TWI482317B - 調整植物生長的光源裝置 - Google Patents

Description

調整植物生長的光源裝置

一種光源裝置，特別有關於一種調整植物生長的光源裝置。

綠色植物需要經過光合作用來獲得能量，因此充足的日照為植物生長來說是相當重要的要素。但是，大自然的日光是無法受到控制的，並且一年四季的白天時間有所差異，夏天的白天時間比較長，冬天的白天時間比較短。為了提供植物不間斷的光照，來有效地加速植物的成長速度，因此人造光在植物栽培過程中變得越來越重要。

一般對於植物而言，僅有在特定部分波段之光照對於植物生長及光合作用會有所幫助，且不同波段的光照對於植物亦會產生不同的功效，有的波段的光照是對根的生長有幫助，有的波段的光照是對花的生長有幫助。

就目前市面上來說，常見用於植物照明的燈具以高壓鈉燈為大宗，其主要用途為在季節日光不足時，作為補充光源之用。然而，高壓鈉燈之壽命較短，且其全波長之發光只有少部分被植物給吸收利用，其餘波長及能量與農作物之間作用的效果不多，故造成消耗過多的耗電量。並且，高壓鈉燈由於消耗電量高且使用壽命也不長，而不符合節能效益，因此，用於植物照明的燈具仍有改善的空間。

本提案在於提供一種調整植物生長的光源裝置，藉以達到縮短植物生長的時間，並具有省電、低污染及壽命長的功能。

本提案之一種調整植物生長的光源裝置，包括藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片、螢光粉膠體與紅光發光二極體晶片。藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光。螢光粉膠體配置於藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片上，且螢光粉膠體被激發後，產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光。紅光發光二極體晶片產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光，其中紅光發光二極體晶片配置於藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片的一側。

本提案之調整植物生長的光源裝置，藉由產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光的藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片，並利用此發光二極體晶片激發可產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光的螢光粉膠體，再搭配產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光的紅光發光二極體晶片，以產生介於350nm至750nm之連續波長範圍的光。如此一來，可有效達到縮短植物生長的時間，並具有省電、低污染及壽命長的功能。

有關本提案的特徵與實作，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

以下所列舉之各實施例中，將以相同的標號表示相同或相似的元件。

請參考「第1圖」所示，其為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。本實施例之調整植物生長的光源裝置100包括藍光發光二極體晶片110、螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130。

藍光發光二極體晶片110用以產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光。螢光粉膠體120配置於藍光發光二極體晶片130上。並且，螢光粉膠體120經由藍光發光二極體晶片110激發後，產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光。紅光發光二極體晶片130用以產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光。

在本實施例中，螢光粉膠體120例如包括綠光螢光粉膠體、黃光螢光粉膠體、或上述之組合。其中，綠光螢光粉膠體例如為SrSi₂ N₂ O₂ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Yb²⁺ 、BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、SrGa₂ S₄ ：Eu²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)Al₂ O₄ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)₄ Al₁₄ O₂₅ ：Eu²⁺ 、Ca₈ Mg(SiO₄ )₄ Cl₂ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(BaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。黃光螢光粉膠體例如為Y₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、Tb₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、(CaBaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、Sr₃ SiO₅ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。

進一步來說，調整植物生長的光源裝置100還包括導線架140與封裝材料150。導線架140具有容置槽141，此容置槽141用以容置藍光發光二極體晶片110、螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130。其中，紅光發光二極體晶片130例如配置於藍光發光二 極體晶片110的一側。封裝材料150配置於螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130上，亦即封裝材料150覆蓋於螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130。

另外，螢光粉膠體120可製作成貼片型式，以貼合於藍光發光二極體晶片110上，並經由藍光發光二極體晶片110激發後以產生對應的光。此外，製作成貼片的螢光粉膠體120亦可具有微結構形式，以增加發光效率。

藉由上述的配置，本實施例之調整植物生長的光源裝置100可發出具有介於350nm至750nm之連續波長範圍的光，以有效達到縮短植物生長的時間。並且，調整植物生長的光源裝置100所對應的光譜圖與色度對照圖，可分別如「第2圖」與「第3圖」所示。

請參考「第2圖」所示，其為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置所對應的光譜圖。在「第2圖」中，X軸為波長(Wavelength)，Y軸為強度(Intensity)。其中，區間T1為藍色發光二極體晶片110所發出之光的波長與強度的對應關係；區間T2為螢光粉膠體120經由藍色發光二極體晶片110激發後，所發出之光的波長與強度的對應關係；區間T3為紅色發光二極體晶片130所發出之光的波長與強度的對應關係。

請參考「第3圖」所示，其為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置所對應的CIE色度座標圖。在「第3圖」中，調整植物生長的光源裝置100所產生的色度位於CIE色度座標由 (0.17,0)、(0.11,0.08)、(0.19,0.77)與(0.38,0.60)之連線所圍繞的範圍內。

請參考「第4圖」所示，其為本提案之第二實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。調整植物生長的光源裝置400包括藍光發光二極體晶片110、螢光粉膠體120、紅光發光二極體晶片130、導線架140與封裝材料150。其中，這些元件的配置關係與其相關說明，可參考「第1圖」之實施例的說明，故在此不再贅述。

本實施例之調整植物生長的光源裝置400與「第1圖」之調整植物生長的光源裝置100的差異在於，螢光粉膠體120除了配置於藍光發光二極體晶片110上，還進一步配置於紅光發光二極體晶片130上、亦即螢光粉膠體120同時配置於藍光發光二極體晶片110與紅光發光二極體晶片130上。如此，調整植物生長的光源裝置400亦可有效達成縮短植物生長的時間。

請參考「第5圖」所示，其為本提案之第三實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。調整植物生長的光源裝置500包括藍光發光二極體晶片110、螢光粉膠體120、紅光發光二極體晶片130、導線架510與封裝材料150。其中，藍光發光二極體晶片110、螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130的配置與相關說明，可參考「第1圖」之實施例的說明，故在此不再贅述。

在本實施例中，導線架510具有第一容置槽511與第二容置槽512，其中第一容置槽511用以容置藍光發光二極體晶片110與 螢光粉膠體120，第二容置槽512用以容置紅光發光二極體晶片130。封裝材料150配置於螢光粉膠體120與紅光發光二極體晶片130上。如此，調整植物生長的光源裝置500亦可有效達成縮短植物生長的時間。

請參考「第6圖」所示，其為本提案之第四實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。本實施例之調整植物生長的光源裝置600包括紫外光發光二極體晶片610、螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630。

紫外光發光二極體晶片610用以產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光。螢光粉膠體620配置於紫外光發光二極體晶片610上。並且，螢光粉膠體620經由紫外光發光二極體晶片610激發後，產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光。 紅光發光二極體晶片630用以產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光。如此一來，本實施例之調整植物生長的光源裝置600可發出具有介於350nm至750nm之連續波長範圍的光，以有效達成縮短植物生長的時間。

在本實施例中，螢光粉膠體620例如包括藍光螢光粉膠體、綠光螢光粉膠體、黃光螢光粉膠體、或上述之組合。其中，藍光螢光粉膠體例如為BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Yb²⁺ 、(Ba,Sr,Ca)₅ (PO₄ )₃ (F,Cl,Br,OH)：Eu²⁺ 、2SrO*0.84P₂ O₅ *0.16B₂ O₃ ：Eu²⁺ 、Sr₂ Si₃ O8*2SrCl₂ ：Eu²⁺ 、(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)₃ B₂ O₆ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。

綠光螢光粉膠體例如為SrSi₂ N₂ O₂ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Yb²⁺ 、BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、SrGa₂ S₄ ：Eu²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)Al₂ O₄ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)₄ Al₁₄ O₂₅ ：Eu²⁺ 、Ca₈ Mg(SiO₄ )₄ Cl₂ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(BaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。黃光螢光粉膠體例如為Y₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、Tb₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、(CaBaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、Sr₃ SiO₅ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。

進一步來說，調整植物生長的光源裝置600還包括導線架640與封裝材料650。導線架640具有容置槽641，此容置槽641用以容置紫外光發光二極體晶片610、螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630。其中，紅光發光二極體晶片630例如配置於紫外光發光二極體晶片610的一側。封裝材料650配置於螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630上，亦即封裝材料650覆蓋於螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630。

請參考「第7圖」所示，其為本提案之第五實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。調整植物生長的光源裝置700包括紫外光發光二極體晶片610、螢光粉膠體620、紅光發光二極體晶片630、導線架640與封裝材料650。其中，這些元件的配置關係與其相關說明，可參考「第6圖」之實施例的說明，故在此不再贅述。

本實施例之調整植物生長的光源裝置700與「第6圖」之調整植物生長的光源裝置600的差異在於，螢光粉膠體620除了配置於紫外光發光二極體晶片610上，還進一步配置於紅光發光二 極體晶片630上、亦即螢光粉膠體620同時配置於紫外光發光二極體晶片610與紅光發光二極體晶片630上。如此，調整植物生長的光源裝置700亦可有效達成縮短植物生長的時間。

請參考「第8圖」所示，其為本提案之第六實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。調整植物生長的光源裝置800包括紫外光發光二極體晶片610、螢光粉膠體620、紅光發光二極體晶片630、導線架810與封裝材料650。其中，紫外光發光二極體晶片610、螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630的配置與相關說明，可參考「第6圖」之實施例的說明，故在此不再贅述。

在本實施例中，導線架810具有第一容置槽811與第二容置槽812，其中第一容置槽811用以容置紫外光二極體晶片610與螢光粉膠體620，第二容置槽812用以容置紅光發光二極體晶片630。封裝材料650配置於螢光粉膠體620與紅光發光二極體晶片630上。如此，調整植物生長的光源裝置800亦可有效達成縮短植物生長的時間。

本提案之實施例的調整植物生長的光源裝置，其藉由產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光的藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片，並利用此發光二極體晶片激發可產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光的螢光粉膠體，再搭配產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光的紅光發光二極體晶片，以產生介於350nm至750nm之連續波長範圍的光。如此一來，可有效達到縮短植物生長的時間，並具有省電、低污染及壽命長 的功能。

雖然本提案以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100、400、500、600、700、800‧‧‧調整植物生長的光源裝置

110‧‧‧藍光發光二極體晶片

120、620‧‧‧螢光粉膠體

130、630‧‧‧紅光發光二極體晶片

140、510、640、810‧‧‧導線架

141、641‧‧‧容置槽

150、650‧‧‧封裝材料

511、811‧‧‧第一容置槽

512、812‧‧‧第二容置槽

610‧‧‧紫外光發光二極體晶片

第1圖為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

第2圖為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置所對應的光譜圖。

第3圖為本提案之第一實施例之調整植物生長的光源裝置所對應的CIE色度座標圖。

第4圖為本提案之第二實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

第5圖為本提案之第三實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

第6圖為本提案之第四實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

第7圖為本提案之第五實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

第8圖為本提案之第六實施例之調整植物生長的光源裝置的示意圖。

100‧‧‧調整植物生長的光源裝置

110‧‧‧藍光發光二極體晶片

120‧‧‧螢光粉膠體

130‧‧‧紅光發光二極體晶片

140‧‧‧導線架

141‧‧‧容置槽

150‧‧‧封裝材料

Claims (12)

1. 一種調整植物生長的光源裝置，包括：一藍光發光二極體晶片或一紫外光發光二極體晶片，用以產生具有介於350nm至470nm之波長範圍的光；一螢光粉膠體，配置且直接接觸於該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片上，且該螢光粉膠體經由該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片激發後，產生具有介於470nm至600nm之波長範圍的光；一紅光發光二極體晶片，用以產生具有介於600nm至750nm之波長範圍的光，其中該紅光發光二極體晶片配置於該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片的一側；以及一封裝材料，配置且直接接觸於該螢光粉膠體與該紅光發光二極體晶片上，但不與該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片接觸；如此，該調整植物生長的光源裝置可發出具有介於350nm至750nm之連續波長範圍的光。
2. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，其中該螢光粉膠體更配置於該紅光發光二極體晶片上。
3. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，其中當該光源裝置包括該藍光發光二極體晶片時，該螢光粉膠體包括一綠光螢光粉膠體、一黃光螢光粉膠體、或上述之組合。
4. 如請求項3所述之調整植物生長的光源裝置，其中該綠光螢光 粉膠體為SrSi₂ N₂ O₂ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Yb²⁺ 、BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、SrGa₂ S₄ ：Eu²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)Al₂ O₄ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)₄ Al₁₄ O₂₅ ：Eu²⁺ 、Ca₈ Mg(SiO₄ )₄ Cl₂ ：Eu²⁺ ；Mn²⁺ 、(BaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。
5. 如請求項3所述之調整植物生長的光源裝置，其中該黃光螢光粉膠體為Y₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、Tb₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、(CaBaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、Sr₃ SiO₅ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。
6. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，其中當該光源裝置包括該紫外光發光二極體晶片時，該螢光粉膠體包括一藍光螢光粉膠體、一綠光螢光粉膠體、一黃光螢光粉膠體、或上述之組合。
7. 如請求項6所述之調整植物生長的光源裝置，其中該藍光螢光粉膠體為BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Yb²⁺ 、(Ba,Sr,Ca)₅ (PO₄ )₃ (F,Cl,Br,OH)：Eu²⁺ 、2SrO*0.84P₂ O₅ *0.16B₂ O₃ ：Eu²⁺ 、Sr₂ Si₃ O8*2SrCl₂ ：Eu²⁺ 、(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)₃ B₂ O₆ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。
8. 如請求項6所述之調整植物生長的光源裝置，其中該綠光螢光粉膠體為SrSi₂ N₂ O₂ ：Eu²⁺ 、EuMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ ,Yb²⁺ 、BaMgAl₁₀ O₁₇ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、SrGa₂ S₄ ：Eu²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)Al₂ O₄ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(Ca,Sr,Ba)₄ Al₁₄ O₂₅ ：Eu²⁺ 、Ca₈ Mg(SiO₄ )₄ Cl₂ ：Eu²⁺ ,Mn²⁺ 、(BaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。
9. 如請求項6所述之調整植物生長的光源裝置，其中該黃光螢光 粉膠體為Y₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、Tb₃ Al₅ O₁₂ ：Ce³⁺ 、(CaBaSr)₂ SiO₄ ：Eu²⁺ 、Sr₃ SiO₅ ：Eu²⁺ 、或上述之組合。
10. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，更包括：一導線架，具有一容置槽，其中該容置槽用以容置該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片、該螢光粉膠體與該紅光發光二極體晶片。
11. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，更包括：一導線架，具有一第一容置槽與一第二容置槽，其中該第一容置槽用以容置該藍光發光二極體晶片或該紫外光發光二極體晶片與該螢光粉膠體，該第二容置槽用以容置該紅光發光二極體晶片。
12. 如請求項1所述之調整植物生長的光源裝置，其中該光源裝置所產生的一色度位於一CIE色度座標中由座標(0.17,0)、(0.11,0.08)、(0.19,0.77)與(0.38,0.60)之連線所圍繞的範圍內。