ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству для излучения света, поглощаемого растениями или водорослями, для роста которых требуется свет для фотосинтеза, и к источнику света на основе СИД для растениеводства и для промышленного предприятия по выращиванию растений. В частности, настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству для эффективного культивирования таких организмов, как, например, растения и водоросли, и к источнику света, основанному на СИДе для растениеводства и для промышленного предприятия по выращиванию растений.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Одним из примеров обычного источника света, основанного на СИДе для растениеводства, который может использоваться на промышленных предприятиях по выращиванию растений и т.д., является устройство для роста растений, раскрытое в патентной литературе 1.
Как показано на чертеже Фиг. 11, устройство 100 для роста растений, раскрытое в патентной литературе 1, включает в себя (i) светоизлучающий блок 110, предназначенный для излучения света для роста растений, (ii) блок 120 источника питания для подачи электричества в светоизлучающий блок 110 с возможностью изменения спектра излучаемого света, (iii) блок 131 определения, предназначенный для определения типа культивируемого растения 101, и (iv) блок 132 задания спектра светового излучения, предназначенный для задания спектра светового излучения путем регулирования блока 120 источника питания в соответствии с типом растения 101, определенным блоком 131 определения.
Светоизлучающий блок 110 (i) состоит из большого количества СИДов 112, расположенных на одной поверхности плоской подложки 111, причем этими СИД-ами 112 являются СИДы множества типов, излучающие свет различных спектров, и (ii) расположен так, что свет, излученный СИД-ами 112, направлен к растению 101. Каждый из СИД-ов 112 имеет, например, пулевидную форму.
Другим примером обычного источника света на основе СИД для растениеводства является источник света на основе СИД для растениеводства, который раскрыт в патентной литературе 2.
Источник 200 света на основе СИД для растениеводства, раскрытый в патентной литературе 2, может быть присоединен к крышке контейнера для выращивания растений, и состоит, как показано на чертеже Фиг. 12, из (i) вывода 201 катода, (ii) вывода 202 анода, (iii) светоизлучающего чипа 203, и (iv) линзы 204 из эпоксидной смолы. источник 200 света на основе СИД (источник света, основанный на СИДе) для растениеводства излучает свет 205, цвет которого соответствует типу светоизлучающего чипа 203.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Патентная литература 1
Публикация заявки на патент Японии № Tokukai 2004-344114 А (дата публикации: 9 декабря 2004 г. )
Патентная литература 2
Публикация заявки на патент Японии № Tokukaihei 9-252651 А (1997) (дата публикации: 30 сентября 1997 г. )
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Однако, как показано на чертеже Фиг. 2 из патентной литературы 2, красный СИД, используемый в обычном СИД-ом источнике 200 света для растениеводства, раскрытом в патентной литературе 2 (который показан на чертеже Фиг. 12), имеет диапазон длин волн от 630 нм до 680 нм и предпочтительно имеет пиковую длину волны, приблизительно, 660 нм. Кроме того, синий СИД, предназначенный для использования в обычном СИД-ом источнике 200 света для растениеводства, имеет диапазон длин волн от 380 нм до 480 нм и предпочтительно имеет пиковую длину волны, приблизительно, 450 нм.
В патентной литературе 2 количество света от синих СИД-ов регулируют так, чтобы оно не превышало 50% от количества света от красных СИД-ов. Как правило, красные СИДы и синие СИДы используют совместно; однако, в зависимости от типа растения, можно использовать только красные СИДы.
Однако, в том случае, когда красные СИДы и синие СИДы используют совместно, или в том случае, когда используют только красные СИДы, возникают следующие проблемы.
(1) Трудно разместить красные СИДы и синие СИДы при их совместном использовании. В частности, красные СИДы и синие СИДы занимают очень большую площадь. Кроме того, трудно равномерно разместить эти СИДы в углу.
(2) Необходимо регулировать соотношения между количеством света в синей области спектра и в красной области спектра. Для этого, если соотношения между количеством света регулируют путем изменения количества синих СИД-ов или количества красных СИД-ов, то эти соотношения будут иметь отклонения от желательных соотношений, когда СИДы используют в течение длительного времени, вследствие различия между характеристиками ухудшения свойств синих СИД-ов и красных СИД-ов вследствие старения.
Кроме того, чтобы количество света от синих СИД-ов не превышало 50% от количества света от красных СИД-ов, необходимы следующие операции:
(A) вызывают излучение яркого света красными СИД-ами (увеличивают ток возбуждения);
(B) увеличивают количество чипов СИД-ов, предусмотренных для каждого из красных СИД-ов;
(C) увеличивают количество красных СИД-ов;
и/или аналогичные операции.
Однако, в приведенном выше случае (А) различие между характеристиками ухудшения свойств чипов синих СИД-ов и чипов красных СИД-ов вследствие старения становится более сильным, и, таким образом, соотношения между количеством света отклоняются от желательных соотношений в большей степени при использовании чипов СИД-ов в течение длительного времени. Кроме того, поскольку необходимо осуществлять электрическое регулирование количества света, то необходима электрическая схема управления и т.д., и, следовательно, конфигурация усложняется. В приведенном выше случае (В) размер каждого из красных СИД-ов увеличивается, и, следовательно, усложняется, например, регулировка характеристик направленности в широком угле. В приведенном выше случае (С) количество синих СИД-ов является относительно малым, и, следовательно, даже если синие СИДы являются равноотстоящими друг от друга или имеют характеристики направленности в широком угле, световое излучение в красной области спектра и световое излучение в синей области спектра не могут полностью смешиваться, и, таким образом, вероятно возникновение неравномерности цвета.
(3) Трудно смешать свет от синих СИД-ов и свет от красных СИД-ов, и, следовательно, трудно получить смешанный цвет, необходимый для растениеводства. В частности, в случае использования множества отдельных синих СИД-ов и красных СИД-ов очень трудно удовлетворить заданным соотношениям света и одновременно реализовать свет равномерно смешанного цвета без пространственной неравномерности.
Настоящее изобретение было создано с учетом вышеизложенных традиционных проблемы, и задачей настоящего изобретения является создание светоизлучающего устройства, способного легко регулировать соотношения количества света в синей области спектра и в красной области спектра несмотря на наличие всего лишь простой конфигурации и на то, что оно занимает небольшую площадь, источника света на основе СИД для растениеводства и для промышленного предприятия по выращиванию растений.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Для достижения вышеупомянутой задачи светоизлучающее устройство из настоящего изобретения включает в себя: по меньшей мере, один чип первого СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой пиковой длине волны, которая находится в относительно коротковолновой области спектра, из множества пиковых длин волн, поглощаемого растением или водорослью, для роста которого (которой) необходим свет для фотосинтеза; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт упомянутый, по меньшей мере, один чип первого СИДа, а люминофор, содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излучаемого из упомянутого, по меньшей мере, одного чипа СИДа, причем свет в длинноволновой области спектра соответствует пиковой длине волны, которая находится в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны из множества пиковых длин волн.
В частности, во многих случаях для роста фотосинтезирующих организмов, таких как, например, растения и водоросли, необходим свет, имеющий (i) первую пиковую длину волны в относительно коротковолновой области спектра и (ii) пиковую длину волны в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны. С учетом этих обстоятельств, светоизлучающее устройство из настоящего изобретения включает в себя (а) по меньшей мере, один чип первого СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой пиковой длине волны, и (b) герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт, по меньшей мере, один чип первого СИДа.
Люминофор, содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий пиковой длине волны в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны.
В результате, в светоизлучающем устройстве не требуется использование чипов СИД-ов двух типов (отдельно предусмотренного чипа синего СИДа и чипа красного СИДа) для излучения света, соответствующего пику поглощения света в синей области спектра и пику поглощения света хлорофиллом и т.д. в красной области спектра, причем такой свет необходим для роста таких организмов, как, например, растения и водоросли, и оно способно излучать такой свет с использованием чипа СИДа только одного типа (чип синего СИДа). Следовательно, светоизлучающее устройство не занимает большую площадь. Кроме того, поскольку в этой конфигурации красный люминофор должен быть диспергирован в слое смолы, то красный люминофор может быть диспергирован в смоле с заданным соотношением компонентов смеси. Путем изменения соотношения компонентов смеси можно изменять количество света в синей области оптического спектра и количество света в красной области оптического спектра.
Соответственно, может быть создано светоизлучающее устройство, которое, несмотря на то, что оно имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способно (i) легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и света в красной области оптического спектра и (ii) излучать синий свет, смешанный с красным светом, с небольшой пространственной неравномерностью цвета.
Светоизлучающее устройство из настоящего изобретения может дополнительно включать в себя, по меньшей мере, один чип второго СИДа, который излучает второй свет в коротковолновой области спектра, соответствующий второй пиковой длине волны, которая находится в относительно коротковолновой области спектра, но имеет иную длину волны, чем первая пиковая длина волны, из множества пиковых длин волн.
Это позволяет создать светоизлучающее устройство, которое надлежащим образом стимулирует рост таких организмов, как, например, растения и водоросли, даже при наличии следующих двух пиковых длин волн в относительно коротковолновой области спектра: первой длины волны в пике излучения и второй длины волны в пике излучения.
Для достижения вышеупомянутой задачи источник света на основе СИД для растениеводства согласно настоящему изобретению, включающий в себя описанное выше светоизлучающее устройство, включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИДа, имеющий пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, который соответствует пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра; красный люминофор, который, после приема возбуждающего светового излучения из упомянутого, по меньшей мере, одного чипа синего СИДа, излучает свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм, которая соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра; и слой смолы, в котором диспергирован красный люминофор и которым покрыт упомянутый, по меньшей мере, один чип синего СИДа.
Согласно этой конфигурации, источник света на основе СИД для растениеводства включает в себя (i) по меньшей мере, один чип синего СИДа и (ii) слой смолы, в котором диспергирован красный люминофор и которым покрыт, по меньшей мере, один чип синего СИДа. В этой конфигурации, по меньшей мере, один чип синего СИДа способен излучать свет с длиной волны от 400 нм до 480 нм, соответствующей пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра. Красный люминофор, после приема возбуждающего светового излучения, по меньшей мере, из одного чипа синего СИДа, излучает свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 620 нм до 700 нм, который соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра.
В результате в источнике света на основе СИД для растениеводства не требуется использование один чипов СИД-ов двух типов (отдельно предусмотренного чипа синего СИДа и отдельно предусмотренного чипа красного СИДа) для излучения света, соответствующего пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра и пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра, который необходим для роста растений, и он способен излучать такой свет с использованием чипа СИДа только одного типа (чипа синего СИДа). Следовательно, источник света на основе СИД для растениеводства не занимает большую площадь. Кроме того, поскольку в этой конфигурации красный люминофор должен быть диспергирован в слое смолы, то красный люминофор может быть диспергирован в смоле при заданном соотношении компонентов смеси. Путем изменения соотношения компонентов смеси можно изменять количество света в синей области оптического спектра и количество света в красной области оптического спектра.
Соответственно, может быть создан источник света на основе СИД для растениеводства, который, несмотря на то, что он имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способен (i) легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра и (ii) излучать синий свет, смешанный с красным светом, с небольшой пространственной неравномерностью цвета.
Для достижения вышеупомянутой задачи промышленное предприятие по выращиванию растений согласно настоящему изобретению включает в себя описанный выше источник света на основе СИД для растениеводства.
Эта конфигурация позволяет создать промышленное предприятие по выращиванию растений, включающее в себя источник света на основе СИД для растениеводства, который способен, несмотря на то, что он имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как было описано выше, светоизлучающее устройство из настоящего изобретения включает в себя: по меньшей мере, один чип первого СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой пиковой длине волны, находящейся в относительно коротковолновой области спектра, из множества пиковых длин волн света, поглощаемого растением или водорослью, для роста которого (которой) требуется свет для фотосинтеза; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт упомянутый, по меньшей мере, один чип первого СИДа, причем люминофор, содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного из упомянутого, по меньшей мере, одного чипа первого СИДа, причем этот свет в длинноволновой области спектра, соответствующий пиковой длине волны, находится в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны из множества пиковых длин волн.
Как было описано выше, источник света на основе СИД для растениеводства согласно настоящему изобретению включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИДа, имеющий пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, который соответствует пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра; красный люминофор, который, после приема возбуждающего светового излучения из упомянутого, по меньшей мере, одного чипа синего СИДа, излучает свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм, которая соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра; и слой смолы, в котором диспергирован красный люминофор и которым покрыт упомянутый, по меньшей мере, один чип синего СИДа.
Как было описано выше, промышленное предприятие по выращиванию растений из настоящего изобретения включает в себя источник света, основанный на СИДе для растениеводства.
Соответственно, могут быть созданы светоизлучающее устройство, которое, несмотря на то, что оно имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способно легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра, источник света на основе СИД для растениеводства и промышленное предприятие по выращиванию растений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах Фиг. 1(a) и Фиг. 1(b) проиллюстрирован один из вариантов осуществления источника света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения, причем на каждом из чертежей Фиг. 1(a) и Фиг. 1(b) на виде в поперечном разрезе показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, сформированного на подложке.
На чертеже Фиг. 2(a) на виде сверху показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, сформированного на подложке, до формирования слоя смолы.
На чертеже Фиг. 2(b) на виде сверху показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, сформированного на подложке, после формирования слоя смолы.
На чертеже Фиг. 3(a) изображен график, на котором показан спектр излучения источника света на основе СИД для растениеводства, наблюдаемый в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,05:1.
На чертеже Фиг. 3(b) изображен график, на котором показан спектр излучения источника света на основе СИД для растениеводства, наблюдаемый в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,10:1.
На чертеже Фиг. 4(a) изображен график, на котором показан спектр излучения источника света на основе СИД для растениеводства, наблюдаемый в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,15:1.
На чертеже Фиг. 4(b) изображен график, на котором показан спектр излучения источника света на основе СИД для растениеводства, наблюдаемый в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,20 к 1.
На чертеже Фиг. 5 показаны (i) спектры поглощения, которые имеет хлорофилл, и (ii) примеры областей применения источника света на основе СИД из данного варианта осуществления изобретения.
На чертеже Фиг. 6 изображен график, на котором показана температурная характеристика источника света на основе СИД по сравнению с температурной характеристикой обычного источника света.
На каждом из чертежей Фиг. 7(a) и Фиг. 7(b) на виде сверху показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, применяемого для освещения.
На чертеже Фиг. 7(c) изображен график, на котором показан спектр излучения источника света на основе СИД для растениеводства.
На чертеже Фиг. 8 приведен пояснительный чертеж, на котором проиллюстрирован пример применения источника света на основе СИД для растениеводства на промышленном предприятии по выращиванию растений.
На чертеже Фиг. 9(a) на виде в поперечном разрезе показана конфигурация источника света на основе СИДа пулевидной формы для растениеводства, наблюдаемая в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,05:1.
На чертеже Фиг. 9(b) на виде в поперечном разрезе показана конфигурация источника света на основе СИД пулевидной формы для растениеводства, наблюдаемая в том случае, когда соотношение компонентов смеси красного люминофора со смолой составляет 0,20:1.
На чертеже Фиг. 10(a) показан другой вариант осуществления источника света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения, и на нем, на виде в поперечном разрезе показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, сформированного на подложке.
На чертеже Фиг. 10(b) на виде сверху показана конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства, сформированного на подложке, до формирования слоя смолы.
На чертеже Фиг. 11 показана конфигурация обычного источника света на основе СИД для растениеводства.
На чертеже Фиг. 12 показана конфигурация другого обычного источника света на основе СИД для растениеводства.
[Первый вариант осуществления изобретения]
В приведенном ниже описании рассмотрен один из вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи Фиг. 1-Фиг. 8.
(Конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства)
Конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения рассмотрена со ссылкой на чертежи Фиг. 2(a) и Фиг. 2(b). На чертеже Фиг. 2(a) на виде сверху показан источник света на основе СИД для растениеводства, сформированный на подложке, до введения смолы, содержащей красный люминофор, а на чертеже Фиг. 2(b) на виде сверху показан источник света на основе СИД для растениеводства, сформированный на подложке, после введения смолы, содержащей красный люминофор.
Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, из данного варианта осуществления изобретения состоит из (i) керамической подложки 1 (подложки), (ii) множества чипов 2 синих СИД-ов, расположенных на керамической подложке 1, и (iii) вертикальной стенки 3, выполненной из смолы и расположенной вокруг множества чипов 2 синих СИД-ов (см. чертеж Фиг. 2(a)).
В данном варианте осуществления изобретения чипами 2 синих СИД-ов являются, например, двадцать четыре чипа синих СИД-ов, скомпонованных так, что три столбца, каждый из которых включает в себя восемь чипов 2 синих СИД-ов, электрически соединенных друг с другом параллельно, соединены последовательно. Следует отметить, что в настоящем изобретении количество чипов 2 синих СИД-ов не обязательно должно быть равным двум или большему количеству, и их количество может быть равным одному. Кроме того, в том случае, когда предусмотрено наличие множества чипов 2 синих СИД-ов, их количество не обязательно должно быть равным 24. Кроме того, отсутствует какое-либо ограничение на то, каким образом следует располагать множество чипов 2 синих СИД-ов. Кроме того, способ их электрического соединения не ограничен вышеизложенным способом их электрического соединения.
В пространстве внутри вертикальной стенки 3 каждый из чипов 2 синих СИД-ов соединен монтажными проводами 5, соответственно, со схемой 4а разводки и со схемой 4b разводки, которые предусмотрены с обеих сторон столбца, к которому относится этот чип 2 синего СИДа. Схема 4а разводки и схема 4b разводки электрически соединены, соответственно, с контактной площадкой 6а катода и с контактной площадкой 6b анода, которые расположены на керамической подложке 1, но снаружи вертикальной стенки 3.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, снабжен слоем 7 смолы, которым заполнено пространство внутри вертикальной стенки 3 и которым покрыто множество чипов 2 синих СИД-ов (как показано на чертеже Фиг. 2(b)). В слой 7 смолы подмешан и диспергирован красный люминофор.
Каждый из чипов 2 синих СИД-ов из данного варианта осуществления изобретения излучает свет (первый свет) с длиной волны от 400 нм до 480 нм, которая соответствуют пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра. С другой стороны, красный люминофор 7b представляет собой люминофор, который, после поглощения света из чипов 2 синих СИД-ов, излучает второй свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 620 нм до 700 нм, который соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра.
Следует отметить, что каждый из чипов 2 синих СИД-ов не ограничен тем чипом, который излучает только свет (первый свет) с длиной волны от 400 нм до 480 нм, соответствующей пику поглощения света в синей области спектра, и им может являться чип, который излучает свет, соответствующий диапазону длин волн от синего света до ультрафиолетового.
(Регулирование соотношений количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра)
В приведенном ниже описании, со ссылкой на чертежи Фиг. 1(a), Фиг. 1(b) и Фиг. 3, рассмотрено то, как источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, регулирует соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра. На чертежах Фиг. 1(a) и Фиг. 1(b) на виде в поперечном разрезе показаны источник 10 (10А) света на основе СИДа, сформированный на подложке, и СИД-ный источник (источник на основе СИД) 10 (10D), света сформированный на подложке, которые отличаются друг от друга соотношением компонентов смеси красного люминофора и кремнийорганической смолы.
Как показано на чертеже Фиг. 1(a), в источнике 10 света на основе СИД из данного варианта осуществления изобретения, сформированном на подложке, слой 7 смолы состоит из (i) смолы 7а (смолы), изготовленной из кремнийорганической смолы, и (ii) красного люминофора 7b, содержащегося в смоле 7а. Следовательно, путем изменения соотношения красного люминофора 7b и смолы 7а можно создать источники 10А и 10D света на основе СИДа, сформированные на подложке, которые излучают свет с соответственно различными длинами волн.
Например, в качестве красного люминофора 7b использован CaAlSinN3:Eu, и, как описано ранее, чипы 2 синих СИД-ов излучают свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 400 нм до 480 нм. При этой конфигурации происходит излучение первого света с длиной волны от 400 нм до 480 нм и второго света с длиной волны от 620 нм до 700 нм. Следует отметить, что CaAlSinN3:Eu представляет собой нитридный красный люминофор, содержащий двухвалентный европий (Eu) в качестве активатора, и является одним из люминофоров, имеющих устойчивые температурные характеристики и высокую светоотдачу.
В частности, в случае СИД-ого источника 10А света, сформированного на подложке (см. чертеж Фиг. 1(a)), в котором соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а равно 0,05:1, полученный спектр имеет (i) пиковую длину волны (интенсивность излучения: 1,0), равную 440 нм, и (ii) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 0,3), равную 640 нм (см. чертеж Фиг. 3(a)). С другой стороны, в случае СИД-ого источника 10В света, сформированного на подложке, в котором соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а равно 0,10:1, полученный спектр имеет (i) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 1,0), равную 440 нм, и (ii) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 0,8), равную 640 нм (см. чертеж Фиг. 3(b)).
Кроме того, в случае источника 10C света на основе СИДа, сформированного на подложке, в котором соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а равно 0,15:1, полученный спектр имеет (i) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 0.56), равную 440 нм, и (ii) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 1,0), равную 640 нм (см. чертеж Фиг. 4(a)).
Кроме того, в случае источника 10D света на основе СИД, сформированного на подложке, в котором соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а равно 0,20:1 (см. чертеж Фиг. 1(b)), полученный спектр имеет (i) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 0,4), равную 440 нм, и (ii) пиковую длину волны(интенсивность излучения: 1,0), равную 640 нм (см. чертеж Фиг. 4(b)).
Как описано выше, путем изменения соотношения компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а может быть легко отрегулированы соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра.
(Длины волн света, необходимые для роста растений)
В приведенном ниже описании рассмотрено, со ссылкой на чертеж Фиг. 5, то, какая длина волны света является необходимой для роста растений. На чертеже Фиг. 5 показаны характеристики поглощения света хлорофиллом и спектры света, излучаемого из источников 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированных на подложке.
Во-первых, хлорофилл, который играет главную роль в фотосинтезе растений, не поглощает свет равномерно; он имеет отчетливые пики поглощения на длинах волн, приблизительно, 660 нм (красный свет) и, приблизительно, 450 нм (синий свет) (см. чертеж Фиг. 5). В соответствии с этим, спектральная характеристика, необходимая для фотосинтеза, имеет второй пик на длине волны, приблизительно, 660 нм и первый пик на длине волны, приблизительно, 450 нм.
Следовательно, на этапе созревания, когда растения имеют листья и активно осуществляют фотосинтез, свет, имеющий обе составляющие: составляющую красного света и составляющую синего света, является эффективным для роста.
Между тем, синий свет, имеющий длину волны, приблизительно, 450 нм, также влияет на фотосистемы растений, именуемые системами реакции на высокую энергию, и, следовательно, является важным для нормального морфогенеза растений. Следовательно, на этапах проращивания семян и выращивания рассады составляющая синего света является особенно важной.
В этом отношении, из чертежа Фиг. 5 ясно, что среди Источников 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированных на подложке, (i) Источник 10А света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, является пригодным для диапазона поглощения хлорофиллом синего света, и (ii) Источник 100 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, является пригодным для диапазона поглощения хлорофиллом красного света.
Из вышеизложенного ясно следующее: можно легко вызвать то, чтобы источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, был пригодным для характеристик поглощения света хлорофиллом просто путем изменения соотношения компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а.
Между тем, в области оптики количество света выражают, например, через плотность потока фотонов. Здесь следует отметить, что в том случае, когда вещество облучают солнечным светом, плотность потока фотонов равна величине, полученной путем деления количества фотонов, которыми облучается поверхность, в секунду на площадь поверхности вещества. ″Плотность потока фотонов″ выражается через количество фотонов. Следовательно, это количество является одинаковым в обоих случаях: в случае инфракрасного излучения и в случае ультрафиолетового излучения. С другой стороны, фотохимическая реакция происходит только тогда, когда приняты фотоны, которые может поглотить пигмент. Например, прием света, который хлорофилл не может поглотить, ничего не дает растениям. С учетом этого, в области фотосинтеза такие определения, как ″плотность потока фотонов фотосинтеза″ и ″поток фотонов фотосинтеза″ существуют только для диапазона длин волн от 400 нм до 700 нм, которые поглощает хлорофилл. Следует отметить, что поток фотонов фотосинтеза представляет собой величину, полученную путем умножения плотности потока фотонов фотосинтеза (PPFD) на площадь, принимающую свет. Эта величина не просто выражает длины волн в пике поглощения, который имеет хлорофилл в красной и в синей областях оптического спектра, выраженные через энергию, но выражает энергию (то есть энергию, необходимую для фотосинтеза), соответствующую спектрам поглощения в красной и в синей областях оптического спектра, которая выражена через количество фотонов, для того, чтобы найти интенсивность света, необходимую для роста растений. Поток фотонов фотосинтеза в синей может быть найден из спектральных характеристик источника света на основе СИД и энергии одного фотона на каждой длине волны.
Следовательно, источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, может быть выражен с точки зрения потока фотонов фотосинтеза следующим образом. В случае СИД-ного источника 10А света, сформированного на подложке (см. чертеж Фиг. 3(a)), поток фотонов фотосинтеза равен (i) 1 мкмоль/с (микромоль/секунда) в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм и (ii) 1,3 мкмоль/с в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм. Следует отметить, что эти значения найдены, соответственно, из области длин волн от 400 нм до 480 нм на графике и из области длин волн от 620 нм до 700 нм на графике. Когда эти значения выражены через отношение, то отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм равно 1,3:1.
С другой стороны, в случае источника 10D света на основе СИД, сформированного на подложке (см. чертеж Фиг. 4(b)), поток фотонов фотосинтеза равен (i) 0,2 мкмоль/с в синей области оптического спектра от 400 до 480 нм и (ii) 2,0 мкмоль/с в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм. Когда эти значения выражены через отношение, то отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм равно 10:1.
В случае источника 10 В света, сформированного на подложке (см. чертеж Фиг. 3(b)), отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм равно 3,5:1. Кроме того, в случае источника 10C света, сформированного на подложке (см. чертеж Фиг. 4(a)), отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм равно 7,5:1.
То есть в данном варианте осуществления изобретения отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1: до 10:1. С учетом этого, Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, является пригодным для проращивания семян, выращивания рассады и созревания растений.
В частности, каждый из СИД-ных источников 10А и 10В света, сформированных на подложке, предпочтительно сконфигурированы так, что в том случае, когда они предназначены для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 3,5:1. Это позволяет вызывать то, что СИД-ные источники 10А и 10B света, сформированные на подложке, являются пригодными для проращивания семян и для выращивания рассады растений.
Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения СИД-ные источники 10C и 10D света, сформированные на подложке, предпочтительно сконфигурированы так, что в том случае, когда они предназначены для стеллажа для созревания, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 7,5:1: до 10:1. Это позволяет вызывать то, что СИД-ные источники 10C и 10D света, сформированные на подложке, являются пригодными для созревания растений.
На чертеже Фиг. 6 показаны выраженные через относительный световой поток температурные характеристики СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке, из данного варианта осуществления изобретения и обычного одиночного красного СИДа для растениеводства. На чертеже Фиг. 6 на горизонтальной оси отображена температура перехода в установленном чипе, а на вертикальной оси отображен относительный световой поток. Из чертежа Фиг. 6 ясно, что при высоких температурах источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке (сплошная линия на чертеже Фиг. 6), и обычный одиночный красный СИД для растениеводства (пунктирная линия на чертеже Фиг. 6) отличаются друг от друга по температурным характеристикам на 10%. Это объясняется тем, что красные СИД-ы имеют плохие температурные характеристики. В отличие от этого, температурные характеристики СИД-ного источника 10 света из данного варианта осуществления изобретения, сформированного на подложке, являются хорошими, поскольку вместо красных СИД-ов используется красный люминофор 7b. Следовательно, Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы (описание которой приведено ниже) могут быть хорошо отрегулированными по пику характеристик поглощения света хлорофиллом.
(Вещество для красного люминофора)
Как описано выше, в Источнике 10 света на основе СИД из данного варианта осуществления изобретения, сформированном на подложке, в качестве красного люминофора 7b использовано вещество CaAlSiN3:Eu. Однако, следует отметить, что вещество для красного люминофора 7b не ограничено веществом CaAlSiN3:Eu. Этим веществом может являться, например, (Sr,Са)AlSiN3:Eu. (Sr,Са)AlSiN3:Eu представляет собой люминофор, который (i) получен из CaAlSiN3:Eu путем замещения части кальция (Са) стронцием (Sr), в результате чего пиковая длина волны сдвигается к более короткой длине волны и (ii) имеет, подобно CaAlSiN3:Eu, устойчивые температурные характеристики и высокую светоотдачу.
В частности, в особенности для растений и т.д., содержащих больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, предпочтительно использовать красный люминофор 7b, выполненный из CaAlSiN3:Eu (пик излучения: от 650 нм до 660 нм). С другой стороны, для растений и т.д., содержащих больше хлорофилла b, чем хлорофилла а, предпочтительно использовать красный люминофор 7b, выполненный из (Sr,Са)AlSiN3:Eu, который имеет более короткую пиковую длину волны(от 620 нм до 630 нм).
В альтернативном варианте красный люминофор может быть выполнен из: 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn, La2O2S:Eu, Y2O2S:Eu, LiEuW2O8, (Y,Gd,Eu)2O3, (Y,Gd,Eu)BO3 и/или YVO4:Eu и CaS:Eu,Ce,K.
Само собой разумеется, что красные люминофоры 7b двух типов, такие как, например, CaAlSiN3:EU и (Sr,Са)AlSiN3: Eu, могут использоваться совместно. Это является эффективным для культивирования растений, содержащих хлорофилл а и хлорофилл b в равных количествах.
К тому же, что касается характеристик поглощения света хлорофиллом в синей области оптического спектра, то пиковая длина волны каждого из чипов 2 синих СИД-ов может быть установлена надлежащим образом, соответствуя пикам поглощения, которые имеют хлорофилл а и хлорофилл b. Например, предпочтительно использовать (i) чип 2 синего СИДа (типа I), имеющий пик излучения в диапазоне от 4 30 нм до 440 нм, для растения, содержащего большое количество хлорофилла а и (ii) чип 2 синего СИДа (типа II), имеющий пик излучения в диапазоне от 450 нм до 460 нм, для растения, содержащего большое количество хлорофилла b.
Кроме того, Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, может быть сконфигурирован так, что, сочетание чипа 2 синего СИДа и красного люминофора 7b соответствует типам хлорофилла а и хлорофилла b. Например, СИД-ные источники 10 света, сформированные на подложке, могут включать в себя различные сочетания, такие как, например, (i) сочетание чипа 2 синего СИДа (типа I) и красного люминофора 7b, выполненного из CaAlSiN3:Eu, и (ii) сочетание один чипа 2 синего СИДа (типа II) и красного люминофора 7b, выполненного из (Sr,Са)AlSiN3:Eu.
В этом случае в каждой конфигурации соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b и смолы 7а регулируют надлежащим образом для получения желательных соотношений света.
(Конфигурация источника света на основе СИД, сформированного на подложке, который необходим для работы человека (источник света на основе СИД для освещения))
Описанный выше Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, представляет собой источник света на основе СИД для растениеводства. Однако, следует отметить, что Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, может быть использован в качестве СИД-ного источника 20 света для освещения, которое необходимо для работы человека. Это может быть легко реализовано.
То есть в слое смолы 7, которым покрыты чипы 2 синих СИД-ов из описанного выше СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке, в дополнение к красному люминофору 7b (см. чертежи Фиг. 7(a), Фиг. 7(b) и Фиг. 7(c)) со смолой 7а смешан и диспергирован зеленый люминофор 7с.
В частности, СИД-ный источник 20 света для освещения состоит из: (i) керамической подложки 1, (ii) множества чипов 2 синих СИД-ов, расположенных на керамической подложке 1, и (iii) вертикальной стенки 3, которая окружает множество чипов 2 синих СИД-ов.
В данном варианте осуществления изобретения чипами 2 синих СИД-ов являются, например, 156 чипов синих СИД-ов, которые расположены так, что тринадцать линий, каждая из которых включает в себя двенадцать соединенных последовательно чипов 2 синих СИД-ов, соединены параллельно одна с другой. Следует отметить, что в настоящем изобретении количество чипов 2 синих СИД-ов не обязательно должно быть равным двум или большему количеству, и это количество может быть равным одному. Кроме того, в том случае, когда предусмотрено множество чипов 2 синих СИД-ов, их количество не обязательно должно быть равным 156. Кроме того, отсутствует какое-либо ограничение на то, каким образом следует располагать множество чипов 2 синих СИД-ов.
В пространстве внутри вертикальной стенки 3 каждый из чипов 2 синих СИД-ов электрически соединен монтажными проводами 5, соответственно, со схемой 4а разводки и со схемой 4b разводки, которые предусмотрены с обеих сторон столбца, к которому относится этот чип 2 синего СИДа. Схема 4а разводки и схема 4b разводки электрически соединены, соответственно, с контактной площадкой 6а катода и с контактной площадкой 6b анода, которые расположены на керамической подложке 1, но снаружи вертикальной стенки 3.
Кроме того, СИД-ный источник 20 света для освещения из данного варианта осуществления изобретения снабжен слоем 7 смолы, которым заполнено пространство внутри вертикальная стенка 3 и которым покрыто множество чипов 2 синих СИД-ов (как показано на чертеже Фиг. 7(b)). Слой 7 смолы состоит из (i) смолы 7а, изготовленной из кремнийорганической смолы, и (ii) красного люминофора 7b и зеленого люминофора 7с, смешанных со смолой 7а и диспергированных в ней.
Здесь следует отметить, что в СИД-ном источнике 20 света для освещения смола 7а, красный люминофор 7b и зеленый люминофор 7 с смешаны в следующих пропорциях: например, 1:0,01:0,10. Эти пропорции дают спектр излучения, показанный на чертеже Фиг. 7(c). В спектре излучения, показанном на чертеже Фиг. 7(c), количество света является большим на длине волны около 550 нм, который люди ощущают как самый яркий свет. Это показывает, что СИД-ный источник 20 света для освещения действует в качестве источника освещения для работы человека.
(Применение для промышленных предприятий по выращиванию растений)
Ниже рассмотрено применение СИД-ного источника 10 света из данного варианта осуществления изобретения, сформированного на подложке, для промышленного предприятия по выращиванию растений со ссылкой на чертеж Фиг. 8. На чертеже Фиг. 8 показан пример промышленного предприятия 30 по выращиванию растений, в котором используются СИД-ные источники 10 света, сформированные на подложке, и СИД-ные источники 20 света для освещения из данного варианта осуществления изобретения.
Как показано на чертеже Фиг. 8, на промышленном предприятии 30 по выращиванию растений из данного варианта осуществления изобретения, например, (i) предусмотрено 1300 СИД-ных источников 10А света, сформированных на подложке, для стеллажей для проращивания семян (ii) предусмотрено 4600 СИД-ных источников 10А света, сформированных на подложке, для стеллажей для выращивания рассады и (iii) предусмотрено 17000 СИД-ных источников 10D света, сформированных на подложке, для стеллажей для созревания. Кроме того, предусмотрено 350 СИД-ных источников 20 света для освещения стеллажа для отправки продукции, где работают люди.
Как было описано выше, светоизлучающее устройство из данного варианта осуществления изобретения включает в себя (i) по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа (по меньшей мере, один чип первого СИДа), который излучает первый свет в коротковолновой области спектра с длиной волны от 400 нм до 480 нм, соответствующей пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра (первая пиковая длина волны), причем эта первая пиковая длина волны является одной из множества длин волн в пиках поглощения света растением, для роста которого необходим свет для фотосинтеза, находящийся в относительно коротковолновой области спектра; и (ii) слой 7 смолы (герметизирующей смолы, содержащая люминофор), которым покрыт, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа. Слой 7 смолы содержит красный люминофор 7b (люминофор), который излучает свет в длинноволновой области спектра после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа 2 синего СИДа. Свет в длинноволновой области спектра имеет длину волны от 620 нм до 700 нм и соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра, которой является одна из множества пиковых длин волн, находящаяся в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны.
В частности, во многих случаях для роста растений, в которых происходит фотосинтез, необходим свет, имеющий (i) первую пиковую длину волны в относительно коротковолновой области спектра и (ii) пиковую длину волны в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны. С учетом этих обстоятельств, светоизлучающее устройство из данного варианта осуществления изобретения включает в себя (а) по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой пиковой длине волны, и (ii) слой 7 смолы, которым покрыт, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа. Красный люминофор 7b, содержащийся в слое 7 смолы, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий пиковой длине волны в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны.
В результате, отсутствует необходимость использования в светоизлучающем устройстве чипов СИД-ов двух типов (отдельно предусмотренного чипа синего СИДа и отдельно предусмотренного чипа красного СИДа) для излучения света, соответствующего пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра и пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра, и т.д., причем этот свет необходим для роста таких организмов, как, например, растения, и это светоизлучающее устройство способно излучать такой света с использованием чипа СИДа только лишь одного типа (чипа синего СИДа). Следовательно, светоизлучающее устройство не занимает большую площадь. Кроме того, поскольку в этой конфигурации красный люминофор должен быть диспергирован в слое смолы, то красный люминофор может быть диспергирован в смоле с заданным соотношением компонентов смеси. Путем изменения соотношения компонентов смеси можно изменять количество света в синей области оптического спектра и количество света в красной области оптического спектра.
Соответственно, может быть создано светоизлучающее устройство, которое, несмотря на то, что оно имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способно (i) легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра и (ii) излучать синий свет, смешанный с красным светом, с небольшой пространственной неравномерностью цвета.
Кроме того, источник света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения включает в себя: по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, имеющий пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра; красный люминофор 7b, который, после приема возбуждающего светового излучения, по меньшей мере, из одного чипа 2 синего СИДа, излучает свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм, соответствующей пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра; и слой 7 смолы, в котором диспергирован красный люминофор 7b и которым покрыт, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа.
Согласно этой конфигурации, источник света на основе СИД для растениеводства состоит из (i), по меньшей мере, одного чипа 2 синего СИДа и (ii) слоя 7 смолы, которым покрыт, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, и в котором диспергирован красный люминофор 7b. В этой конфигурации, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа способен излучать свет с длиной волны от 400 нм до 480 нм, соответствующей пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра. Кроме того, красный люминофор 7b, после приема возбуждающего светового излучения, по меньшей мере, из одного чипа 2 синего СИДа, излучает свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм, соответствующей пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра.
В результате, отсутствует необходимость использования в источнике света на основе СИД для растениеводства чипов СИД-ов двух типов (отдельно предусмотренного чипа 2 синего СИДа и отдельно предусмотренной чипа красного СИДа) для излучения света, соответствующего пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра и пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра, необходимого для роста растений, и этот источник света на основе СИД для растениеводства способен излучать такой свет с использованием чипа СИДа только лишь одного типа (чипа синего СИДа). Следовательно, источник света на основе СИД для растениеводства не занимает большую площадь. Кроме того, поскольку в этой конфигурации красный люминофор 7b должен быть диспергирован в слое смолы, то красный люминофор 7b может быть диспергирован в смоле с заданным соотношением компонентов смеси. Путем изменения соотношения компонентов смеси можно изменять количество света в синей области оптического спектра и количество света в красной области оптического спектра.
Соответственно, может быть создан источник света на основе СИД для растениеводства, который, несмотря на то, что он имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способен (i) легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра и (ii) излучать синий свет, смешанный с красным светом, с небольшой пространственной неравномерностью цвета.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 10:1. Это позволяет создать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который является пригодным для проращивания семян, выращивания рассады и созревания растений.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, сконфигурирован так, что соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b в слое 7 смолы со смолой 7а в слое 7 смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,20:1. Это позволяет создать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который является пригодным для проращивания семян, выращивания рассады и созревания растений.
Источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда он должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b в слое 7 смолы со смолой 7а в слое 7 смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,10:1.
В частности, хлорофилл, который играет главную роль в фотосинтезе растений, не поглощает свет равномерно; он имеет отчетливые пики поглощения на длинах волн, приблизительно, 660 нм (красный свет) и, приблизительно, 450 нм (синий свет). В соответствии с этим, спектральная характеристика, необходимая для фотосинтеза, имеет второй пик на длине волны, приблизительно, 660 нм и первый пик на длине волны, приблизительно, 450 нм. То есть на этапе созревания, когда растения имеют листья и активно осуществляют фотосинтез, свет, имеющий обе составляющие: составляющую красного света и составляющую синего света, является эффективным для роста. Между тем, синий свет, имеющий длину волны, приблизительно, 450 нм, также влияет на фотосистемы растений, именуемые системами реакции на высокую энергию, и, следовательно, является важным для нормального морфогенеза растений. Следовательно, на этапах проращивания семян и выращивания рассады составляющая синего света является особенно важной.
В этом отношении, согласно данному варианту осуществления изобретения, соотношение между красным люминофором 7b в слое 7 смолы и смолой 7а в слое 7 смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,10:1. Такое соотношение позволяет создать Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, способный легко излучать свет, содержащий составляющую синего света, которая является важной для нормального морфогенеза растений на этапах проращивания семян и выращивания рассады.
Источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, сконфигурирован так, что в том случае, когда он должен быть предназначен для стеллажа для созревания, соотношение между красным люминофором 7b в слое 7 смолы и смолой 7а в слое 7 смолы не выходит за пределы диапазона от 0,15:1 до 0,20:1. Это позволяет создать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который способен легко излучать свет, имеющий обе составляющие: составляющую синего света и составляющую красного света, на этапе созревания, когда растения имеют листья и активно осуществляют фотосинтез.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда он должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 3,5:1. Это позволяет создать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который является пригодным для проращивания семян и для выращивания рассады растений.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда он должен быть предназначен для стеллажа для созревания, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 7,5:1 до 10:1. Это позволяет создать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который является пригодным для созревания растений.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, красный люминофор 7b содержит компонент CaAlSiN3:Eu.
В частности, растения содержат хлорофилл а и хлорофилл b. Хлорофилл а и хлорофилл b имеют соответственно различные характеристики поглощения света. В частности, хлорофилл а имеет пик поглощения на длине волны от 650 нм до 660 нм в красной области оптического спектра, тогда как хлорофилл b имеет пик поглощения на длине волны от 620 нм до 630 нм в красной области оптического спектра.
С учетом этих обстоятельств, источник света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, красный люминофор содержит компонент CaAlSiN3:Eu. То есть красный люминофор, содержащий компонент CaAlSiN3:Eu, способен излучать свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 650 нм до 660 нм.
Следовательно, для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, предпочтительно использовать красный люминофор 7b, содержащий компонент CaAlSiN3:Eu.
Источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла b, чем хлорофилла а, красный люминофор 7b содержит компонент (Sr,Ca)AlSiN3:Eu.
То есть хлорофилл b имеет пик поглощения на длине волны от 620 нм до 630 нм в красной области оптического спектра, и красный люминофор, содержащий компонент (Sr,Са)AlSiN3:Eu, способен излучать свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 630 нм.
Следовательно, для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла b, чем хлорофилла а, предпочтительно использовать красный люминофор 7b, содержащий компонент (Sr,Ca)AlSiN3:Eu.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, сконфигурирован так, что (i) предусмотрено множество чипов 2 синих СИД-ов, расположенных на керамической подложке 1, и предусмотрена вертикальная стенка 3 вокруг множества чипов 2 синих СИД-ов и (ii) пространство внутри вертикальной стенки 3 заполнено смолой 7а, в которой диспергирован красный люминофор 7b.
Это обеспечивает возможность создания так называемого СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке. Поскольку эта конфигурация является такой, что в одном СИД-ном источнике света, сформированном на подложке, содержится множество чипов 2 синих СИД-ов, то имеется возможность излучения большого количества света с использованием только лишь одного источника света на основе СИД, сформированного на подложке. Кроме того, поскольку вместо чипа красного СИДа используется красный люминофор 7b, диспергированный в смоле 7а, то может быть значительно уменьшена площадь для монтажа множества чипов красных СИД-ов, соответствующих множеству чипов 2 синих СИД-ов.
Соответственно, имеется возможность излучения большого количества света с использованием одного СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке, который занимает всего лишь небольшую площадь.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, сконфигурирован так, что излучает (i) первый свет с длиной волны от 400 нм до 480 нм и (ii) второй свет с длиной волны от 620 нм до 700 нм.
Это обеспечивает возможность создания обоих пиков излучения: синего света и красного света, необходимых для роста растений, с использованием одного СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке. Поскольку один Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, способен создавать оба пика, то Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, занимает меньшую площадь, является более надежным и более пригодным для использования на промышленных предприятиях по выращиванию растений и т.д.
Кроме того, согласно СИД-ному источнику 10 света из данного варианта осуществления изобретения, сформированному на подложке, первым светом является свет, по меньшей мере, из одного чипа 2 синего СИДа, а вторым светом является свет от красного люминофора 7b. То есть согласно СИД-ному источнику 10 света, сформированному на подложке, пики характеристик поглощения света хлорофиллом, сгенерированы из областей, являющихся близкими друг к другу. Следовательно, излучение первого света и второго света от источника 10 света, сформированного на подложке, происходит равномерно.
В частности, часть первого света, излученного из чипа 2 синего СИД СИДа, поглощается красным люминофором 7b, и красный люминофор 7b преобразовывает его во второй свет, тогда как остальная его часть рассеивается красным люминофором 7b. Поскольку каждая частица красного люминофора 7b служит в качестве точечного источника света, то излучение синего света или красного света происходит равномерно.
Это обеспечивает возможность создания обоих пиков излучения: синего света и красного света, необходимых для роста растений, с использованием одного СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке. Поскольку один источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, способен создавать оба пика, то источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, занимает меньшую площадь, является более надежным и более пригодным для использования на промышленных предприятиях по выращиванию растений и т.д.
Кроме того, промышленное предприятие 30 по выращиванию растений из данного варианта осуществления изобретения включает в себя: источник 10А света на основе СИДа, сформированный на подложке, и/или СИД-ный источник 10В света, сформированный на подложке; и СИД-ный источник 10C света, сформированный на подложке, и/или СИД-ный источник 10D света, сформированный на подложке.
Соответственно, может быть создано промышленное предприятие 30 по выращиванию растений, включающее в себя источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который, несмотря на то, что он имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способен легко регулировать соотношения между количеством света в синей области оптического спектра и количеством света в красной области оптического спектра.
Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено описанным выше вариантом его осуществления и может быть изменено различными способами, не выходя за пределы объема настоящего изобретения.
Например, на чертежах Фиг. 1(а) и Фиг. 1(b), ничего не предусмотрено на задней поверхности керамической подложки 1. Однако, следует отметить, что это не является ограничивающим признаком. Например, к задней поверхности керамической подложки 1 может быть присоединен ребристый радиатор, который также служит в качестве теплоизлучающей пластины для СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке. То есть ребристый радиатор может быть присоединен к поверхности, которая является противоположной той поверхности, на которой расположены чипы 2 синих СИД-ов. Это позволяет охлаждать керамическую подложку 1 с использованием ребристого радиатора при помощи потока воздуха в помещении промышленного предприятия по выращиванию растений. Следует отметить, что в этом случае отверстие ребристого радиатора предпочтительно является открытым в направлении потока воздуха.
В альтернативном варианте на задней поверхности керамической подложки 1 может быть предусмотрена трубка, которая обеспечивает возможность протекания по ней питательного раствора. Это предпочтительно позволяет охлаждать источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, и обеспечивает, таким образом, возможность устойчивого излучения первого света и второго света, которые соответствуют пикам характеристик поглощения света хлорофиллом.
Как описано выше, источник 10 света на основе СИДа из данного варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, предпочтительно сконфигурирован так, что на задней поверхности керамической подложки 1 предусмотрено наличие ребристого радиатора, который служит в качестве средства охлаждения.
Это позволяет охлаждать чипы 2 синих СИД-ов, температура которых повысилась.
[Второй вариант осуществления изобретения]
В приведенном ниже описании рассмотрен другой вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертеж Фиг. 9. Следует отметить, что конфигурации, являющиеся иными, чем те, которые описаны в данном варианте осуществления изобретения, являются теми же самыми, что и конфигурации из первого варианта осуществления изобретения. Кроме того, для удобства описания элементам, имеющим функции, идентичные проиллюстрированным на чертежах из первого варианта осуществления изобретения, присвоены идентичные номера ссылочных позиций, и их описания здесь не приведены.
Каждый из СИД-ных источников света: источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, и СИД-ный источник 20 света для освещения, описанный в первом варианте осуществления изобретения, включает в себя (i) керамическую подложку 1 и (ii) по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, расположенный на керамической подложке 1. источник света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения отличается от описанных в первом варианте осуществления изобретения тем, что он имеет типичную пулевидную форму, как показано на чертежах Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b).
В приведенном ниже описании рассмотрена конфигурация источника света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения со ссылкой на чертежи Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b). На каждом из чертежей Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b) на виде в поперечном разрезе схематично показана конфигурация СИД-ной лампы пулевидной формы.
Как показано на чертежах Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b), СИД-ная лампа 40 пулевидной формы (источник света на основе СИД для растениеводства) из данного варианта осуществления изобретения включает в себя (i) лунку 41 для монтажа выводов (лунку), (ii) чип 2 синего СИДа, приклеенный в лунке 41 для монтажа выводов, (iii) слой 7 смолы, состоящий из смолы 7а, изготовленной из кремнийорганической смолы и красного люминофора 7b, (iv) монтажные провода 5 (монтажные провода), (v) рамку 42 с анодным выводом (вывод анода), (vi) рамку 43 с катодным выводом (вывод катода) и (vii) герметизирующую смолу 44, изготовленную из эпоксидной смолы, причем эта герметизирующая смола 44 имеет пулевидную форму и охватывает все элементы, за исключением конца рамки 42 с анодным выводом и конца рамки 43 с катодным выводом. Используемым здесь красным люминофором 7b может являться, например CaAlSiN3:Eu.
СИД-ную лампу 40 пулевидной формы изготавливают следующим образом. Чип 2 синего СИДа приклеивают в лунке 41 для монтажа выводов. Затем (i) чип 2 синего СИДа и монтажный вывод (не проиллюстрирован) электрически соединяют монтажным проводом 5, и (ii) чип 2 синего СИДа и внутренний вывод (не проиллюстрирован) электрически соединяют другим монтажным проводом 5. После этого красный люминофор 7b подмешивают в смолу 7а и диспергируют в смоле 7а, и смолу 7а заливают в лунку 41 для монтажа выводов для формирования слоя 7 смолы. В результате, слой 7 смолы покрывает и прикрепляет чип 2 синего СИДа. Наконец, все элементы покрывают и защищают герметизирующей смолой 44, изготовленной из эпоксидной смолы.
Согласно СИД-ной лампе 40 пулевидной формы, чип 2 синего СИДа излучает свет (первый свет) с длиной волны от 400 нм до 480 нм. Первый свет соответствует пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра. С другой стороны, красный люминофор 7b, после поглощения света из чипа 2 синего СИДа, излучает второй свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм. Второй свет соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра.
В данном варианте осуществления изобретения СИД-ной лампой 40 пулевидной формы из данного варианта осуществления изобретения, которая показана на чертеже Фиг. 9(a), является СИД-ная лампа 40А пулевидной формы, в которой соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b со смолой 7а равно 0,05:1. СИД-ная лампа 40А пулевидной формы сконфигурирована для излучения света, имеющего тот же самый спектр, что и спектр (см. чертеж Фиг. 3(a)) СИД-ного источника 10А света из первого варианта осуществления изобретения, сформированного на подложке. Следовательно, СИД-ная лампа 40А пулевидной формы соответствует пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра, и ее предпочтительно используют для проращивания семян и выращивания рассады. Однако, следует отметить, что это не является ограничивающим признаком. СИД-ная лампа 40 пулевидной формы также может быть сконфигурирована так, что соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b со смолой 7а составляет от 0,10:1 до 0,15:1.
С другой стороны, СИД-ной лампой 40 пулевидной формы, которая показана на чертеже Фиг. 9(b), является СИД-ная лампа 40D пулевидной формы, в которой соотношение компонентов смеси красного люминофора 7b со смолой 7а равно 0,20 1. То есть СИД-ная лампа 40D пулевидной формы сконфигурирована для излучения света, имеющий тот же самый спектр, что и спектр (см. чертеж Фиг. 4(b)) источника 10D света на основе СИД из первого варианта осуществления изобретения, сформированного на подложке. По существу, СИД-ная лампа 40D пулевидной формы соответствует пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра, и ее предпочтительно используют для созревания.
Такая СИД-ная лампа 40 пулевидной формы прикреплена в таком месте, где трудно прикрепить Источник 10 света на основе СИДа в форме подложки, который состоит из керамической подложки 1 и чипа 2 синего СИДа, установленного на керамической подложке 1 (что описано в первом варианте осуществления изобретения). Однако, следует отметить, что имеется не очень много мест, где трудно прикрепить Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке. Следовательно, Источник 10 света на основе СИДа из первого варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы из второго варианта осуществления изобретения могут использоваться совместно.
Наконец, в таблице 1 показан результат сравнения (i) СИД-ного источника 10 света из первого варианта осуществления изобретения, который сформирован на подложке, (ii) СИД-ной лампы 40 пулевидной формы из второго варианта осуществления изобретения и (iii) комбинации обычной красной СИД-ной лампы пулевидной формы и обычной синей СИД-ной лампы пулевидной формы.
Из таблицы 1 понятно, что источник 10 света на основе СИДа из первого варианта осуществления изобретения, сформированный на подложке, и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы из второго варианта осуществления изобретения являются более совершенными, чем комбинация из обычной красной СИД-ной лампы пулевидной формы и обычной синей СИД-ной лампы пулевидной формы с точки зрения всех приведенных ниже показателей: надежности, стоимости, характеристик, площади монтажа и срока службы.
В частности, что касается площади монтажа, то предполагая, что комбинация из синего СИДа пулевидной формы и красного СИДа пулевидной формы (обычная технология) занимает площадь, равную 1, СИД-ная лампа 40 пулевидной формы занимает площадь, равную 1/3, а каждый из СИД-ных источников: Источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, и СИД-ный источник 20 света для освещения, занимает площадь, равную 1/6. То есть источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, СИД-ный источник 20 света для освещения и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы из данного варианта осуществления изобретения имеют преимущество, состоящее в том, что каждый из них занимает всего лишь небольшую площадь.
Кроме того, что касается стоимости, то источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, СИД-ный источник 20 света для освещения и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы из данного варианта осуществления изобретения явно являются более рентабельными, чем обычные технологии.
Кроме того, источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, и СИД-ный источник 20 света для освещения работают в течение 30000-40000 часов. Само собой разумеется, что этот срок является более продолжительным, чем срок службы электрической лампы (электрической лампы в колбе), а также является более чем 10 раз более продолжительным, чем срок службы люминесцентной лампы.
Как описано выше, СИД-ная лампа 40 пулевидной формы (источник света на основе СИД для растениеводства) из данного варианта осуществления изобретения включает в себя (i) рамку 43 с катодным выводом, (ii) лунку 41 для монтажа выводов, соединенную с рамкой 43 с катодным выводом, (iii) по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, расположенный в лунке 41 для монтажа выводов, (iv) рамку 42 с анодным выводом, соединенную монтажным проводом 5, по меньшей мере, с одним чипом 2 синего СИДа, расположенным в лунке 41 для монтажа выводов, (v) слой 7 смолы, в котором диспергирован красный люминофор 7b и которым заполнена лунка 41 для монтажа выводов, покрывающий, по меньшей мере, один чип 2 синего СИДа, и (vi) герметизирующую смолу 44, имеющую форму пули и окружающую всю лунку 41 для монтажа выводов так, что конец рамки 43 с катодным выводом и конец рамки 42 с анодным выводом являются открытыми.
Это позволяет создать СИД-ную лампу 40 пулевидной формы, имеющую так называемую пулевидную форму. Поскольку такая СИД-ная лампа 40 пулевидной формы, имеющая форму пули, занимает только небольшую площадь, то СИД-ная лампа 40 пулевидной формы является пригодной в качестве осветителя для растениеводства.
[Третий вариант осуществления изобретения]
В приведенном ниже описании рассмотрен еще один вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертеж Фиг. 10. Следует отметить, что конфигурации, являющиеся иными, чем те, которые описаны в данном варианте осуществления изобретения, являются теми же самыми, что и конфигурации из первого и второго вариантов осуществления изобретения. Для удобства описания элементам, имеющим функции, идентичные проиллюстрированным на чертежах из первого и второго вариантов осуществления изобретения, присвоены идентичные номера ссылочных позиций, и их описания здесь не приведены.
Каждый из СИД-ных источников света: источник 10 света на основе СИДа, сформированный на подложке, который описан в изложенном выше первом варианте осуществления изобретения, и СИД-ная лампа 40 пулевидной формы, описанная в изложенном выше втором варианте осуществления изобретения, включает в себя, по меньшей мере, один чип синего СИДа, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра.
С другой стороны, источник света на основе СИД для растениеводства из данного варианта осуществления изобретения отличается от СИД-ных источников света из первого и второго вариантов осуществления изобретения тем, что чип синего СИДа состоит из (i) по меньшей мере, одного чипа 2 синего СИДа для хлорофилла а, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 450 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом а в синей области спектра и (ii) по меньшей мере, одного чипа синего СИДа для хлорофилла b, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом b в синей области спектра.
В частности, СИД-ный источник 50 света, сформированный на подложке, (источник света на основе СИД для растениеводства) из данного варианта осуществления изобретения состоит из (i) керамической подложки (подложки) 1, (ii) множества чипов 2 синих СИД-ов и множества чипов 52 синих СИД-ов, которые расположены на керамической подложке 1, и (iii) вертикальной стенки 3, которая выполнена из смолы и окружает чипы 2 и 52 синих СИД-ов (см. чертеж Фиг. 10(a)).
Как проиллюстрировано на чертеже Фиг. 10(b), в пространстве внутри вертикальной стенки 3 каждый из чипов 2 синих СИД-ов и чипов 52 синих СИД-ов соединен монтажными проводами 5, соответственно, со схемой 4а разводки и со схемой 4b разводки, которые предусмотрены с обеих сторон столбца, к которому относится этот чип СИДа. Схема 4а разводки и схема 4b разводки соединены, соответственно, с контактной площадкой 6а катода и с контактной площадкой 6b анода, которые предусмотрены на керамической подложке 1, но снаружи вертикальной стенки 3.
В пространстве внутри вертикальной стенки 3 предусмотрено наличие слоя 7 смолы, которым покрыты чипы 2 синих СИД-ов и чипы 52 синих СИД-ов (см. чертеж Фиг. 10(a)). Слой 7 смолы состоит из (i) смолы 7а, которой заполнено пространство, и (ii) красного люминофора 7b, смешанного со смолой 7а и диспергированного в ней.
Каждый из чипов 2 синих СИД-ов из данного варианта осуществления изобретения излучает синий свет (первый свет) с длиной волны от 400 нм до 480 нм (большие длины волн в синей области оптического спектра), причем этот свет соответствует пику поглощения света хлорофиллом b в синей области спектра. То есть согласно настоящему изобретению, каждый из чипов 2 синих СИД-ов для больших длин волн в синей области оптического спектра служит в качестве чипа синего СИДа для хлорофилла b.
С другой стороны, каждый из чипов 52 синих СИД-ов из данного варианта осуществления изобретения излучает синий свет (первый свет) с длиной волны от 400 нм до 450 нм (короткие длины волн в синей области оптического спектра), причем этот свет соответствует пику поглощения света хлорофиллом а в синей области спектра. То есть согласно настоящему изобретению, каждый чипов 52 синих СИД-ов для коротких длин волн в синей области оптического спектра служит в качестве чипа синего СИДа для хлорофилла а.
Кроме того, красный люминофор 7b представляет собой люминофор, который, после поглощения света из чипов 2 синих СИД-ов и света из чипов 52 синих СИД-ов излучает второй свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 700 нм, который соответствует пикам поглощения света хлорофиллом а и хлорофиллом b в красной области спектра.
В частности, растения содержат хлорофилл а и хлорофилл b. Хлорофилл а и хлорофилл b имеют, соответственно, различные характеристики поглощения света в синей области оптического спектра. В частности, как показано на чертеже Фиг. 5, хлорофилл а, описанный в изложенном выше первом варианте осуществления изобретения, имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 450 нм в синей области оптического спектра, тогда как хлорофилл b имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 480 нм в синей области оптического спектра.
С учетом этого СИД-ный источник 50 света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства), из данного варианта осуществления изобретения сконфигурирован так, что, по меньшей мере, один чип синего СИДа состоит из (i) по меньшей мере, одного один чипа 52 синего СИДа (чипа синего СИДа для хлорофилла а) для коротких длин волн в синей области оптического спектра, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 450 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом а в синей области спектра и (ii) по меньшей мере, одного чипа 2 синего СИДа один чип 2 синего СИДа (чипа синего СИДа для хлорофилла b) для больших длин волн в синей области оптического спектра, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом b в синей области спектра.
Это обеспечивает возможность создания источника света на основе СИД для растениеводства, который является более пригодным для растения, содержащего хлорофилл а и хлорофилл b.
В приведенном выше описании рассмотрен СИД-ный источник 50 света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства), который частично отличается по конфигурации от СИД-ного источника 10 света, сформированного на подложке. Однако, следует отметить, что источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения не ограничен этой конфигурацией. СИД-ная лампа пулевидной формы, частично отличающаяся по конфигурации от СИД-ной лампы 40 пулевидной формы, описанной во втором варианте осуществления изобретения, также не выходит за пределы объема настоящего изобретения.
[Четвертый вариант осуществления изобретения]
В приведенном ниже описании рассмотрен еще один вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что конфигурации, являющиеся иными, чем те, которые описаны в данном варианте осуществления изобретения, являются теми же самыми, что и конфигурации из вариантов осуществления изобретения с первого по третий. Для удобства описания элементам, имеющим функции, идентичные проиллюстрированным на чертежах из вариантов осуществления изобретения с первого по третий, присвоены идентичные номера ссылочных позиций, и их описания здесь не приведены.
В описанных выше вариантах осуществления изобретения с первого по третий рассмотрены СИД-ные источники света для растениеводства, предназначенные для растений, для роста которых необходим свет для фотосинтеза. Однако, следует отметить, что светоизлучающее устройство из настоящего изобретения может быть использовано не только для растений, но также и для водорослей, для роста которых необходим свет для фотосинтеза. С учетом этого, в данном варианте осуществления изобретения рассмотрено применение светоизлучающего устройства для водорослей, в которых происходит фотосинтез.
В частности, примерами иных пигментов в растениях, помимо хлорофилла а и хлорофилла b, которые осуществляют фотосинтез, являются, в том числе: хлорофилловые пигменты, такие как, например, хлорофилл с и бактериохлорофилл а (835 нм); каротиноидные пигменты, такие как, например, бета-каротин (446 нм), лютеин и фукоксантин (453 нм); и фикобилиновые пигменты, такие как, например, фикоцианин (612 нм) и фикоэритрин (540 нм). Следует отметить, что цифры в круглых скобках представляют собой длины волн пиков поглощения. Как описано выше, бактериохлорофилл имеет пик поглощения в диапазоне не ниже 800 нм.
В частности, здесь следует отметить, что различные водоросли имеют описанные ниже пигменты.
Во-первых, основными пигментами диатомовых водорослей являются хлорофилл а и фукоксантин (453 нм). Как описано выше, хлорофилл а имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 450 нм в синей области оптического спектра и пик поглощения в диапазоне от 650 нм до 660 нм в красной области оптического спектра.
Следовательно, в этом случае светоизлучающее устройство предпочтительно (i) включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИД СИДа (по меньшей мере, один чип первого СИДа), который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой длине волны в пике поглощения (453 нм), который имеет фукоксантин, причем эта первая пиковая длина волны является одной из множества пиковых длин волн света, поглощаемого диатомовой водорослью, для роста которой необходим свет для фотосинтеза, который находится в относительно коротковолновой области спектра; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт, по меньшей мере, один чип синего СИДа, и (ii) сконфигурировано так, что красный люминофор (люминофор), содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий длине волны в пике (от 650 нм до 660 нм) поглощения хлорофиллом а первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа синего СИДа, длина волны которого в пике излучения равна одной из множества пиковых длин волн, которая находится в более длинноволновой области спектра, чем первая пиковая длина волны (453 нм). Это позволяет стимулировать рост диатомовых водорослей.
Кроме того, в случае диатомовых водорослей светоизлучающее устройство может дополнительно включать в себя, по меньшей мере, один чип второго СИДа, который излучает второй свет в коротковолновой области спектра, соответствующий второй длине волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм), который имеет хлорофилл а, причем этой второй длиной волны в пике поглощения является одна из множества длин волн в пике поглощения, которая находится в относительно коротковолновой области спектра, но является иной длиной волны, чем первая длина волны в пике поглощения (453 нм), который имеет фукоксантин. Это позволяет дополнительно стимулировать рост диатомовых водорослей.
Следующими основными пигментами зеленых водорослей являются хлорофилл а, хлорофилл b и бета-каротин (446 нм). Как описано выше, хлорофилл а имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 450 нм в синей области оптического спектра и пик поглощения в диапазоне от 650 нм до 660 нм в красной области оптического спектра, тогда как хлорофилл b имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 480 нм в синей области оптического спектра и пик поглощения в диапазоне от 620 нм до 630 нм в красной области оптического спектра.
Следовательно, в этом случае светоизлучающее устройство предпочтительно (i) включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИДа (по меньшей мере, один чип первого СИДа), который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой длине волны в пике поглощения (446 нм), который имеет бета-каротин, причем эта первая длина волны в пике поглощения является одной из множества длин волн в пике поглощения света зеленой водорослью, для роста которой необходим свет для фотосинтеза, который находится в относительно коротковолновой области спектра; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт, по меньшей мере, один чип синего СИДа, и (ii) сконфигурировано так, что красный люминофор (люминофор), содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий длине волны в пике поглощения (от 650 нм до 660 нм), который имеет хлорофилл а, и длине волны в пике поглощения (от 620 нм до 630 нм), который имеет хлорофилл b, после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа синего СИДа, причем этими длинами волн в пике поглощения являются те длины волн из множества длин волн в пике поглощения, которые находятся в более длинноволновой области спектра, чем первая длина волны в пике поглощения (446 нм). Это позволяет стимулировать рост зеленых водорослей.
Следующими основными пигментами сине-зеленых водорослей являются хлорофилл а и фикоцианин (612 нм). Как описано выше, хлорофилл а имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 450 нм в синей области оптического спектра.
Следовательно, в этом случае светоизлучающее устройство предпочтительно (i) включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИДа (по меньшей мере, один чип первого СИДа), который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой длине волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм), который имеет хлорофилл а, причем эта первая длина волны в пике поглощения является одной из множества длин волн в пике поглощения света сине-зелеными водорослями, для роста которых необходим свет для фотосинтеза, который находится в относительно коротковолновой области спектра; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт, по меньшей мере, один чип синего СИДа, и (ii) сконфигурировано так, что красный люминофор (люминофор), содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий длине волны в пике поглощения (612 нм), который имеет фикоцианин, после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа синего СИДа, причем эта длина волны в пике поглощения является одной из множества длин волн в пике поглощения, которая находится в более длинноволновой области спектра, чем первая длина волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм). Это позволяет стимулировать рост сине-зеленых водорослей.
В этом случае светоизлучающее устройство может включать в себя чип синего СИДа, длина волны которого соответствует длине волны в пике поглощения, который имеет красный люминофор.
В частности, во-первых, светоизлучающее устройство (i) включает в себя: по меньшей мере, один чип синего СИДа (по меньшей мере, один чип первого СИДа), который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, соответствующий первой длине волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм), который имеет хлорофилл а, причем эта первая длина волны в пике поглощения находится в относительно коротковолновой области спектра; и герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которой покрыт, по меньшей мере, один чип синего СИДа, и (ii) сконфигурировано так, что, первый красный люминофор (люминофор), содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области спектра, соответствующий длине волны в пике поглощения (от 650 нм до 660 нм), который имеет хлорофилл а, после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа синего СИДа, причем эта длина волны в пике поглощения является одной из множества длин волн в пике поглощения, которая находится в более длинноволновой области спектра, чем первая длина волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм).
Затем, светоизлучающее устройство оснащено, по меньшей мере, одним чипом второго синего СИДа (по меньшей мере, одним чипом второго СИДа), который излучает второй свет в коротковолновой области спектра, соответствующий второй длине волны в пике поглощения, которая находится в относительно коротковолновой области спектра, но является иной длиной волны, чем первая длина волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм), который имеет хлорофилл а.
Светоизлучающее устройство сконфигурировано так, что второй красный люминофор (люминофор), содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, причем этот второй красный люминофор соответствует, по меньшей мере, одному чипу второго синего СИДа, излучает, после поглощения первого света в коротковолновой области спектра, излученного, по меньшей мере, из одного чипа второго синего СИДа, причем этот свет в длинноволновой области спектра соответствует длине волны в пике поглощения (612 нм), который имеет фикоцианин. Длина волны в пике поглощения (612 нм) является одной из множества длин волн в пике поглощения, которая находится в более длинноволновой области спектра, чем первая длина волны в пике поглощения (от 400 нм до 450 нм).
Этим достигнуто следующее. То есть даже если первый красный люминофор, соответствующий, по меньшей мере, одному чипу первого синего СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области спектра, не способен излучать свет в длинноволновой области спектра, которая находится в относительно длинноволновой области спектра и соответствует длине волны в пике поглощения (612 нм), который имеет фикоцианин, второй красный люминофор обеспечивает возможность излучения света в длинноволновой области спектра, соответствующего длине волны в пике поглощения (612 нм), который имеет фикоцианин, с использованием, по меньшей мере, одного чипа второго синего СИДа, который излучает второй свет в коротковолновой области спектра.
В результате, светоизлучающее устройство излучает более интенсивный свет в области красных длин волн в фикоцианин, и, в свою очередь, обеспечивает хороший рост сине-зеленых водорослей.
Следует отметить, что такой способ применим не только для культивирования сине-зеленых водорослей, но также и для культивирования и выращивания иных растений.
При использовании такого светоизлучающего устройства можно стимулировать рост таких водорослей, как, например, диатомовые водоросли, зеленые водоросли и сине-зеленые водоросли, путем облучения таких водорослей, как, например, диатомовые водоросли, зеленые водоросли и сине-зеленые водоросли светоизлучающим устройством.
Кроме того, отсутствует необходимость использования в этом светоизлучающем устройстве чипов СИД-ов двух типов (отдельно предусмотренного чипа синего СИДа и отдельно предусмотренного чипа красного СИДа) для излучения света, соответствующего пику поглощения света хлорофиллом в синей области спектра и пику поглощения света хлорофиллом в красной области спектра и т.д., причем этот свет необходим для роста растений, таких как, например, водоросли, и это светоизлучающее устройство способно излучать такой свет с использованием чипа СИДа только одного типа (чипа синего СИДа). Следовательно, светоизлучающее устройство не занимает большую площадь.
Кроме того, поскольку в этой конфигурации красный люминофор должен быть диспергирован в слое смолы, то можно диспергировать красный люминофор в смоле с заданным соотношением компонентов смеси. Путем изменения соотношения компонентов смеси можно изменять количество света в синей области оптического спектра и количество света в красной области оптического спектра.
Соответственно, может быть создано светоизлучающее устройство, которое, несмотря на то, что оно имеет исключительно простую конфигурацию и занимает небольшую площадь, способно (i) легко регулировать соотношения количества света в синей области оптического спектра и количества света в красной области оптического спектра и (ii) излучать синий свет, смешанный с красным светом, с небольшой пространственной неравномерностью цвета.
Кроме того, светоизлучающее устройство из данного варианта осуществления изобретения может дополнительно включать в себя, по меньшей мере, один чип второго СИДа, который излучает второй свет в коротковолновой области спектра, соответствующий второй длине волны в пике поглощения, которая находится в относительно коротковолновой области спектра, но является иной длиной волны, чем первая длина волны в пике поглощения, из множества длин волн в пике поглощения.
Настоящее изобретение не ограничено описаниями соответствующих вариантов осуществления изобретения, но может быть изменено, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Вариант осуществления изобретения, полученный из надлежащей комбинации технических средств, раскрытых в различных вариантах осуществления изобретения, не выходит за пределы технического объема настоящего изобретения.
Как было описано выше, источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения может быть сконфигурирован так, что упомянутый, по меньшей мере, один чип синего СИДа состоит из: по меньшей мере, одного чипа синего СИДа для хлорофилла а, причем этот чип синего СИДа имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 450 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом а в синей области спектра; и, по меньшей мере, одного чипа синего СИДа для хлорофилла b, причем этот чип синего СИДа имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом b в синей области спектра.
В частности, растения содержат хлорофилл а и хлорофилл b.
Хлорофилл а и хлорофилл b имеют соответствующие различные характеристики поглощения света в синей области оптического спектра. В частности, хлорофилл а имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 450 нм в синей области оптического спектра, тогда как хлорофилл b имеет пик поглощения в диапазоне от 400 нм до 480 нм в синей области оптического спектра.
С учетом этого, источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения, для соответствия двум характеристикам поглощения света хлорофиллом а и хлорофиллом b в синей области оптического спектра, включает в себя (i) по меньшей мере, один чип синего СИДа для хлорофилла а, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 450 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом а в синей области спектра и (ii), по меньшей мере, один чип синего СИДа для хлорофилла b, который имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 480 нм, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом b в синей области спектра.
Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, который является более пригодным для растения, содержащего хлорофилл а и хлорофилл b.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1-10:1. Следует отметить, что поток фотонов фотосинтеза представляет собой величину, полученную путем умножения плотности потока фотонов фотосинтеза (PPFD) на площадь, которая принимает свет. Здесь следует отметить, что в том случае, когда вещество облучают солнечным светом, плотность потока фотонов равна величине, полученной путем деления, количества фотонов, которыми облучается поверхность, в секунду на площадь поверхности вещества.
″Плотность потока фотонов″ обычно выражается через количество фотонов. Следовательно, это количество является одинаковым в обоих случаях: в случае инфракрасного излучения и в случае ультрафиолетового излучения. Однако, фотохимическая реакция происходит только тогда, когда приняты фотоны, которые может поглотить пигмент. Например, прием света, который хлорофилл не может поглотить, ничего не дает растениям. С учетом этого, в области фотосинтеза такие определения, как ″плотность потока фотонов фотосинтеза″ и ″поток фотонов фотосинтеза″ существуют только для диапазона длин волн от 400 нм до 700 нм, которые поглощает хлорофилл.
С учетом этих обстоятельств, источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения сконфигурирован так, что отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 10:1. Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, который является пригодным для проращивания семян, выращивания рассады и созревания растений.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,20:1. Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, который является пригодным для проращивания семян, выращивания рассады и созревания растений.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда источник света на основе СИД должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,10:1.
В частности, хлорофилл (хлорофилл), который играет главную роль в фотосинтезе растений, не поглощает свет равномерно; он имеет отчетливые пики поглощения на длинах волн, приблизительно, 660 нм (красный свет) и, приблизительно, 450 нм (синий свет). В соответствии с этим, спектральные характеристики, необходимые для фотосинтеза, имеют второй пик на длине волны, приблизительно, 660 нм и первый пик на длине волны, приблизительно, 450 нм. То есть на этапе созревания, когда растения имеют листья и активно осуществляют фотосинтез, свет, имеющий обе составляющие: составляющую красного света и составляющую синего света, является эффективным для роста. Между тем, синий свет, имеющий длину волны, приблизительно, 450 нм, также влияет на фотосистемы растений, именуемые системами реакции на высокую энергию, и, следовательно, является важным для нормального морфогенеза растений. Следовательно, на этапах проращивания семян и выращивания рассады составляющая синего света является особенно важной.
В этом отношении, согласно настоящему изобретению, соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,10:1. Такое соотношение позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, способный легко излучать составляющую синего света, которая является важной для нормального морфогенеза растений на этапах проращивания семян и выращивания рассады.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда СИД-ный источник должен быть предназначен для стеллажа для созревания, соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы со смолой в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,15:1 до 0,20:1.
Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, способный легко излучать свет, имеющий обе составляющие: составляющую синего света и составляющую красного света, на этапе созревания, когда растения имеют листья и активно осуществляют фотосинтез.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда источник света на основе СИД должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 3,5:1.
Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, который является пригодным для проращивания семян и выращивания рассады растений.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что в том случае, когда источник света на основе СИД должен быть предназначен для стеллажа для созревания, отношение потока фотонов фотосинтеза в красной области оптического спектра от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в синей области оптического спектра от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 7,5:1 до 10:1.
Это позволяет создать источник света на основе СИД для растениеводства, который является пригодным для созревания растений.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, красный люминофор содержит компонент CaAlSiN3:Eu.
В частности, растения содержат хлорофилл а и хлорофилл b. Хлорофилл а и хлорофилл b имеют соответственно различные характеристики поглощения света. В частности, хлорофилл а имеет пик поглощения на длине волны от 650 нм до 660 нм в красной области оптического спектра, тогда как хлорофилл b имеет пик поглощения на длине волны от 620 нм до 630 нм в красной области оптического спектра.
С учетом этих обстоятельств, источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, красный люминофор содержит компонент CaAlSiN3:Eu. То есть красный люминофор, содержащий компонент CaAlSiN3:Eu, способен излучать свет, имеющий пиковую длину волныв диапазоне от 650 нм до 660 нм.
Следовательно, для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, предпочтительно использовать красный люминофор, содержащий компонент CaAlSiN3:Eu.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла b, чем хлорофилла а, красный люминофор содержит компонент (Sr,Са)AlSiN3:Eu.
То есть хлорофилл b имеет пик поглощения на длине волны от 620 нм до 630 нм в красной области оптического спектра, и красный люминофор, содержащий компонент (Sr,Са)AlSiN3:Eu, способен излучать свет с длиной волны в пике излучения в диапазоне от 620 нм до 630 нм.
Следовательно, для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла b, чем хлорофилла а, предпочтительно использовать красный люминофор, содержащий компонент (Sr,Са)AlSiN3:Eu.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения может быть сконфигурирован так, что: предусмотрено наличие множества чипов синих СИД-ов, которые расположены на подложке, и предусмотрено наличие вертикальной стенки вокруг этого множества чипов синих СИД-ов; и пространство внутри вертикальной стенки заполнено смолой, в которой диспергирован красный люминофор.
Это позволяет создать так называемый источник света на основе СИД для растениеводства, сформированный на подложке. Поскольку эта конфигурация является такой, что в одном источнике света на основе СИД для растениеводства содержится множество чипов синих СИД-ов, то имеется возможность излучения большого количества света с использованием только лишь одного источника света на основе СИД для растениеводства. Кроме того, поскольку вместо чипа красного СИДа используется красный люминофор, диспергированный в смоле, то можно значительно уменьшить площадь для монтажа множества чипов красных СИД-ов, соответствующих множеству чипов синих СИД-ов.
Соответственно, имеется возможность излучения большого количества света с использованием одного источника света на основе СИД для растениеводства, имеющего малую площадь монтажа.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения может включать в себя: вывод катода; лунку, соединенную с выводом катода; причем в этой лунке расположен упомянутый, по меньшей мере, один чип синего СИДа; вывод анода, соединенный монтажным проводом с упомянутым, по меньшей мере, одним синим СИД-ом, который расположен в лунке; слой смолы, в котором диспергирован красный люминофор и которым заполнена лунка, покрывающий упомянутый, по меньшей мере, один чип синего СИДа; и герметизирующую смолу, которая имеет форму пули и ограждает всю лунку так, что конец вывода катода и конец вывода анода являются открытыми.
Это позволяет создать так называемый источник света на основе СИД пулевидной формы для растениеводства. Такой источник света на основе СИД пулевидной формы для растениеводства занимает всего лишь небольшую площадь, и, следовательно, является пригодным в качестве осветителя для растениеводства.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения сконфигурирован так, что излучает первый свет с длиной волны от 400 нм до 480 нм и второй свет с длиной волны от 620 нм до 700 нм.
Это обеспечивает возможность создания обоих пиков излучения: синего света и красного света, необходимых для роста растений, с использованием одного источника света на основе СИД для растениеводства. Поскольку один источник света на основе СИД для растениеводства способен создавать оба пика, то источник света на основе СИД для растениеводства занимает меньшую площадь, является более надежным и более пригодным для использования на промышленных предприятиях по выращиванию растений и т.д.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения сконфигурирован так, что излучает (i) первый свет из упомянутого, по меньшей мере, одного чипа синего СИДа и (ii) второй свет, который излучает красный люминофор после возбуждения упомянутым, по меньшей мере, одним чипом синего СИДа.
В частности, поскольку красный люминофор диспергирован в смоле, которой покрыт чип синего СИДа (покрыты чипы синих СИД-ов), то часть первого света, излучаемого из чипа синего СИДа (чипов синих СИД-ов), поглощается красным люминофором, и красный люминофор преобразовывает ее во второй свет, тогда как остальная его часть рассеивается красным люминофором. Поскольку каждая частица красного люминофора служит в качестве точечного источника света, то излучение синего света или красного света происходит равномерно.
Это обеспечивает возможность создания обоих пиков излучения: синего света и красного света, необходимых для роста растений, с использованием одного источника света на основе СИД для растениеводства. Поскольку один источник света на основе СИД для растениеводства способен создавать оба пика, то источник света на основе СИД для растениеводства занимает меньшую площадь, является более надежным и более пригодным для использования в промышленных предприятиях по выращиванию растений и т.д.
Источник света на основе СИД для растениеводства из настоящего изобретения предпочтительно сконфигурирован так, что на задней поверхности подложки предусмотрено наличие средства охлаждения.
Это позволяет охлаждать чип синего СИДа (чипы синих СИД-ов), температура которого (которых) увеличилась.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение применимо для светоизлучающего устройства, которое излучает свет, поглощаемый растениями или водорослями, для роста которых необходим свет для фотосинтеза, и для источника света на основе СИД для растениеводства и для промышленного предприятия по выращиванию растений.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - керамическая подложка (подложка)
2 - чип синего СИДа (чип синего СИДа для хлорофилла b, чип первого СИДа)
3 - вертикальная стенка
7 - слой смолы (герметизирующая смола, содержащая люминофор)
7а - смола
7b - красный люминофор (люминофор)
7с - зеленый люминофор
10 - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
10А - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
10В - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
10C - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
10D - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
20 - источник света на основе СИД для освещения
30 - промышленное предприятие по выращиванию растений
40 - СИД-ная лампа пулевидной формы (источник света на основе СИД для растениеводства)
40A - СИД-ная лампа пулевидной формы (источник света на основе СИД для растениеводства)
40D - СИД-ная лампа пулевидной формы (источник света на основе СИД для растениеводства)
41 - лунка для монтажа выводов (лунка)
42 - рамка с анодным выводом (вывод анода)
43 - рамка с катодным выводом (вывод катода)
44 - герметизирующая смола
50 - СИД-ный источник света, сформированный на подложке (источник света на основе СИД для растениеводства)
52 - чип синего СИДа (чип синего СИДа для хлорофилла а)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР | 2010 |
|
RU2543979C2 |
| СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 2008 |
|
RU2423756C1 |
| СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 2008 |
|
RU2423757C1 |
| СИСТЕМА ДЛЯ МЕЖРЯДКОВОЙ ДОСВЕТКИ ТЕПЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ | 2014 |
|
RU2565724C1 |
| СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК БЕЛОГО СВЕТА С БИОЛОГИЧЕСКИ АДЕКВАТНЫМ СПЕКТРОМ ИЗЛУЧЕНИЯ | 2019 |
|
RU2693632C1 |
| ПОЛНОСПЕКТРОВОЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 2013 |
|
RU2618749C2 |
| Mn-АКТИВИРОВАННЫЕ ГЕКСАФТОРСИЛИКАТЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДАХ | 2012 |
|
RU2610273C2 |
| ИСТОЧНИК СВЕТА СО СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ | 2001 |
|
RU2251761C2 |
| СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПОКРЫТИЕМ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА НЕГО | 2009 |
|
RU2503092C2 |
| СПОСОБ И СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ОПЫЛЯЕМОСТИ НАСЕКОМЫМИ | 2012 |
|
RU2562955C2 |
Изобретение относится к светодиодным источникам света для растениеводства. Светодиодный источник (10) света, сформированный на подложке, включающий в себя по меньшей мере один кристалл (2) синего светодиода, который имеет максимум излучения в интервале от 400 нм до 480 нм, соответствующий максимуму поглощения света хлорофиллом в синей области спектра; красный люминофор (7b), который после приема возбуждающего светового излучения по меньшей мере из одного кристалла (2) синего светодиода излучает свет с длиной волны в максимуме излучения в интервале от 620 нм до 700 нм, который соответствует максимуму поглощения света хлорофиллом в красной области спектра; и слой смолы (7), в котором диспергирован красный люминофор 7b и которым покрыт по меньшей мере один кристалл (2) синего светодиода. Технический результат - возможность регулировать соотношение количества света в синей и красной областях спектра. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 ил.
1. Источник света на основе СИДа (светоизлучающего диода) для растениеводства, включающий в себя светоизлучающее устройство,
причем светоизлучающее устройство содержит:
по меньшей мере один первый чип СИДа, который излучает первый свет в коротковолновой области, соответствующий первой пиковой длине волны, которая находится в относительно коротковолновой области, из множества пиковых длин волн света, поглощаемого растением или водорослью, которым для роста необходим свет для фотосинтеза, и
герметизирующую смолу, содержащую люминофор, которая покрывает упомянутый по меньшей мере один первый чип СИДа, при этом
люминофор, содержащийся в герметизирующей смоле, содержащей люминофор, излучает свет в длинноволновой области после поглощения первого света в коротковолновой области, излучаемого из упомянутого по меньшей мере одного первого чипа СИДа, причем свет в длинноволновой области соответствует пиковой длине волны, которая находится в более длинноволновой области, чем первая пиковая длина волны из множества пиковых длин волн,
причем указанный источник света на основе СИДа для растениеводства содержит:
по меньшей мере два чипа синего СИДа, имеющие пик излучения, соответствующий пику поглощения света хлорофиллом в синей области;
по меньшей мере один красный люминофор, который после приема возбуждающего света из упомянутых по меньшей мере двух чипов синего СИДа излучает свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 620 нм до 700 нм так, чтобы соответствовать пику поглощения света хлорофиллом в красной области; и
слой смолы, в котором диспергирован красный люминофор и который покрывает упомянутые по меньшей мере два чипа синего СИДа,
причем упомянутые по меньшей мере два чипа синего СИДа состоят из:
по меньшей мере одного чипа синего СИДа для хлорофилла а, причем этот чип синего СИДа имеет пик излучения в диапазоне от 400 нм до 450 нм так, чтобы соответствовать пику поглощения света хлорофиллом а в синей области, и
по меньшей мере одного чипа синего СИДа для хлорофилла b, причем этот чип синего СИДа имеет пик излучения в диапазоне от 450 нм до 480 нм так, чтобы соответствовать пику поглощения света хлорофиллом b в синей области, и
причем отношение потока фотонов фотосинтеза в области красного света от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в области синего света от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 10:1.
2. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,20:1.
3. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором в том случае, когда источник света на основе СИДа должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,05:1 до 0,10:1.
4. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором в том случае, когда источник света на основе СИДа должен быть предназначен для стеллажа для созревания, соотношение компонентов смеси красного люминофора в слое смолы и смолы в слое смолы не выходит за пределы диапазона от 0,15:1 до 0,20:1.
5. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором в том случае, когда источник света на основе СИДа должен быть предназначен для стеллажа для проращивания семян или для стеллажа для выращивания рассады, отношение потока фотонов фотосинтеза в области красного света от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в области синего света от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 1,3:1 до 3,5:1.
6. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором в том случае, когда источник света на основе СИДа должен быть предназначен для стеллажа для созревания, отношение потока фотонов фотосинтеза в области красного света от 620 нм до 700 нм к потоку фотонов фотосинтеза в области синего света от 400 нм до 480 нм не выходит за пределы диапазона от 7,5:1 до 10:1.
7. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла а, чем хлорофилла b, красный люминофор содержит компонент CaAlSiN3:Eu.
8. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором для культивирования растения, содержащего больше хлорофилла b, чем хлорофилла a, красный люминофор содержит компонент (Sr,Са)AlSiN3:Eu.
9. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, в котором
предусмотрено наличие множества чипов синих СИД-ов, расположенных на подложке, и предусмотрено наличие вертикальной стенки вокруг этого множества чипов синих СИД-ов; и
пространство внутри вертикальной стенки заполнено смолой, в которой диспергирован красный люминофор.
10. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, который излучает первый свет с длиной волны от 400 нм до 480 нм и второй свет с длиной волны от 620 нм до 700 нм.
11. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 1, который излучает (i) первый свет из упомянутого по меньшей мере одного чипа синего СИДа и (ii) второй свет, который излучает красный люминофор после возбуждения упомянутым по меньшей мере одним чипом синего СИДа.
12. Источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 9, в котором предусмотрено наличие средства охлаждения, расположенного на задней поверхности подложки.
13. Промышленное предприятие по выращиванию растений, содержащее:
источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 5; и
источник света на основе СИДа для растениеводства по п. 6.
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| US 2009050925A1, 26.02.2009 | |||
| US 2002163302A1, 07.11.2002 | |||
| US 2009008673A1, 08.01.2009 | |||
| US 2009008663A1, 08.01.2009. | |||
