TWM577646U - 發光二極體之植物栽培系統 - Google Patents

Abstract

習知苦瓜、芝麻、薑黃、蒟蒻芋等植株萃取的胜肽分別有獨特的保健效果，然而其需要良好的光照環境以有效率地促進培育。本創作提供一種發光二極體之植物栽培系統，其包含有一電路板、一發光二極體晶元封裝體、一驅動電路、一光照感測裝置以及一光照調整電路。光照感測裝置用以感測環境光強度。光照調整電路根據環境光強度調整驅動電路供應至發光二極體晶元封裝體之電源。本創作可給予植株適當的光照強度與時間，且利用波長穩定、低耗電的發光二極體晶元封裝體，讓本系統適合應用在大範圍栽種的田間或溫室中使用，並促進上述植株的培育。

Description

發光二極體之植物栽培系統

本創作提供一種植物栽培系統，尤其是操控發光二極體晶元封裝體之發光方式以應用於不同植物需求之栽培光照系統。

習知苦瓜、芝麻、薑黃、蒟蒻芋等植株萃取的活性胜肽分別有獨特的保健效果。活性肽廣泛分布於生物界，起著許多各種各樣的作用。常見作為細胞內部或細胞間傳輸化學信號的信使，調控細胞間或器官間的行動。包括神經、免疫、衰老等許多最新的研究方向都與小小的活性有關。在各種植物中的活性肽也陸續被證實對人體有療效，例如從苦瓜中萃取的苦瓜胜肽被證實可以降血糖與減少體脂肪；從芝麻萃取的芝麻胜肽、從薑黃萃取的薑黃胜肽和從蒟蒻芋萃取的蒟蒻胜肽也分別有獨特的保健效果。然而，這幾種植物的成長發育都非常依賴良好的光照環境，因此光照的控制成為種植時的重要考量因素。

光照為植物生長不可或缺的要素，由於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，所以許多植物栽培業者為了有效地加速植物的成長速度，都會藉由傳統燈具，如鎢絲燈、水銀燈或日光燈等，去照射植物以輔助植物之生長。傳統燈具由於消 耗電量高且使用壽命也不長，所以不符合節能效益，而且傳統燈具多含有鉛、水銀等重金屬物質，所以容易造成環境污染。而電壓穩定度要求較高的水銀燈則是不利於頻繁調整亮度。近年來廣泛利用二極體取代傳統燈具，然而，習知技術的二極體存在有若干缺點，導致原本相同波長且相同亮度的發光二極體晶片在封裝之後變成多種色溫不同、亮度不同與波長不同的發光二極體封裝體。此外，現在也缺乏適當的光照控制系統可調整提供給植物的光照強度。因此，本創作之目的在於提供光照自動調整、色溫波長穩定、低耗能、環保且良率高的植物栽培光照系統。

有鑑於此，本創作提供一種植物栽培系統，包含的發光二極體封裝體，具有穩定的色溫、亮度與波長，極度適合植物接收；並且根據外界光照強度調整LED光照強度，以讓植物於最佳光照環境下成長。

本創作之發光二極體之植物栽培系統，係用以培育複數個植株，其包含有一電路板、一發光二極體晶元封裝體、一驅動電路、一光照感測裝置以及一光照調整電路。發光二極體晶元封裝體設置於電路板，進一步包含有一發光二極體晶元以及一覆蓋層。發光二極體晶元包含有一半導體基體和至少兩個電極。半導體基體具有一電極安裝表面，兩個電極配置在電極安裝表面並電連接電路板。覆蓋層形成在電極安裝表面相對之表面，並延伸至發光二極體晶元外側表面，且係由透光並參雜螢光粉之材料形成。驅動電路電連接電路板，以選擇性地開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體之電源。光照感測裝置用以感測環境光強度並發送一環境光強訊號。光照調整電路電連接驅動電路及光照感測裝置，用以根據環境光強 訊號調整驅動電路開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體之電源。

培育之該等植株係為芝麻、苦瓜、薑黃或蒟蒻芋之植株體。

於一具體實施例中，光照調整電路進一步根據一預設光強度調整驅動電路供應至發光二極體晶元封裝體之一電壓強度。

其中，光照調整電路係逐漸調整電壓強度下降或提升，直到環境光強訊號符合預設光強度。

於一具體實施例中，發光二極體之植物栽培系統，進一步包含有一時間調整電路電連接驅動電路，以根據一預設時間調整驅動電路開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體之電源。

此外，發光二極體之植物栽培系統進一步包含有複數個發光二極體晶元封裝體，間隔地佈設於電路板上。

而且，發光二極體之植物栽培系統進一步包含有一中控裝置和複數個電路板，中控裝置分別電連接每個電路板和光照感測裝置，且光照調整電路設置於中控裝置。

於一具體實施例中，發光二極體之植物栽培系統之光照感測裝置係設置於發光二極體晶元封裝體之光照範圍之內。

發光二極體晶元進一步包含有一絕緣層、一導體形成層和一導體單元。絕緣層形成於電極安裝表面，且具有暴露該等電極之複數個穿孔。導體形成層形成於絕緣體上，且具有與該等穿孔對應之複數個導體安裝孔。導體單元形成在穿孔與導體安裝孔內，並且與對應之電極電連接。

其中，導體單元係由至少兩種材料所形成，所述材料包含有銅、鑽石墨、碳化矽、鋁、鋅、銀、鎳或金。

綜上所述，本創作發光二極體之植物栽培系統藉由發光二極體晶元封裝體、驅動電路、光照感測裝置以及光照調整電路，可依據環境光強度發出對應的光照強度，並依據植株所需的光照強度與時間調整系統提供的光照環境。本創作之光源波長與色溫較為穩定，適合植株接收穩定能量。再者，低耗電、環保、良率高的發光二極體晶元封裝體，讓本栽種系統極度適合運用在大範圍栽種的田間或溫室中使用。

1‧‧‧植物栽培系統

2‧‧‧電路板

3‧‧‧發光二極體晶元封裝體

4‧‧‧驅動電路

5‧‧‧光照調整電路

6‧‧‧時間調整電路

7‧‧‧中控裝置

8‧‧‧光照感測裝置

31‧‧‧發光二極體晶元

33‧‧‧覆蓋層

310‧‧‧半導體基體

311‧‧‧電極

312‧‧‧絕緣層

313‧‧‧導體形成層

314‧‧‧導體單元

3100‧‧‧電極安裝表面

3120‧‧‧穿孔

3130‧‧‧導體安裝孔

P‧‧‧植株

圖1係繪示本創作之發光二極體之植物栽培系統之功能方塊圖。

圖2係繪示本創作之發光二極體晶元封裝體之示意圖。

圖3係繪示本創作之一具體實施例中發光二極體之植物栽培系統之功能方塊圖。

圖4係繪示本創作之一具體實施例中發光二極體之植物栽培系統之示意圖。

為了讓本創作的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這些實施例僅為本創作代表性的實施例，其中所舉例的特定方法，裝置，條件，材質等並非用以限定本創作或對應的實施例。

在本說明書的描述中，參考術語“一具體實施例”的描述意指結合該實施例描述的具體特徵，結構，材料或者特點包含於本創作的至少一個實施例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例。而且，描述的具體特徵，結構，材料或者特點可以在任何 的一個或多個實施例中以合適的方式結合。

此外，本創作裝置或元件前的不定冠詞“一”、“一種”和“一個”對裝置或元件的數量要求(即出現次數)無限制性。因此“一”應被解讀為包括一或至少一，並且單數形式的裝置或元件也包括複數形式，除非所述數量明顯指單數形式。

請參閱圖1以及圖2。圖1係繪示本創作之發光二極體之植物栽培系統之功能方塊圖。圖2係繪示本創作之發光二極體晶元封裝體之示意圖。本創作之發光二極體之植物栽培系統1係用以培育複數個植株，其包含有一電路板2、一發光二極體晶元封裝體3、一驅動電路4、一光照感測裝置8以及一光照調整電路5。發光二極體晶元封裝體3設置於電路板2，進一步包含有一發光二極體晶元31以及一覆蓋層33。發光二極體晶元31包含有一半導體基體310和至少兩個電極311。半導體基體310具有一電極安裝表面3100，兩個電極311配置在電極安裝表面3100並電連接電路板2。覆蓋層33形成在電極安裝表面3100相對之表面，並延伸至發光二極體晶元31外側表面，且係由透光並參雜螢光粉之材料形成。驅動電路4電連接電路板2，以選擇性地開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。光照感測裝置8用以感測環境光強度並發送一環境光強訊號。光照調整電路5電連接驅動電路4及光照感測裝置8，用以根據環境光強訊號調整驅動電路4開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。

此處所述之光強度與環境光強度係指植株或光照感測裝置8的每單位面積所接收到的光通量，亦即為照度(Illuminance)，單位是勒克斯(lux)。光照感測裝置8偵測環境光強度，並發送環境光強訊號至光照調整電 路5。若環境光強度低於一閾值，則光照調整電路5調整驅動電路4開啟供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。若環境光強度高於一閾值，則光照調整電路5調整驅動電路4關閉供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。

所述植株在發光二極體晶元封裝體3之光照範圍之下。由於不同植物所需要之光強度不同，同一植株在發芽、抽高、開花等不同時期所需要的光強度也不同，因此本創作之目的在於提供適當的光強度予植株。利用光照感測裝置8可以偵測目前的環境光強度，再由光照調整電路5判斷環境光強度是否充足，若不足則可控制驅動電路4啟動發光二極體以產生光源。藉此，達到依據環境光強度適度調整植株接收的光照強度之效果。並且，本創作所利用之發光二極體晶元封裝體3之設計中，波長與色溫較為穩定，適合植株接收穩定能量。再者低耗電、環保、良率高的發光二極體晶元封裝體3，讓本栽種系統極度適合運用在大範圍栽種的田間或溫室中使用。

於部分具體實施例中，本創作應用於培育之該等植株係分別為芝麻、苦瓜、薑黃和蒟蒻芋之植株體。芝麻(Sesamum spp.)在長日照時間、中等光強度下可促進發育；短日照時間、高光強度下可以促進開花。苦瓜(Momordica charantia)在發育時喜好短日照時間；但在高光強度下可以促進開花結果。薑黃(Curcuma longa)適合中等日照時間、低光強度。而蒟蒻芋(Amorphophallus konjac)偏好高光強度。由上述可知，大多數植物所喜好之光照時長與光照強度皆略有差異。本創作之發光二極體之植物栽培系統1可以依據環境光強度，及時地調整給予不同種類植株、不同時期植株之光照。

於一具體實施例中，光照調整電路5進一步根據一預設光強 度調整驅動電路4供應至發光二極體晶元封裝體3之一電壓強度。當電壓強度越高，發光二極體晶元封裝體3發出之光照強度越強。於一具體實施例中，一植株偏好的光強度為30,000 lux，因此可將預設光強度設定為30,000 lux。光照感測裝置8偵測環境光強度，並發送環境光強訊號至光照調整電路5。若環境光強度為5,000 lux，則光照調整電路5開啟並提高驅動電路4供應至發光二極體晶元封裝體3之電壓強度。若開啟光照時環境光強度為60,000 lux，則光照調整電路5降低驅動電路4供應至發光二極體晶元封裝體3之電壓強度。藉此可以在環境光強度足夠的情況下，節省耗費之電力。

其中，光照調整電路5係逐漸調整電壓強度下降或提升，直到環境光強訊號符合預設光強度。並且，預設光強度可以是一個範圍。於一具體實施例中，一植株偏好的光強度為30,000 lux。可將預設光強度設定為25,000~35,000 lux。光照感測裝置8偵測環境光強度，並發送環境光強訊號至光照調整電路5。若環境光強度為5,000 lux，則光照調整電路5開啟並逐漸提高或降低驅動電路4供應至發光二極體晶元封裝體3之電壓強度，直到環境光強度落於25,000~35,000 lux之範圍內。藉此可以更精確的調整耗費之電力，達到智慧節電效果。

請參閱圖3。圖3係繪示本創作之一具體實施例中發光二極體之植物栽培系統之功能方塊圖。於一具體實施例中，發光二極體之植物栽培系統1進一步包含有一時間調整電路6電連接驅動電路4，以根據一預設時間調整驅動電路4開啟或關閉供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。於一具體實施例中，一種植物喜好於超過16小時之光照刺激下開花。為促進開花，將預設時間設定為早上六點開燈，晚上十點關燈。因此早上六點時， 時間調整電路6調整驅動電路4開啟供應至發光二極體晶元封裝體3之電源；晚上十點時，時間調整電路6調整驅動電路4關閉供應至發光二極體晶元封裝體3之電源。藉此可以根據植物之光照時間長度偏好來調整發光二極體晶元封裝體3的發光時間，達到幫助植物生長之效果。

於一具體實施例中，時間調整電路6與光照調整電路5亦可以依據預設條件協同調整驅動電路4。例如於晚上十點至早上六點之間，不論光線多暗，光照調整電路5皆不會驅使驅動電路4開啟電源。於早上六點至晚上十點之間，若環境光照強度超出預設光強度，光照調整電路5亦可驅使驅動電路4關閉電源。藉此，可以同時促進植物在適當的光照環境下生長，亦可以達到省電節能的效果。

請參閱圖3及圖4。圖4係繪示本創作之一具體實施例中發光二極體之植物栽培系統之示意圖。發光二極體之植物栽培系統1進一步包含有複數個發光二極體晶元封裝體3，間隔地佈設於電路板2上，如圖4所示。如此可提升植物栽培系統1的光照強度，並節省所需的相對應電路板2數量。

如圖4所示，發光二極體之植物栽培系統1進一步包含有一中控裝置7和複數個電路板2，中控裝置7分別電連接每個電路板2和光照感測裝置8，且光照調整電路5和時間調整電路6可設置於中控裝置7中。藉由一個中控裝置7控制複數個電路板2和複數個發光二極體晶元封裝體3，可以將本系統應用在大範圍的栽種環境中，例如溫室、網室或是田間。由中控裝置7作為整個植物栽培系統1的單一中樞，調整整個栽種環境中的光照強度，而不須使用多個光照調整電路5和時間調整電路6分別調整每個驅動電路4和電路板2。

於一具體實施例中，發光二極體之植物栽培系統1之光照感測裝置8係設置於發光二極體晶元封裝體3之光照範圍之內。更具體的說，光照感測裝置8與植株P大致在相同的區域中，以確保光照感測裝置8與植株P接收到的光強度差異不大。於另一具體實施例中，光照調整電路5耦接於複數個光照感測裝置8，接收來自光照感測裝置8的複數個環境光強訊號。並計算出平均環境光強訊號，再依據平均環境光強訊號調整驅動電路4之動作。

請再參閱圖2。發光二極體晶元進一步包含有一絕緣層312、一導體形成層313和一導體單元314。絕緣層312形成於電極安裝表面3100，且具有暴露該等電極311之複數個穿孔3120。導體形成層313形成於絕緣體312上，且具有與該等穿孔3120對應之複數個導體安裝孔3130。導體單元314形成在穿孔3120與導體安裝孔3130內，並且與對應之電極311電連接。

其中，導體單元314係由至少兩種材料所形成，所述材料包含有銅、鑽石墨、碳化矽、鋁、鋅、銀、鎳或金。於一具體實施例中，導體單元314有四層，第一導體單元與第二導體單元由銅、鑽石墨、碳化矽、鋁、鋅、銀之任一材料形成；第三導體單元由鎳及其類似的材料形成；第四導體單元由金及其類似的材料形成。

綜上所述，本創作發光二極體之植物栽培系統藉由發光二極體晶元封裝體、驅動電路、光照感測裝置以及光照調整電路，可依據環境光強度發出對應的光照強度，並依據植株所需的光照強度與時間調整系統提供的光照環境。本創作之光源波長與色溫較為穩定，適合植株接收穩定能量。再者，低耗電、環保、良率高的發光二極體晶元封裝體，讓本栽種 系統極度適合運用在大範圍栽種的田間或溫室中使用。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本創作所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

Claims (10)

1. 一種發光二極體之植物栽培系統，用以培育複數個植株，其包含有：一電路板；一發光二極體晶元封裝體，設置於該電路板，進一步包含有：一發光二極體晶元，其包含有：一半導體基體，具有一電極安裝表面；以及兩個電極，配置在該電極安裝表面並電連接該電路板；以及一覆蓋層，形成在該電極安裝表面相對之表面，並延伸至該發光二極體晶元外側表面，且係由透光並參雜螢光粉之材料形成；一驅動電路，電連接該電路板，以選擇性地開啟或關閉供應至該發光二極體晶元封裝體之電源；一光照感測裝置，用以感測環境光強度並發送一環境光強訊號；以及一光照調整電路，電連接該驅動電路及該光照感測裝置，用以根據該環境光強訊號調整該驅動電路開啟或關閉供應至該發光二極體晶元封裝體之電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該光照調整電路進一步根據一預設光強度調整該驅動電路供應至該發光二極體晶元封裝體之一電壓強度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該光照調整電路係逐漸調整該電壓強度下降或提升，直到該環境光強訊號符合該預設光強度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，進一步包含有： 一時間調整電路，電連接該驅動電路，以根據一預設時間調整該驅動電路開啟或關閉供應至該發光二極體晶元封裝體之電源。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，進一步包含有複數個發光二極體晶元封裝體，間隔地佈設於該電路板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，進一步包含有一中控裝置和複數個電路板，該中控裝置分別電連接該等電路板和該光照感測裝置，且該光照調整電路設置於該中控裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該等植株係為芝麻、苦瓜、薑黃或蒟蒻芋。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該光照感測裝置係設置於該發光二極體晶元封裝體之光照範圍之內。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該發光二極體晶元進一步包含有：一絕緣層，形成於該電極安裝表面，且具有暴露該等電極之複數個穿孔；一導體形成層，形成於該絕緣體上，且具有與該等穿孔對應之複數個導體安裝孔；以及一導體單元，形成在該等穿孔與該等導體安裝孔內，並且與對應之該等電極電連接。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之植物栽培系統，其中該導體單元係由至少兩種材料所形成，且該等材料包含有銅、鑽石墨、碳化矽、鋁、鋅、銀、鎳或金。