TW201240159A - Method and means for enhancing greenhouse lights - Google Patents

Method and means for enhancing greenhouse lights Download PDF

Info

Publication number
TW201240159A
TW201240159A TW101104866A TW101104866A TW201240159A TW 201240159 A TW201240159 A TW 201240159A TW 101104866 A TW101104866 A TW 101104866A TW 101104866 A TW101104866 A TW 101104866A TW 201240159 A TW201240159 A TW 201240159A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
led
wavelength
quantum dots
plant
Prior art date
Application number
TW101104866A
Other languages
English (en)
Inventor
Lars Aikala
Ilkka Kivimaeki
Original Assignee
Valoya Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valoya Oy filed Critical Valoya Oy
Publication of TW201240159A publication Critical patent/TW201240159A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/02Semiconductor 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
    • H01L33/04Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/02Semiconductor 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
    • H01L33/04Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Greenhouses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

201240159 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種產生供植物栽培用之人造光之改良 方法更特疋吕之’本發明係關於—種具有半導體光發射 溶液之照明裝s ’該半導體光發射溶液具有波長上轉換特 徵且適用於溫室環境中植物栽培。 【先前技術】 僅約50%到達地面之輻射為光合作用有效輻射 (PAR)。PAR被視為包含介於電磁波譜3〇〇 nm與8〇〇打爪 之間的波長範圍。光合作用連同光週期性、向光性及光形 態形成為與輻射與植物之間相互作用有關之四個代表性過 程。以下表達式展示光合作用之簡化的化學方程式: 0H20 + 0C02(+ 光子能)4 c6H1206+ 6 02。 圖1A中呈現最常見光合及光形態形成感光器(諸如葉 綠素曱(chlorophyll a)、葉綠素乙(chlorophyll b)及沒 胡蘿蔔素(betacarotene)以及植物色素(phytochrome)之 兩種可互相轉換之形式(Pfr及Pr ))之典型吸收光譜。 與光合作用相反,光形態形成反應可以極低之光量達 成。不同類型之光合及光形態形成感光器可分為至少三組 已知光系統:光合、植物色素及隱花色素(cryptochrome ) 或藍/UV-A (紫外線A)。 在光合光系統中,存在之色素為葉綠素及類胡蘿蔔素 201240159 (carotenoid )。葉綠素位於處於植物葉葉肉細胞中之葉綠 體之層狀體中。輻射之數量或能量為最顯著態樣,因為彼 等色素之活性與光採集緊密有關。葉綠素之兩個最主要的 吸收峰分別位於625 nm至675 nm及425 nm至475 nm之 紅區及藍區中。另外,亦存在近uv區(30〇11111至4〇〇nm) 及遠紅外區( 700 nm至800 nm)處之其他局部峰。類胡蘿 «素(諸如葉黃素(xanthophyll)及胡蘿蔔素)位於植物細 胞上之有色體質體細胞器中且主要在藍區中吸收。 植物色素光系統包括植物色素之兩種可互相轉換的形 式Pr及Pfr,其分別在66〇 nm下紅光及73〇 nm下遠紅外 光中具有其敏感峰。由植物色素介導之光形態形成反應通 常與經由紅光(R) /遠紅外光(FR)比率(r/fr)感測光 品質有關。植物色素之重要性可藉由其所涉及之不同生理 性反應(諸如展葉、相鄰感知(neighb〇ur percepti〇n )、避 陰、莖伸長、種子發芽及成花誘導)來評估。儘管避陰反 應通常由植物色素經感測R/FR比率來控制,然而藍光及 PAR程度亦與相關適應性形態反應有關。 及LJ V A (备、外線a )敏感性感光器可見於隱花色素 光系統。吸收藍光之色素包括隱花色素及向光素 (phot〇tr〇pin)。其涉及數種不同任務,諸如監測光之品質、 數量、方向及週期性。藍及UV-A敏感性感光器之不同群組 "導重要形嘘學反應',諸如内在周律、器官定向、莖伸長 及氣::放、,"、展葉、根生長及向光性。向光素調節 色素含1以及光合器官及細胞器之定位以便優化光採集及 201240159 光抑制。如同曝露於連續遠紅外輻射一樣,藍光亦經由介 導隱花色素感光器促進開花。此外,藍光敏感性感光器(例 如黃素(flavin )及類胡蘿蔔素)亦對近紫外線輻射敏感, 其中在約370 nm下可發現局部敏感峰。 隱花色素不僅為所有植物物種所共有。隱花色素介導 多種光反應,包括導致開花植物(諸如芥菜屬(Arabid〇psis)) 中之晝夜節律。儘管低於300 nm波長之輻射可對分子之化 學鍵及DNA結構高度有害’然而植物亦吸收此區域内之輻 射。PAR區域内之輻射品質可能對降低uv輻射之破壞作用 較為重要。此等感光器被研究最多且因此已相當熟知其在 控制光合作用及生長方面之作用。然而,有證據表明存在 其他感光器,其活性可能在介導植物重要生理性反應方面 具有重要作用。另外,並不充分瞭解感受器之某些群组之 間之相互作用以及相互依賴性。 許多植物可藉助於溫室栽培利用人造光在與其天然生 境不同之地理位置中生县。6 7 ^ i 丁王负。自Zukauskas等人之w〇 2010/053341 A1中已知發央-搞雕〆Ttrr4、—r 丄 %尤—極胆(LED )可與磷光體轉換 一起使用以滿足植物之一此朵拟能 ' . ^ 二九形態形成需要。磷光體轉換 運作以致存在發射短波長的諸如 戈之光,其接近於吸收 及再發射較長波長之輻射的磷光 J π尤髖組为。由此,可調諧眧 明裝置之聚集體發射光譜,以# … M便楗供至植物之光子允許植 物以特定方式生長,你丨士、,龙g 滿足某些形態學目的(諸如莖高 度)。此處引用此文獻作為參考。 "'问 發光二極體(led)日漸並月r ^ 斩曰及。LED所用之特有新結構 6 201240159 為里u亦即激子受限於全部三個空間維度之半導體。 在論述包含量子點之多量子井結構(MQW )之WO 2009/048425中已建議使用量子點以捨棄磷光體。根據此公 開案MQW、’。構可用來製造基於無磷光體紅色及白色氮化 物之LED。此處亦引用此文獻作為參考。 先引技術有大量缺點。先前技術[ED及墙光體配置不 允卉對發射光4進行足夠高的解析調諧。先前技術Mq w及 S子點照明裝置主要關注於替代對園藝家鮮有幫助之不利 結構特徵(諸如磷)。 十分明顯地’需要不僅僅替代不期望之技術特徵(亦 即亦增強栽培生產力)之更複雜的植物照明技術。 【發明内容】 所研究之本發明係針對一種以量子點有效上轉換L E D 發射來產生供植物栽培用之最佳化光譜的系統及方法。 本發明之另一目標為提供一種以量子點有效上轉換 LED發射來產生用於溫室環境中之植物栽培的最佳化光譜 的系統及方法,在溫室環境中需要以本發明人造光補充過 遽、之日光。 在本發明之一個態樣中,量子侷限以量子點之形式實 現(亦即侷限於全部三個空間維度令)或實際上以複數個 量子點之形式實現。除使用量子點之外,量子線(2-D空間 侷限)及量子井(1-D空間侷限)在一些具體實例中可用於 例如藉由替代來自該等具體實例之一或多個量子點來實施 本發明。 201240159 根據本發明之一個態樣,至少一個習知led經配置以 ’’、、月不同尺寸之量子點。纟量子點中,尺寸與發射能量負 相關,亦即較小量子點發射較高能量。量子點經配置以吸 收由LED發射之光子,且隨後再發射較長波長之光子。在 本發明之一個態樣中,量子點之尺寸分佈經選擇以便其與 LED起產生聚集體發射光譜,對以由該led及量子點系且 合發射之人造光培養之植物產生有利光形態形成效應。 本發明之一目的為消除與此項技術有關之至少一部分 問題且提供-種以組合形式使用LED及量子點作為該等 L E D之上轉換器來促進植物生長的新穎方式。 本發明之第一目標為提供一種光合作用過程充分響應 之基於單一光發射源之LED及量子點裝置。 ‘ 本發明之第二目標為提供一種基於光合作用光子通量 (PPF )經優化之LED及量子點里 *且、711/皿至栽培的眧 明器具。 不赞听之第 工/入里卞點裝置 提供300 nm至800 nm .、念|益阁咖Λ , nm波長軏圍内之至少兩個發射峰」 射峰中至少一者具有 ο王夕nm或50 nm以上夕生. (FWHM)。 牛 r 本發明之第四目桓盔怛版 _ „ ^知為如供一種基於LED及量子 室栽培照明器具,其中土搞政l β — 、T兩種發射頻率(300 nm至5〇〇 60〇11111至80〇11111)之路舢2全你匕丄 〇, 务射強度比在10,_小時操 小不到20%。 Λ f 本發明之第五目栲盔坦似 ^ 铋為k供一種技術溶液,其與由· 8 201240159 栽培中通常所用之習知高壓鈉燈或LED燈所獲得者相比提 供較好的每瓦特PPF值(亦即ppF相對於所用功率瓦特 數),且因此為溫室栽培過程及其中所用之人工照明提供 能量有效光源。 本發明之第六目標為提供一種單一光發射源其中在 300 nm至500 nm頻率之發射由半導體LED晶片產生且在 600 〇〇1至80〇nm頻率之發射使用上轉換量子點晶片產生。 本發明者已發現例如黃瓜及萵苣植物在用包括遠紅外光 (700 nm至8 00 nm )之本發明園藝光照明時達到較大長度 及/或質量。 本發明之第七目標為提供一種單一光發射源,其中在 300 nm至500 nm頻率之發射由半導體LED晶片產生且在 600 nm至800 nm頻率之發射使用量子點晶片產生,該量子 點晶片部分由光發射電流驅動或完全以該LED晶片之波長 上轉換器形式操作。藉由使用鄰近LED晶片發射源之一或 夕個波長上轉換量子點來獲得用於產生6 〇 〇 n m至8 0 0 n m 輻射之波長上轉換。 在此申请案中’ 「上轉換(Up-conversi〇n )」被視為使 入射吸收光之波長變為較長波長之發射光。 本發明之第八目標為提供半導體LED晶片輻射之400 nm至5 00 nm、60 0 nm至8 00 nm或兩種頻率範圍部分或完 王波長上轉換’該晶片在3 〇 〇 n m至5 0 0 n m範圍之發射範 圍下發射。波長上轉換藉由使用有機、無機或兩種類型材 料組合之量子點來實現。 201240159 用之奈米尺寸顆粒 用之分子樣材料來 本發明之第九目標為使用供上轉換 材料來提供波長上轉換。 本發明之第十目標為使用供上轉換 提供波長上轉換。 本發明之第十一 結至提供波長上轉換 上轉換。 目標為使用上轉換材料以共價方式鍵 之聚合物基f之聚合材料來提供波長 本發明之第十二目標為提供一種基於led及量子點之 照明器具,其中光譜帶500 _至6〇〇謂受抑制。在此受 抑制譜帶中’幾乎無發射或完全無發射,或在任何情況下 比相鄰譜帶400請至5〇〇 _、600 nm至700 _中任一者 中發射少。㈣可根據本發明藉由在譜帶4〇〇_至5〇〇謂 中無任何或僅少量原發射且藉由確保任何上轉換均引起使 波長偏移超出_ nm之波長偏移來達成。通常已知綠色植 勿…、法利用綠光(5〇〇 nm i 6GG nm )輕射以及相鄰譜帶中 之轄射’ ®為此輻射僅自植物反射而非被吸收用於光合轉 換。 ,本^明之第十三目標為提供一種基於LED及量子點之 ’’’、月器具,其藉由提供所需遠紅外光使植物之合成代謝生 長最大化’而其使自植物栽培觀點來看為浪費能量之輻射 ’亲光最小化。在本發明一個態樣中,此目標利用藍色lED 光發射體與波長上轉換量子點裝置一起來實現,該波長上 轉換置子點裝置將-部分發射之藍光(300 nm至500 nm ) 上轉換為&廣紅光光譜分量(600 nm至800 nm ),該較廣 10 201240159 紅光光譜分量具有遠紅外組分’但省去及/或最小化綠色细 分(500 nm 至 600 nm )。 本發明提供適用於溫室栽培之LED及量子點及相關照 明器具。根據本發明,LED &量子點均具有特定發射頻率 模式’即其具有至少兩種光譜特性;—種特性為發射峰具 有至少50 nm或50 nm以上之半高寬且具有在6〇〇 至7⑻ 謂範圍内之峰值波長,且第二光譜特性具有· _範圍 以下之峰值波長。LED〗量子點之發射峰與植物光合作用 響應光譜充分匹配’且因此尤其適用於高效人工照明。 以針對該受影響之光形態形成變數使發射光譜最優化 之LED及里子點尺寸分佈產生本發明之某些或所有前述優 點’該受影響的光形態形成變數可為以下生物參數中的任 :者:不同時間點或採收成熟度之植物的重量 '葉數、根 質量、莖高度、化學組成(諸如維生素、礦物質,及/或營 養分含量及/或濃度)。 士包含LED之用於植物栽培之照明裝置係根據本發明且 其特徵在於該照明裝置包含複數個經配置以將LED光上轉 換為較長波長之不同尺寸的量子點。 一用於植物栽培之照明方法係根據本發明且包含以至少 個led照明植物及量子點之步驟且其特徵在於: _光由複數個不同尺寸之量子點所吸收, -光由複數個不同尺寸之量子點在比所吸收之輻射長 之波長下發射。 用於植物栽培之照明方法係根據本發明且包含以下步 201240159
-用至少一個LED照明至少 寸之量子點, 個植物及複數個 不同尺 -光由該等複數個不 -光由該等複數個不 射長之波長下發射。 同尺寸之量子點所吸收, 同尺寸之量子點在比所 吸收之賴 溫室及/或生長箱照明裝置俏舻 ^ 1係根據本發明且其特徵在於 §玄照明裝置包含至少一個量子@ 、 里于點及至少—個LED。 少一個量子點及 園藝照明器具係根據本發明且包含 至少一個具有以下特性之LED : Ο包括在6〇〇_至7()()_波長範圍内之峰且經配置 員不出至少50〇爪或50nm以上之半高寬的第—光譜特性; b)具有最大50 nm半高甯且妳财苗, 门見立經配置顯不出在440 nm 至500 nm範圍内之峰值波長的第二光譜特性,及 Ο在6〇〇請至__頻率之所有或部分發射係利用 至少-個量子點對LED晶m射功率進行全部或部 上轉換來產生。 口 73 園藝照明器具係根據本發明且包含具有如下特性 、 少一個LED及至少一個經配置以上轉換夾 锊侠木自该LED之發射 輻射的量子點: a )包括在000 nm至7〇〇 nm波長範圍内之聲且經配置 顯示出至少50 nm或50 nm以上之半高寬的第—光譜特性; b )具有最大50 nm半高寬且經配置顯示出 山仕44U nm 至500 nm範圍内之峰值波長的第二光譜特性,及 12 201240159 c)在500 〇„1至60〇11111波長之至少一部分或全 經配置以最小化及/或省去及/或減少至低於4〇〇 _。至二 _譜帶中之強度且低於__至7⑽_譜帶中之強户 =段中任-段之照明裝置或器具之用途係根據:發 月,3亥用途在於為至少—個植物提供光,胃至少— 在環境光中或在以該照明裝置或器具作為獨單光源之—腔 二:似地’前五段之增進植物生長之方法係根據:發 光心至:一個照明裝置或器具向至少-個植物發射 作為二Γ 一個植物在環境光中或在以該照明裝置或器具 作為獨早光源之暗腔室中。 一種園藝光之發光組件,其包含: -發光二極體(LED)半導體晶片;及 Y沈積在直接鄰近該LED晶片之光波長上轉換量子點; 該組件能夠發射兩種特性光發射峰,且 . 配晋在:° _至600 nm波長之至少一部分或全部發射經 =最小化及/或省去及/或減少至低於4。。_至50。請 5曰、:之強度且低於60“m至700 _譜帶中之強度。 前述段落之發丼έ且杜夕田、公% & & , 於為至少-個植物本發明,途在 在_ Λ 物在環境光中或 -飞為具作為獨早光源之暗腔室中。類似 進t物生長之方法係根據本發明’其中至少一個前 光組件向至少一個植物發射光,該至少一個植 ;%境先辛或在以該照明裝置或器具作為獨單光源之暗 201240159 …本發明之基於LED發射體及量子點上轉換器之實施允 2對發射光譜進行極精細的光譜調諧’且因此允許極佳能 里效率及依賴人造光之植物栽培中的改良光形態形成控 制。此優勢在使用僅用於上轉換之極精細分佈量子點時: 至更顯著,因為由其提供之光譜調譜優於習知LED。另外, 收穫物之品質經本發明之照明裝置顯著改良且由此帶來與 暗生長箱或環境光極有限之箱中之栽培有關的多種優勢. 首先,植物可更接近於消費場所生長,例如在大城市之住 宅地下室中,從而消除運輸成本。其次,植物可在傳統上 不可能發生農業生產之地形中生長,例如夏季熱沙漠條 件。第三,由於植物之品質經改良,故個別植物之間的一 致性亦經改良,其使收穫更容易。此係因為存在較少不合 ::個體且基於機器視覺之收穫設備可在植物具有—致品 貝、尺寸及顏色時較好地將其識別。第四,植物之性質可 以文控方式改變,因為幾乎所有的生長參數均在控制中, 其在栽培花及觀賞植物時尤其有利。第五,植物之每日恆 5光子劑量有助於營養素之投與,因為營養素劑量可維持 4相同《第六’在極熱及陽光充足地形中’植物可在反 射日光之暗的不透明生長箱中生長。本發明之人工照明中 所耗用能量與空氣調節或冷卻日光下植物所消耗之能量相 比少得多。 應注意暗腔室被視為具有零或較低量日光及/或環境光 ^無發射光子之本發明人造光源之光約束空間,但該腔室 可為任何尺寸,顯微級微小、花盆尺寸、1 Om2住宅/商業地 14 201240159 下室、運輸貨櫃、足球場尺寸(例如足球運動場之地下室) 二0層摩天樓(其中充足蔬菜生長在-或多層供整個城 帀用)。 此外且參照前述產生優勢之具體實例’認為本發明之 :佳模式為具有藍色LED及上轉換二元合金量子點之照明 裝置,該等量子點利用膠體法製備以產生量子點尺寸分 佈’產生與光合作用有效輕射(PAR)光譜類似的發射光错 但。玄發射光譜省去黃綠光(500 nm纟6〇〇 _)或在黃綠光 (500 nm至600 nm)中提供極低強度且包含遠紅外光7㈧ nm至800 nm譜帶中之高強度光譜特徵。 【實施方式】 圖1展示包含複數個不同尺寸之量子點丨1〇、12〇、丨3()、 140、150及160之照明裝置1〇〇。量子點之尺寸分佈包含 在2 nm至200 nm範圍内之不同尺寸的量子點,亦即量子 點1丨〇典型地具有200 nm之直徑且量子點16〇具有約2门⑺ 的直徑。照明裝置典型地亦包含LED丨〇丨,其較佳為藍色或 具有一些其他較短波長。 隨著LED 1 〇 1發光,一些發射之光子為量子點n 〇、 120、丨30、140、150及160所吸收。隨著光子被吸收,量 子點I 10、120、130、140、150及160中之電子被激發至 較高能態。隨後,此等電子藉由發射能量等於該等較高能 ‘悲與較低此悲之間差值之一或多個光子來自較高能態弛豫 至較低能態。 在一些具體實例中’量子點丨5〇、i 60經配置以透射在 201240159 250 nm至400 nm範圍内之uv/藍光或經澈底移除,量子點 140及丨30經配置以透射4〇〇 nm至600 nm綠光及/或黃光 或經澈底移除’且量子點12〇經配置以透射6〇〇 nm至700 n m、,工光’且里子點1 1 〇經配置以透射在7 〇 〇 〇 m至8 0 0 n m 谱帶中的遠紅外光。 在一些具體實例中,改變特定尺寸之量子點n 0、1 20、 1 30、1 40、1 50及1 60之相對發射強度及數目以產生與光合 作用有效輻射(PAR )光譜類似及/或相同之與[ED 1 0丨發 射光譜合併的聚集體發射光f普。甚至更佳地,該類似於p A R 之發射光譜省去黃綠光(500 nm至600 nm )或在黃綠光(500 nm至600 nm )中提供極低強度且包含在遠紅外光7〇〇 nm 至800 nm譜帶中之高強度光譜特徵。 在一些具體實例中,全部或一些量子點1丨〇、120、130、 140、150及160典型地由以下合金中之任一者製成:祕化 錄、硫化編、钟化銦、破化銦及/或硫砸化録。 應注意’在更詳細描述之具體實例中,選擇至少一個 該量子點丨丨0、120、130、140、150及/或丨60之尺寸以便 該量子點於在植物中具有特定光形態形成效應之譜帶中產 生光子發射。在本發明之一些具體實例中,該受影響之光 形態形成變數可為以下生物參數中之任一者:不同時間點 或採收成熟度的植物的重量、葉數、根質量、莖高度、化 學組成(諸如維生素、礦物質,及/或營養分含量及/或濃 度)。 在一些具體實例中,至少一個該量子點丨1 〇、1 2 0、丨3 0、 16 201240159 140、150 及 / 或 ία 错由膠體合成法製得。在膠體合成 膠狀半導體夸半a ^/ί: τ 1 “ Β曰體係自溶解於溶液中之前驅體化合 成,更像傳統化學製鞀趿駚旦2 人 〇 I耘膠體1子點之合成典型地係基於 由如驅物、有樓兴二、 1面活性劑及溶劑組成之三成分系。將反 應介質加埶至足糾一 ^ 體。一 、%溫/前驅物以化學方式轉化成單 ^到足夠高的過飽和程度,奈米晶體生即 以成核過程開妒。户iL «®玍長即 产為石t 一 —二具體實例中’生長過程期間之溫 “在“米晶體生長之最佳條件的關 典型地足夠高至允畔爲工—人 /孤度 士 允5午原子在合成過程期間重排及退火,同 足夠低至促進晶I* *且 5 曰曰體生長。在一些具體實例中, 生長期間受到栌制夕£ ,丁、木日日月旦 才制之另一關鍵因素為單體濃度。 不米日日之生長過程可以兩種不同方 述為「聚焦(f〇cusing)」及「今隹id f 較古星蝴,曾电 g J」及月丈焦(def〇cuslng )」。在 ^ .. '、(不米晶體既不生長亦不縮減
t尺寸)相對較]、,ξ| 4p拙T 引起幾乎所有顆粒之生長。在此方式 車乂小顆粒比較大顆粒生長 a ^ α 贫权Κ 因為較大晶體與較小 曰日體相比需要較多原 ^ 生長,且此引起尺寸分佈之「聚 …、」以得到幾乎單分勒之& I#,t ^ #. "。尺寸聚焦典型地在保持單 丑展度使仔存在之平均夺半曰雕 拄屏yg 卡曰日體尺寸始終略大於臨界尺寸 當單體漠度在生長期間耗盡時,臨界尺 、二而之「平均尺寸,且分佈因奥氏熟化一 nPenmg)而「散焦」。 存在產生許多不同半導體 點係由二元合金製成,^體之勝體法。本發明之典型的 u σ孟灰成,s者如砸仆钾 化知硫化鎘、砷化銦及鱗 17 201240159 化銦。不㉟’在本發明之—些具體實例中,點亦可由三元 合金製成’諸如硫硒化鎘。此等量子點在量子點體積内可 含有低至100 1 1〇〇,〇〇〇個原子,具有丨〇至5〇個原子的直 徑。此相當於約2奈米至】〇奈米。 $據本發明利用膠體合成法之不同方法或其他方法來 產生量子點之不同群體,且隨後將料群體與—或多個⑽ 組合’得到提供較佳用於植物栽培之所需總發射光譜的尺 寸分佈。 另外亦應注意,具體實例1〇可易於與具體實例2〇、3〇、 31 ' 40' 50、60、7〇及/或8〇中之任一者置換及/或組合。 圖2展示本發明之照明裝置例如在溫室環境中之操 作。在階段200中,光發射由LED導向至少一個植物及至 少一個量子點。 在階段2 1 0中,量子點吸收光子,其典型地為已由LE[) 發射且具有250 nm至400 nm範圍内之波長的光子。在階 段220中,此光子將量子點中之電子激發至較高能態。 在階2 3 0及2 4 0中’隨著電子弛豫至較低能態,其 發射波長由激發態與弛豫態之間能差決定的光子。此等發 射之光子與未吸收之LED光子一起直接在植物處終結,且 產生自照明裝置透射之發射光譜。 在一些具體實例中’ 250 nm至400 nm範圍内之UV/ 藍光、400 nm至600 nm範圍内之綠光及/或黃光、6〇0 nm 至700 nm紅光及/或在700 nm至800 nm譜帶中的遠紅外光 係由本發明方法中的至少一個LED及至少一個不同尺寸的 18 201240159 里子點發射。在本發明之—些具體實例中,典型地,較大 里子點發射較長波長之紅光且較小量子點及led發射較短 波長的藍光。因此,在較佳波長上轉換具體實例中,至少 個LED透射在250 nm至4〇〇 nm範圍内之uv/藍光且 主要存在吸收全部或部分該等25〇 〇111至4〇〇 〇山波長光子 之與LED相關聯之較大量子點,且發射在_至_ 範圍中之光、紅光60〇11„1至7〇〇nm&/或在7〇〇nmi 8〇〇 n m譜帶中的遠紅外光。 另外亦應注意,具體實例2〇可易於與具體實例丨〇、3〇、 31、40、50、60、70及/或80中之任—者置換及/或組合。 圖3展示本發明人工溫室照明裝置及方法之不同用途 組’怒具體實例3 0及3 1。在一個具體實例3 〇中,植物3 j j 栽L在具有透明壁3 0 1之溫室地面上。具有LED及複數個 里子點之照明裝置322位於由其所發射之光子可以最大發 射通里到達儘可能多之植物3 11的位置。在一些具體實例 中,照明裝置之發射光譜350經調節以補充自然光光譜(亦 即透射穿過壁30 1之日光)。在一些具體實例中,根據本 發明,照明裝置322可包含經配置以透射彼等由溫室壁過 濾及/或減弱之波長的LED及量子點。 在具體實例3 1中,待栽培之植物堆疊於溫室3〇〇之生 長箱360中。在一些具體實例中,各生長箱均具有照明裝 置32丨^即使植物堆疊於透明生長箱中,與具體實例中 相比亦存在日光之較大減少及/或減弱,因為一些光子需要 透射穿過一個以上透明壁。因此’具有至少一個LED及量 19 201240159 子點之照明裝置3 2 1典型地補充如上多次透射之自然光光 譜’或在不透明箱之情況下向植物3 1 〇提供全部光輪射。 在一些具體實例中,存在生長箱專用照明裝置及由_或多 個生長箱360中之一種以上植物共享之至少—個照明裝置 320 〇 在一些具體實例中,至少一個LED及量子點經配置以 產生在與透射光譜340合併時與光合作用有效輕射 光5普類似之發射光5普。甚至更佳地’光譜3 4 〇與p a r光譜 類似但省去黃綠光(500 nm至600 nm)或在黃綠光(500 „m 至6 0 0 n m )中提供極低強度且包含在遠紅外光7 〇 〇 n⑴至 800 nm谱》ip*中之南強度光5普特徵。在一些具體實例中,選 擇照明裝置中至少一個LED及/或量子點以便其發射光子光 譜中某一譜帶的光子’該譜帶在植物中具有特定光形態形 成效應。a亥受影響之光形態形成變數可為以下生物參數中 之任一者:不同時間點或採收成熟度之植物3 1 〇、3丨丨的重 量、葉數、根質量、莖高度、化學組成(諸如維生素、礦 物質,及/或營養分含量及/或濃度)。 具體貫例3 0、3 1亦適於在任何程度之不透明或透明生 長箱3 6 0的情況下實施。 另外亦應注意具體實例3 0及3 1可易於彼此及/或與具 體實例10、20、40、50、60、70及/或80中之任一者置換 及/或組合。 在圖4中,半導體LED晶片發射頻率在45 7 nm波長下 到達最高點,其中發射峰半高寬(FWHM )為25 nm。在此 20 201240159 情形中,波長上轉換藉由使用兩種量子點上轉換材料來完 成。此等兩種波長上轉換材料在66〇 nm及6〇4 下具有 個別發射峰。圖4展示在651 nm波長下到達最高點且發射 峰FWHM ^ i(H nm之來自此等兩種波長上轉換材料之合併 之發射峰。在此情形中,、約40% (自峰強度計算)半導體 LED晶片發射由兩種個別上轉換量子點材料上轉換為 n m發射。 應注意光譜40可與習知LED 一起使用及實施。根據本 發明’光譜40可利用呈組合形式之至少一個量子點及至少 -個LED來實施。光譜4〇尤其適合用於在暗生長腔室或具 有幸父低量環境光之腔室中照明至少一個植物。 另外亦應注意,具體實例4〇可易於與具體實例1〇、2〇、 3〇 31 5〇、6〇、70及/或80中之任一者置換及/或組合。 在圖5中,半導體LED晶片發射頻率在47〇 nm波長下 2達最高點’其中發射峰半高寬(fwhm)為⑽疆。在此 h幵v中,波長上轉換藉由使用兩種量子點上轉換材料來完 成。此等兩種波長上轉換材料在660 nm及604 nm下具有 個別發射峰。圖5展示在66〇麵波長下到達最高點且發射 奢FWHM為丨〇5 nm之來自此等兩種波長上轉換材料之合併 之龟射峰。在此情形中’約6〇% (自峰強度計算)半導體 LED B曰曰片發射由兩種個別量子點「上轉換」材料上轉換為 66 0 nm發射。 應注意光譜50可與習知lED 一起使用及實施。根據本 發明’光譜50亦可利用呈組合形式之至少一個量子點及至 21 201240159 >、個LED來貫知。光譜5〇尤其適合用於在暗生長腔室或 具有較低量環境光之腔室中照明至少一個植物。 另外亦應注意,具體實例5 0可易於與具體實例1 〇、2 〇、 30 Μ A AO ' Μ、7〇及/或SO中之任一者置換及/或組合。 在圖6中,半導體[ED晶片發射頻率在452 nm波長下 達最问點其中發射峰半高寬(FWHM )為;25 nm (圖6 曰未不)。在此情形中,波長上轉換藉由使用一種上轉換 里子點材料來完成。圖6展示在658麵波長下到達最高點 且發射峰FWHM 4 80 nm之來自此上轉換材料的發射峰。 在此:形中’請% (自峰強度計算)半導體led晶片發 射由S子點上轉換材料上轉換為658 發射。此可自圖6 '主意到,因為無452 nm發射離開LED及量子點裝置。 應’主思光谱60可與習知LED 一起使用及實施。根據本 ::,光譜60亦可利用呈組合形式之至少一個量子點及至 個LED來實施。光譜6〇尤其適合用於在暗生長腔室或 具有較低量環境光之腔室中照明至少一個植物。 3另外亦應注意’具體實例60可易於與具體實例丨〇、20、 〇 3|、40、5〇、7〇及/或8〇中之任一者置換及/或組合。 在圖7中’半導體LED晶片發射頻率在452 nm波長處 =達最高點’其中發射峰半高寬—為…二二 :形中’ >皮長上轉換藉由使用—種上轉換量子點材料來完 為。圖7展示在602 nm波長下到達最高點且發射峰f咖 Q 8 _之來自此上轉換材料的發射峰。在此情形中,約 % (自峰強度計算)半導體LED晶片發射由波長上轉換 22 201240159 量子點材料上轉換為602 nm發射。 應注意光譜70可與習知led —起使用及實施。根據本 發明’光譜7 0亦可利用呈組合形式之至少一個量子點及至 少一個LED來實施。光譜70尤其適合用於在暗生長腔室或 具有較低量環境光之腔室中照明至少一個植物。 另外亦應注意,具體實例7〇可易於與具體實例丨0、2〇、 30、31、40' 50、60及/或80中之任一者置換及/或組合。 圖8展示使植物中生物質產生最大化之最佳化光譜 8 〇 °最佳化光譜較佳用本申請案中所述之本發明照明裝置 來產生。光譜80在生長箱栽培中具有特殊優勢,其中該生 長相為暗箱’亦即具有零或低量日光及/或環境光。根據本 發明’產生光譜8 0之本發明照明裝置可置於該箱中且使生 物質產生最大化。本發明者已實驗上發現光譜之生物質 最大化特徵。 另外亦應注意,具體實例8〇可易於與具體實例1 〇、2〇、 30、31、40、50、60及/或70中之任一者置換及/或組合。 所用LED及上轉換量子點材料及尺寸應以自LED及量 子點裝置獲得所需發射光譜之方式選擇。 概括而言’藉由調諧led波長、[ED光譜及強度、量 子點種類及/或量子點尺寸分佈,有可能自LED及量子點裝 置调諧所需發射光譜,且藉由調諧量子點數目,有可能調 證組合之LED及f子點纟置之所需上轉換量子點晶片發射 數量/量。 本^明亦關於一種促進植物生長之照明器具,其包含 23 201240159 至少-個上轉換量子點,該量子點具有包括在6〇〇_至7〇〇 n⑴波長範圍内之峰的光譜特性。 糟由使用此方法,光源可經設計以在與現有技術相比 時達到較好的PPF及每瓦特ppF效率及性能及極低功率消 耗及極長操作壽命。 在一些具體實例中,在3〇〇 nm至5〇〇 nm頻率之發射 由半導《a LED曰曰片產生且在4〇〇 _至8〇〇⑽頻率之發射 使用LED晶片輻射功率之完全或部分波長上轉換來產生。 部分波長上轉換可經選擇以在5%至95%、較佳35%至65% 半導體LED晶片輻射範圍内。在一些具體實例中,產生4〇〇 nm至800 nm輻射之波長上轉換藉由使用鄰近led發射源 之一或多種量子點上轉換材料來達成。 在本申請案中,如上文中「可調節(adjustab|e )」峰 值波長被視為可在於工廠裝配照明器具期間調節之峰值波 長及/或如在用於現場峰值波長調節之照明器具中的可調度 盤中亦「可調節」。此外,在裝置製造過程期間調節LED 及/或里子點之峰值波長亦根據本發明,且「可調節」應視 為亦包括在L E D及/或量子點製造過程期間作出之調節。可 调節峰值波長之所有前述具體實例或任何其他可調節光源 或LED及/或量子點變數均在本專利申請案之範疇内。 在本發明之一個特殊例示性具體實例中,具有6 6 nm 平均尺寸及約+/-0.5 nm尺寸分佈之CdSe_ZnS (核_殼)量 子點奈米顆粒與雙組分聚矽氧密封樹脂一起混合。混合比 率為聚矽氧樹脂中含0.2重量%奈米顆粒。含有奈米顆粒之 24 201240159 樹脂以密封物之形式分配至塑膠引線晶片載體(PLcc)中, 組成PLCC腔室中之InGaN發光二極體。發光二極體經測 定在4 5 0 n m波長範圍下具有電致發光發射。 將具有含奈米顆粒之密封材料之含有InGaN的pLCC 封裝連接至正向電壓為3·2 V且電流為350 mA的Dc電壓 電源。裝置光學發射光譜經特性化以引起兩個發射峰,一 個在450 nm波長範圍下且第二個在66〇 nm波長範圍下。 觀察到660 nm波長範圍發射峰之半高寬超過約6〇 。45〇 nm與660 nm峰之強度比為〇5:1。前述實驗已由申請人進 行0
根據本發明,在一個燈具中包括具有不同發射峰之LED 及量子點’且控制此等LED及量子點以便提供所需光譜發 射以獲得確定之生長結果或生理反應。以此方式,照;系 統將允許對照明強度及光譜進行多樣化控制。最終,其他 非生物參數(諸如C〇2濃度、溫度、晝光可用性及濕度) 之控制可與照明一起整合在同一控制系統内,優化作物生 產力且全面管理溫室。 上文已參照前述具體實例解釋本發明且已展示數種商 f及工業優勢。本發明之方法及配置允許對植物栽培中所 用光之發射光譜進行更精確光譜調諧。因此,本發明實現 在植物生長之光形態形成控制方面之出乎意外的^良及在 植物生產方面之進一步改良。本發明亦顯著改良依賴人造 光之植物栽培之能量效率。另外’收穫物之品質經本發明 之照明裝置顯著改良且由此帶也彻成4 e μ ; m 25 201240159 限=相中之栽培有關的多種優勢:首先,植物可接近於消 費努斤生長,例如在大城市之住宅地下室中,從而消除運 輸成本人’植物可在傳統上不可能發生農業生產之地 /中生長例如夏季熱沙漠條件。第三,由於植物之品質 71良故個別植物之間的一致性亦經改良,其使收穫更 夺易此知因為存在較少不合格個體且基於機器視覺之收 4。又備可在植物具有一致品質、尺寸及顏色時較好地將其 識別第四,植物之性質可以受控方式改變,因為幾乎所 有的生長參數均在控制巾’其在栽培花及觀f植物時尤其 有利。第五,植物之每日恆定光子劑量有助於營養素之投 與,因為營養素劑量可維持全年相同。第六,在極熱及陽 光充足地形中,植物可在反射日光之不透明生長箱中生 長。根據本發明之植物人工照明中所耗用能量與空氣調節 或冷卻日光下植物所消耗之能量相比少得多。本發明對於 已/、有舊版L E D系統之溫室尤其有利。此等[£ 〇系統通常 藉由添加本發明之量子點陣列以獲得本發明之照明溶液即 可升級。 上文已參照前述具體實例解釋本發明。然而,本發明 顯然不僅侷限於此等具體實例’而且包含在本發明思想及 以下專利申凊專利範圍之精神及範鳴内的所有可能具體實 例0 參考文獻 WO 2010/053341 Al,「Phosph〇f· conversi〇n light-emitting diode for meeting phot〇m〇rph〇genetic 26 201240159 needs of plants」,Zukauskas 等人,2010 ° WO 2009/048425 Al,「Fabrication of Phosphor free red and white nitride-based LEDs」,Soh 等人,2009。 【圖式簡單說明】 在下文中’將根據隨附圖式參照例示性具體實例更詳 細地描述本發明。 圖〗A展示綠色植物中最常見光合作用及光形態形成感 光為之相對吸收光譜。 圖1 B以方塊圖之形式展示本發明照明裝置之具體實例 10 ° 圖2以叫权圖之形式展示根據本發明之照明方法之具 體實例2 0。 圖3以方塊圖之形式展示本發明照明裝置用途之具體 實例3 0及3 1。 圖4展不根據本發明之第一單一光發射源led及量子 點裝置之具有發射峰的具體實例。 圖展不根據本發明之第二單一光發射源及量子 點裝置之具有發射峰的具體實例5〇。 /展7Γ根據本發明之第三單一光發射源[ED及量子 點裝置之具有發射峰的具體實例6〇。 i展丁根據本發明之第四單-光發射源LED及量子 ▲置之具有發射峰的具體實例70。 大仆圖8展示根據本發明之具有已經發現使植物生物質最 大化之光譜的具體實例8〇。 27 201240159 一些具體實例描述於附屬申請專利範圍内。 【主要元件符號說明】 »»*> 28

Claims (1)

  1. 201240159 七、申請專利範圍: 種用於植物栽培之照明裝置,其包含至少一個匕E D (丨〇丨),其特徵在於該照明裝置(1〇〇)包含複數個經配 置以將LED光上轉換為較長波長之不同尺寸的量子點 (丨丨〇、丨20、130、14〇、15〇、16〇)。 2.如申請專利範圍第丨項之照明裝置,其特徵在於該至 少一個LED ( 101 )及該等複數個量子(ιι〇、ι2〇、丨、 140、150、160)點之尺寸分佈經配置以產生與光合作用有 效賴射(PAR)光譜類似之聚集體發射㈣,但該發射光譜 經配置以省去黃綠光(500 _600 ) nm或在黃綠光(5〇〇 6〇〇) nm提供極低強度且包含在遠紅外光7〇〇11〇1至8〇〇nm譜帶 中的高強度光譜特徵。 3 _如申請專利範圍第i項之照明裝置’其特徵在於至少 一個該量子點(110、120、130、140、15〇、16〇)之尺寸經 配置以使該量子點經配置以吸收光子且發射光子至在植物 (3丨0、3 1 1 )中具有特定光形態形成效應之光子光譜的譜帶。 4. 如申請專利範圍第4項之照明裝置,其特徵在於所影 響之光形態形成變數為以下生物參數中之任一者:不同時 間點或採收成熟度之該植物(3 10、3丨〖)的重量、葉數、根 質量、莖高度、化學組成(諸如維生素 '礦物質及/或營養 分含量及/或濃度)。 5. 如申請專利範圍第1項之照明裝置,其特徵在於該等 里子點(110、120、130、140、150、160)中至少一者係由 以下合金中之任一者製成:硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、碟 29 201240159 化銦及/或硫硒化鎘。 6. 如申請專利範圍第1項之照明裝置,其特徵在於該量 子點(1 10、120、130、140、150、160 )之尺寸分佈包含在 1 nm至20 nm範圍内之不同尺寸量子點。 7. 如申請專利範圍第1項之照明裝置,其特徵在於至少 一個該量子點(1 1〇、丨2〇、13〇、丨4〇、15〇、16〇 )係藉由膠 體合成法製得。 8. 如申請專利範圍第1項之照明裝置,其特徵在於該至 少一個量子點(11〇、12〇、〇〇、140、150、160)之尺寸經 配置以使其在紅或遠紅外6〇〇 nm至800 nm譜帶中發射。 9. 一種用於植物栽培之照明方法,其包含以下步驟: 用至少一個LED ( 1 〇 1 )照明至少一個植物(3丨〇、3丨]) 及複數個不同尺寸之量子點(n〇、12〇、13〇、丨4〇、丨5〇、 160), 光由該等複數個不同尺寸之量子點(11〇、丨2〇、丨3〇、 140、150、160)吸收, 光由該等複數個不同尺寸之量子點(1丨〇、丨2〇、丨3〇、 1 40、1 50、1 60 )在比吸收輻射長的波長下發射。 1 0 _如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於該 等複數個量子點(11〇、12〇、13〇、14〇、15〇、丨6〇)之尺寸 分佈及該至少一個LED ( 1〇1 )產生與光合作用有效輻射 (PAR )光譜類似之聚集體發射光譜,但該發射光譜省去黃 綠光(500-600 ) nm或在黃綠光(5〇〇_6〇〇 ) nm提供極低強 度且包含在紅光及遠紅外光6〇〇 nm至800 nm譜帶中的高 30 201240159 強度光譜特徵。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於至 少一個該量子點(110、120、130、14〇、15〇、16〇)之尺寸 經選擇以致對植物(310、311)造成特定光形態形成效應之 光子光譜中的具有預置相對強度譜帶或多種譜帶之發射光 子。 1 2.如申請專利範圍第丨丨項之照明方法,其特徵在於所 影響之光形態形成變數為以下生物參數中之任一者:不同 時間點或採收成熟度之該植物(3 1〇、3丨〖)的重量、葉數、 根質量、莖高度、化學組成(諸如維生素、礦物質及/或營 養分含量及/或濃度)。 1 3.如申請專利範圍第9項之照明方法’其特徵在於該 等量子點(110、120、130、140、150、160)中至少一者係 由以下合金中之任一者製成:砸化録、硫化録、砰化銦、 磷化銦及/或硫砸化錢。 1 4.如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於該 等 3:子點(110、120、130、140、150、160)中至少一者為 核-殼量子點且由以下合金中之任一者製成:硒化鎘、硫化 鎘' 砷化銦、磷化銦及/或硫硒化鎘。 】5.如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於該 量子點(1 10、120、130、140、150、160)之尺寸分佈包含 在丨nm至20nm範圍内之不同尺寸量子點。 1 6.如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於至 少一個該量子點(110、12〇、13〇、14〇、15〇、16〇)係藉由 31 201240159 膠體合成法產生。 1 7.如申請專利範圍第9項之照明方法,其特徵在於至 少一個量子點(1】〇、丨2〇、130、140、150、160 )之尺寸經 配置以使該量子點在紅及遠紅外6 0 0 n m至8 0 0 n m错帶中 發射。 1 8. —種溫室照明裝置,其特徵在於該照明裝置包含至 少一個量子點(11〇、12〇、130、140 ' 150、160)及至少一 個 LED ( 1 〇 1 )。 19. 一種園藝照明器具,其包含至少一個量子點及至少 一個具有以下特性之LED : a) 包括在600 nm至700 nm波長範圍内之峰且經配置 顯示出至少50 nm或50 nm以上之半高寬的第一光譜特性; b) 具有最大50 nm半高寬且經配置顯示出在44〇 _ 至500 nm範圍内之峰值波長的第二光譜特性,及 c )在600 nm至800 nm頻率之所有或部分發射係利用 該至少-個量子點對該LED晶片輻射功率進行全部或部分 波長上轉換來產生。 20.—種園藝照明器具,其包含具有如下特性之至少 個LED及至少-個經配置以對來自該led之發㈣㈣ 上轉換的量子點: a) 包括在600 nm至70〇11111波長範圍内之峰且經配 顯示出至少50 nm或50 nm以上之车古宮AA姑 上之牛问寬的第一光譜特,丨 b) 具有最大50 nm半高寬且經配置顯示出在4利 至500 nm範圍内之峰值波長的第二光譜特性,及 32 201240159 c)在500 nm至600 nm波長之至少一部分或全部發射 經配置以最小化及/或省去及/或減少至低於4〇〇 nm至500 n m έ晋帶中之強度且低於6〇〇 nm至700 nm譜帶中之強度。 2 1.如申請專利範圍第19項之照明器具,其中在5〇〇 nm 至600 nm波長之至少一部分或全部該發射經配置以最小化 及/或省去及/或減少至低於4〇〇nm至500nm譜帶中之強度 且低於600 nm至700 nm譜帶中之強度。 2 2.如申请專利範圍第1 9、2 〇及/或2 1項之照明器具, 其中忒I子點具有在500 nm至800 nm波長範圍内具有可 自由調節峰且經配置以顯示至少3〇 nm之半高寬之光譜特 性。 23.如申請專利範圍第19、20、21及/或22項之照明器 具,其中該LED及/或量子點之該第一、第二及視情況選用 之第二光譜特性的發射強度經配置以可調節。 2 4 ·如申凊專利範圍第19至2 3項中任一項之照明器 具,其包含具有最大50 nm半高寬及在4〇〇 nm至5〇〇 nm 範圍内之峰值波長中的至少一個光譜特性及經配置以在 450 nm至800 nm範圍内具有可自由調節之峰值波長的視情 況遠用之第—及第三光谱特性的第二LED及/或量子點。 25·如申請專利範圍第丨9至24項中任一項之照明器 具’其中每瓦特該器具之PPF值為〇 35或〇 35以上。 26·如申請專利範圍第19至25項中任一項之照明器 具’其中該等光譜發射特性;強度、峰值波長及半高寬以 量子點之尺寸、數目及種類控制。 33 201240159 7 ·々申°月專利範圍第1 9至2 ό項中任一項之照明器 具,其中 ~ )X第置子點具有包含在600nm至700nm波長範 圍内之峰值波長且經配置以至少顯示至少5〇 nm之半高寬 之第一光譜特性; b) s玄第一 LED另外具有包含在440 nm至500 nm波長 範圍内之峰的第二光譜特性;及 )°玄第里子點視情況具有在5 0 0 n m至8 0 0 n m範圍 之fe圍内之可自由調節峰值波長且經配置顯示出至少Μ nm半高寬的第三光譜特性; d)該第一、第二及視情況選用之第三光譜特性之發射 強度可以任何比率調節。 28. 如申請專利範圍第27項之照明器具’其包含具有最 大50 nm半高寬及在400 nm至5〇〇 nm範圍内之峰值波長 中之至少一個光譜特性及在450 nm至800 nm範圍内具有 可自由調節之峰值波長之視情況選用之第二及第三光譜特 性的第二LED及/或量子點。 29. —種園藝光之發光組件,其包含: -發光二極體(LED)半導體晶片;及 -沈積在直接鄰近該量子點晶片之光波長上轉換量子 點; 該組件能夠發射兩種特性光發射峰,且 在5 00 nm至600 nm波長之至少一部分或全部發射經 配置以最小化及/或省去及/或減少至低於4〇〇 nm至5〇〇 nm 34 201240159 譜帶中之強度且低於600 nm至7〇〇 nm譜帶中之強度。 30·如申請專利範圍第29項之發光組件,其中該光波長 上轉換量子點直接沈積在該LED晶片之表面上或與其他光 學材料間隔開。 3 1 ’々申專利範圍第2 9或3 0項中任一項之發光組 件,其中該發光二極體(LED)半導體晶片具有在440 nm 至500 nm範圍内之峰發射。 32.如申π專利範圍第29至3丨項中任一項之發光組 件其中。玄波長上轉換量子點經配置以將一部分由該量子 點半導體晶片發射之弁路处曰姑& 対丁疋九电射s轉換為6〇〇 nm至7〇〇 nm 的南波長。 33.如申請專利範圍 件’其中該等兩個特性 及 600 nm 至 7〇〇 nm。 第2 9至3 2項中任一項之發光組 光發射峰分別在440 rm至500 nm 34.如申請專利範圍 件’其中該等兩個特性 寬及另一個最大50 nm 長fe圍。 第29至33項中任一項之發光組 光發射峰省去一個至少50 nm半高 半高寬的光譜特性且兩者在不同波 35.—種如申請專利範圍第 置或器具之用途,其用於為至 至少一個植物在環境光中或在 獨光源之暗腔室中。 36.—種如申請專利範圍第 用於為至少一個植物提供光, 1、19及/或20項之照明裝 少一個植物提供光,其中該 以該照明裝置或器具作為單 29項之發光組件之用途,其 其中該至少一個植物在環境 201240159 光中或在以該照明裝置或器具 37.—種增進植物生長之方為獨單光源之暗腔室中。 利範圍第卜19及/或2〇項之日/ =中至少一個如申請專 物發射光,該至少一個植物在;上置或器具向至少-個植 十。。,曰a, 在衣1兄光中或在以該照明裝置 或益_作為獨單光源之暗腔室中。 3 8.—種增進植物生長之 ,_ 伩之方法,其中至少一個如申請專 利範圍第2 9項之發光袓株6 5 . t九,件向至少-個植物發射光,該至少 ::物在環境光中或在以該照明裝置或器 源之暗腔室中。 q词早先 从如申請專利範圍第丨、19、2〇及/或2 之發井护恶 、〒任一項 、置、15具及’或組件’其中該發光裝置' 足,·且件由可視情況經蓋密閉之遮光腔室包圍。 …' 八、圖式: (如次頁) 36
TW101104866A 2011-03-17 2012-02-15 Method and means for enhancing greenhouse lights TW201240159A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11158648A EP2499900A1 (en) 2011-03-17 2011-03-17 Method and means for enhancing greenhouse lights
US201161468777P 2011-03-29 2011-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201240159A true TW201240159A (en) 2012-10-01

Family

ID=44455904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101104866A TW201240159A (en) 2011-03-17 2012-02-15 Method and means for enhancing greenhouse lights

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9318648B2 (zh)
EP (1) EP2499900A1 (zh)
JP (1) JP2014510527A (zh)
KR (1) KR20140010423A (zh)
CN (1) CN103503173B (zh)
AU (2) AU2012101935A4 (zh)
CA (1) CA2827820C (zh)
RU (1) RU2013142885A (zh)
SG (2) SG193319A1 (zh)
TW (1) TW201240159A (zh)
WO (1) WO2012123626A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104883872A (zh) * 2013-01-11 2015-09-02 皇家飞利浦有限公司 园艺照明设备和刺激植物生长和植物的生物节律的方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013150388A2 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 Nanoco Technologies, Ltd. Quantum dot led's to enhance growth in photosynthetic organisms
FR2999432B1 (fr) * 2012-12-17 2014-12-12 Ethypharm Sa Comprimes orodispersibles obtenus par compression moulage
US11278009B2 (en) 2013-03-05 2022-03-22 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system for stimulation of a desired response in birds
US9844209B1 (en) 2014-11-24 2017-12-19 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system for stimulation of a desired response in birds
US10182557B2 (en) 2013-03-05 2019-01-22 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system for stimulation of a desired response in birds
CA2901762C (en) 2013-03-05 2021-10-19 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system
US9560837B1 (en) 2013-03-05 2017-02-07 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system for stimulation of a desired response in birds
WO2014201329A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Solartrack, Llc Apparatuses, systems and methods for enhancing plant growth
WO2014205438A1 (en) 2013-06-21 2014-12-24 Venntis Technologies LLC Light emitting device for illuminating plants
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
CN103869796A (zh) * 2014-03-31 2014-06-18 常熟理工学院 食用菌生产环境监控方法及监控系统
CN111511057B (zh) 2014-08-29 2023-01-17 现特技术有限公司 光子调制管理系统
CN107872952B (zh) * 2015-03-31 2021-06-15 昕诺飞控股有限公司 照射植物的系统和方法
CN105485619A (zh) * 2015-12-31 2016-04-13 广州达森灯光股份有限公司 一种全光谱育苗灯
CN105570821A (zh) * 2016-02-17 2016-05-11 广东伟照业光电节能有限公司 促进植物生长的方法和led植物生长灯
KR101730965B1 (ko) * 2016-11-30 2017-04-27 주식회사 쉘파스페이스 양자점을 이용한 가변 파장을 가지는 식물 생장용 발광 장치
US11218644B2 (en) 2016-11-30 2022-01-04 Sherpa Space Inc. Image-based component measurement system using light emitting device that outputs variable wavelength and method thereof, and method of plant cultivation method using the same
US11058889B1 (en) 2017-04-03 2021-07-13 Xiant Technologies, Inc. Method of using photon modulation for regulation of hormones in mammals
WO2018209000A1 (en) 2017-05-09 2018-11-15 Ubiqd Inc. Luminescent optical elements for agricultural applications
CN108739979B (zh) * 2018-04-27 2021-11-19 苏州星烁纳米科技有限公司 光合保鲜灯以及装置
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
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
US11961247B2 (en) 2019-02-22 2024-04-16 Sherpa Space Inc. Image-based component measurement system using light emitting device that outputs variable wavelength and method thereof, and method of plant cultivation method using the same
CN109819802B (zh) * 2019-03-28 2023-09-08 杭州驭光科技有限公司 基于植物特征光谱数据的植物光照装置、系统及方法
US11262063B2 (en) 2019-06-05 2022-03-01 Light Source Engineering Llc Horticulture light panel assembly
US11402089B2 (en) 2019-06-06 2022-08-02 Abundant Lighting Technology, Llc LED growth light
RU2765922C1 (ru) * 2021-05-04 2022-02-04 Константин Павлович Горбенко Способ снижения вредного воздействия на человека излучения полноспектрального светодиодного светильника
CN115597014A (zh) * 2022-10-21 2023-01-13 广州市巨宏光电有限公司(Cn) 一种健康照明灯

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501091B1 (en) * 1998-04-01 2002-12-31 Massachusetts Institute Of Technology Quantum dot white and colored light emitting diodes
US7323721B2 (en) 2004-09-09 2008-01-29 Blue Photonics Inc. Monolithic multi-color, multi-quantum well semiconductor LED
US20060113895A1 (en) 2004-11-30 2006-06-01 Baroky Tajul A Light emitting device with multiple layers of quantum dots and method for making the device
TWI344314B (en) * 2005-10-14 2011-06-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light-emitting element, plane light source and direct-type backlight module
US20080173886A1 (en) 2006-05-11 2008-07-24 Evident Technologies, Inc. Solid state lighting devices comprising quantum dots
WO2009014707A2 (en) * 2007-07-23 2009-01-29 Qd Vision, Inc. Quantum dot light enhancement substrate and lighting device including same
US8436334B2 (en) * 2007-10-12 2013-05-07 Agency For Science, Technology And Research Fabrication of phosphor free red and white nitride-based LEDs
KR100982991B1 (ko) * 2008-09-03 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 양자점 파장변환체, 양자점 파장변환체의 제조방법 및 양자점 파장변환체를 포함하는 발광장치
KR101018111B1 (ko) 2008-10-07 2011-02-25 삼성엘이디 주식회사 양자점-금속산화물 복합체, 양자점-금속산화물 복합체의 제조방법 및 양자점-금속산화물 복합체를 포함하는 발광장치
LT5688B (lt) 2008-11-07 2010-09-27 Uab "Hortiled" Konversijos fosfore šviesos diodas, skirtas augalų fotomorfogeneziniams poreikiams tenkinti
KR101562022B1 (ko) 2009-02-02 2015-10-21 삼성디스플레이 주식회사 발광 다이오드 유닛, 이를 포함하는 표시 장치 및 발광 다이오드 유닛 제조 방법
EP2462797B1 (en) * 2009-08-07 2019-02-27 Showa Denko K.K. Multicolor LED lamp for use in plant cultivation, illumination appratus and plant cultivation method
FI20095967A (fi) * 2009-09-18 2011-03-19 Valoya Oy Valaisinsovitelma
KR100993074B1 (ko) * 2009-12-29 2010-11-08 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지
GB201009773D0 (en) * 2010-06-11 2010-07-21 Karpinski Stanislaw Method and apparatus for plant protection
EP2656728A1 (en) * 2012-04-27 2013-10-30 Valoya Oy A tilting horticultural light and method of plant cultivation
CA2901762C (en) * 2013-03-05 2021-10-19 Xiant Technologies, Inc. Photon modulation management system
US20140268635A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Valoya Oy Phosphoric horticultural light
WO2014201329A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Solartrack, Llc Apparatuses, systems and methods for enhancing plant growth

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104883872A (zh) * 2013-01-11 2015-09-02 皇家飞利浦有限公司 园艺照明设备和刺激植物生长和植物的生物节律的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2827820C (en) 2018-02-20
CN103503173B (zh) 2017-05-17
KR20140010423A (ko) 2014-01-24
AU2012228151A1 (en) 2013-09-12
WO2012123626A1 (en) 2012-09-20
US20130047503A1 (en) 2013-02-28
RU2013142885A (ru) 2015-04-27
SG193319A1 (en) 2013-10-30
EP2499900A1 (en) 2012-09-19
CA2827820A1 (en) 2012-09-20
US9318648B2 (en) 2016-04-19
AU2012101935A4 (en) 2015-09-17
JP2014510527A (ja) 2014-05-01
SG10201502309WA (en) 2015-05-28
CN103503173A (zh) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11864508B2 (en) Dark cavity lighting system
TW201240159A (en) Method and means for enhancing greenhouse lights
CN108286659B (zh) 用于暗生长箱的植物照明装置和方法