｄ
US20060006820A1 (en) 2004-07-07 2006-01-12 Roseman Douglas L Horticultural lighting system
JP4521227B2 (ja) 2004-07-14 2010-08-11 株式会社東芝 窒素を含有する蛍光体の製造方法
KR101199260B1 (ko) * 2004-12-06 2012-11-09 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 소형 컬러 가변 광원으로서의 단일 칩 ｌｅｄ
EP1824944A2 (en) * 2004-12-07 2007-08-29 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Illumination system comprising a radiation source and a luminescent material
JP5080723B2 (ja) * 2005-02-22 2012-11-21 シャープ株式会社 半導体発光装置
WO2006095285A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-14 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Illumination system comprising a radiation source and a fluorescent material
KR100799839B1 (ko) * 2005-03-30 2008-01-31 삼성전기주식회사 파장변환용 형광체 혼합물과 이를 이용한 백색 발광장치
EP2402052B1 (en) * 2005-06-02 2019-03-06 Olympus Corporation Balloon catheter
JP2009510230A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 固体照明用途のニトリドおよびオキシニトリドセリウム系蛍光体材料
US8906262B2 (en) * 2005-12-02 2014-12-09 Lightscape Materials, Inc. Metal silicate halide phosphors and LED lighting devices using the same
JP2007188799A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
NL1031185C2 (nl) 2006-02-17 2007-09-03 Lemnis Lighting Ip Gmbh Verlichtingsinrichting en verlichtingssysteem voor het bevorderen van plantengroei en werkwijze voor het vervaardigen en bedrijven van een verlichtingsinrichting.
CN101405385A (zh) * 2006-02-21 2009-04-08 亚利桑那州立大学董事会，代表亚利桑那州立大学法人团体利益 光生物反应器及其用途
KR100875443B1 (ko) * 2006-03-31 2008-12-23 서울반도체 주식회사 발광 장치
US20080173886A1 (en) * 2006-05-11 2008-07-24 Evident Technologies, Inc. Solid state lighting devices comprising quantum dots
JP4911578B2 (ja) * 2006-06-06 2012-04-04 シャープ株式会社 酸窒化物蛍光体および発光装置
EP2056364A4 (en) 2006-08-11 2013-07-24 Mitsubishi Chem Corp LIGHTING APPARATUS
KR101497104B1 (ko) * 2006-10-03 2015-02-27 라이트스케이프 머티어리얼스, 인코포레이티드 금속 실리케이트 할라이드 형광체 및 이를 이용한 ｌｅｄ 조명 디바이스
EP2095017A1 (en) 2006-12-20 2009-09-02 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Illuminating device
JP4840776B2 (ja) * 2007-01-25 2011-12-21 独立行政法人物質・材料研究機構 色変換器、これを用いた植物育成装置及び植物育成方法
KR101396588B1 (ko) * 2007-03-19 2014-05-20 서울반도체 주식회사 다양한 색온도를 갖는 발광 장치
JP2008258356A (ja) † 2007-04-04 2008-10-23 Sharp Corp 照明光源とそれを備える照明装置
WO2008137977A1 (en) * 2007-05-08 2008-11-13 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Lighting device and lighting method
JP2008283155A (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 Sharp Corp 発光装置、照明機器および液晶表示装置
US20080302004A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Lin Yu-Ho Multifunction plant cultivation led able to control the growing speed of plants
WO2009000282A1 (en) 2007-06-22 2008-12-31 Lioris B.V. High voltage led lighting system
DE202007019100U1 (de) * 2007-09-12 2010-09-02 Lumitech Produktion Und Entwicklung Gmbh LED-Modul, LED-Leuchtmittel und LED-Leuchte für die energieeffiziente Wiedergabe von weißem Licht
EP2203938A1 (en) * 2007-10-26 2010-07-07 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Illumination device having one or more lumiphors, and methods of fabricating same
JP4670108B2 (ja) * 2007-11-23 2011-04-13 地方独立行政法人山口県産業技術センター 光合成抑制光源及びそれを用いた照明装置
WO2009081320A1 (en) † 2007-12-19 2009-07-02 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Red emitting sia1on-based material
CN201129692Y (zh) * 2007-12-25 2008-10-08 浙江林学院 用于室内光合作用的发光二极管组合灯
US20090231832A1 (en) * 2008-03-15 2009-09-17 Arturas Zukauskas Solid-state lamps with complete conversion in phosphors for rendering an enhanced number of colors
DK2278870T3 (en) 2008-05-22 2018-11-19 Fionia Lighting Aps METHOD AND APPARATUS FOR USING LIGHT-EMITTING DIODES IN A GREENHOUSE ENVIRONMENT
CN201228867Y (zh) 2008-06-06 2009-04-29 宁波永丰园林绿化建设有限公司 Led半导体植物补光灯
CN101661864B (zh) * 2008-08-27 2011-05-18 梁朝巍 智能型杀虫灯
LT5688B (lt) 2008-11-07 2010-09-27 Uab "Hortiled" Konversijos fosfore šviesos diodas, skirtas augalų fotomorfogeneziniams poreikiams tenkinti
CN101496490B (zh) * 2009-03-17 2011-07-06 廖永和 光纳米农用薄膜及其制备方法
WO2011016521A1 (ja) * 2009-08-07 2011-02-10 昭和電工株式会社 植物育成用の多色発光ダイオードランプ、照明装置および植物育成方法
FI20095967A (fi) 2009-09-18 2011-03-19 Valoya Oy Valaisinsovitelma
JP2011155948A (ja) 2010-02-03 2011-08-18 Seiwa Electric Mfg Co Ltd 植物育成用発光装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002281830A (ja) * 2001-03-26 2002-10-02 Techno Network Shikoku Co Ltd 植物栽培用光源、植物栽培方法および植物栽培用容器
EP2025220A1 (en) * 2007-08-15 2009-02-18 Lemnis Lighting Patent Holding B.V. LED lighting device for growing plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695812C1 (ru) * 2018-06-18 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Светодиодный фитооблучатель для выращивания томата

Also Published As

Publication number Publication date
PT2963333T (pt) 2019-02-04
ES2707148T5 (es) 2023-05-24
US20210386025A1 (en) 2021-12-16
US8549787B2 (en) 2013-10-08
EP2478285A2 (en) 2012-07-25
US10485183B2 (en) 2019-11-26
CA3003994A1 (en) 2011-03-24
AU2010297160B2 (en) 2015-05-07
US20170071135A1 (en) 2017-03-16
HK1170795A1 (en) 2013-03-08
EP2963333A2 (en) 2016-01-06
EP2963333B1 (en) 2018-12-05
US11089737B2 (en) 2021-08-17
CN107047093A (zh) 2017-08-18
US20200045892A1 (en) 2020-02-13
WO2011033177A2 (en) 2011-03-24
US20130318869A1 (en) 2013-12-05
FI20095967A (fi) 2011-03-19
US8850743B2 (en) 2014-10-07
US9516818B2 (en) 2016-12-13
DK2478285T3 (en) 2015-05-11
RU2012113409A (ru) 2013-10-27
EP3511605A1 (en) 2019-07-17
EP2963333A3 (en) 2016-03-30
CA2767905C (en) 2018-06-19
CA3187493A1 (en) 2011-03-24
CN107047093B (zh) 2020-12-18
DE10774243T1 (de) 2012-11-08
WO2011033177A3 (en) 2011-12-22
DK2963333T3 (en) 2019-02-18
AU2010297160A1 (en) 2012-02-09
ES2537384T3 (es) 2015-06-08
SG178825A1 (en) 2012-04-27
ES2707148T3 (es) 2019-04-02
WO2011033177A4 (en) 2012-02-16
EP2478285B1 (en) 2015-04-22
JP2013505009A (ja) 2013-02-14
CN102597602A (zh) 2012-07-18
CN102597602B (zh) 2017-04-12
CN112628619A (zh) 2021-04-09
DE10774243T8 (de) 2013-04-25
JP2017123872A (ja) 2017-07-20
US20120159845A1 (en) 2012-06-28
FI20095967A0 (fi) 2009-09-18
CA3003994C (en) 2020-01-07
JP6534695B2 (ja) 2019-06-26
AU2015203695A1 (en) 2015-08-06
DK2963333T4 (da) 2023-03-13
HUE042096T2 (hu) 2019-06-28
SG10201408102SA (en) 2015-01-29
CA3062755C (en) 2023-03-07
KR101783368B1 (ko) 2017-10-10
EP2963333B2 (en) 2023-01-04
JP5714589B2 (ja) 2015-05-07
AU2015203695B2 (en) 2017-03-02
US20100259190A1 (en) 2010-10-14
KR20120088662A (ko) 2012-08-08
CA3062755A1 (en) 2011-03-24
JP2015109870A (ja) 2015-06-18
CA2767905A1 (en) 2011-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2543979C2 (ru) Осветительный прибор
TWI617044B (zh) 植物照明設備和用於暗生長箱的方法