植物照明裝置與方法【專利摘要】本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生供植物栽培用的人造光的改良方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有半導(dǎo)體光發(fā)射方案的照明裝置及適用于溫室環(huán)境中植物栽培的裝置。認(rèn)為本發(fā)明的最佳模式為具有由膠體法制備以產(chǎn)生量子點(diǎn)的尺寸分布的二元合金量子點(diǎn)（110、120、130、140、150、160）的照明裝置，其產(chǎn)生與光合作用有效輻射（PAR）光譜類似的發(fā)射光譜。本發(fā)明的方法及配置允許對(duì)植物（310、311）栽培中所用光的發(fā)射光譜進(jìn)行更精確光譜調(diào)諧。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在植物生長(zhǎng)的光形態(tài)形成控制方面的出乎意外的改良及在植物生產(chǎn)方面的進(jìn)一步改良?！緦＠f明】植物照明裝置與方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生供植物栽培用的人造光的改良方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有適用于溫室環(huán)境中植物栽培的半導(dǎo)體光發(fā)射方案的照明裝置。【
背景技術(shù)：
】[0002]僅約50%到達(dá)地面的輻射為光合作用有效輻射(PAR)。PAR被解釋為包含介于電磁波譜300nm與800nm之間的波長(zhǎng)范圍。光合作用以及光周期性、向光性及光形態(tài)形成是與輻射與植物之間相互作用有關(guān)的四個(gè)代表性過程。以下表達(dá)式示出光合作用的簡(jiǎn)化的化學(xué)方程式:[0003]6H20+6C02(+光子能)-*C6H1206+602。[0004]圖1A中示出了最常見光合及光形態(tài)形成感光器(諸如葉綠素a(chlorophylla)、葉綠素b(chlorophyllb)及β胡蘿卜素(betacarotene)以及植物色素(phytochrome)的兩種可互相轉(zhuǎn)換的形式(Pfr及Pr))的典型吸收光譜。[0005]與光合作用相反，光形態(tài)形成反應(yīng)可以極低的光量達(dá)成。不同類型的光合及光形態(tài)形成感光器可分為至少三組已知光系統(tǒng):光合、植物色素及隱花色素(cryptochrome)或藍(lán)/UV-A(紫外線A)。[0006]在光合光系統(tǒng)中,存在的色素為葉綠素及類胡蘿卜素(carotenoid)。葉綠素位于處于植物葉葉肉細(xì)胞中的葉綠體的類囊體中。輻射的數(shù)量或能量為最顯著方面，因?yàn)檫@些色素的活性與光采集緊密相關(guān)。葉綠素的兩個(gè)最主要的吸收峰分別位于625nm至675nm及425nm至475nm的紅區(qū)及藍(lán)區(qū)中。另外，也存在近UV區(qū)(300nm至400nm)及遠(yuǎn)紅外區(qū)(700nm至800nm)處的其他局部峰。類胡蘿卜素(諸如葉黃素(xanthophyll)及胡蘿卜素)位于植物細(xì)胞上的有色體質(zhì)體細(xì)胞器中且主要在藍(lán)區(qū)中吸收。[0007]植物色素光系統(tǒng)包括植物色素的兩種可互相轉(zhuǎn)換的形式Pr及Pfr，其分別在660nm下紅光及730nm下遠(yuǎn)紅外光中具有其敏感峰。由植物色素介導(dǎo)的光形態(tài)形成反應(yīng)通常與經(jīng)由紅光(R)/遠(yuǎn)紅外光(FR)比率(R/FR)感測(cè)光品質(zhì)有關(guān)。植物色素的重要性可通過其所涉及的不同生理性反應(yīng)(諸如展葉、相鄰感知(neighbourperception)、避蔭、莖伸長(zhǎng)、種子發(fā)芽及開花誘導(dǎo))來(lái)評(píng)估。盡管避蔭反應(yīng)通常由植物色素經(jīng)感測(cè)R/FR比率來(lái)控制，然而藍(lán)光及PAR水平也與相關(guān)適應(yīng)性形態(tài)反應(yīng)有關(guān)。[0008]藍(lán)光及UV-A(紫外線A)敏感性感光器可見于隱花色素光系統(tǒng)。吸收藍(lán)光的色素包括隱花色素及向光素(Phototropin)兩者。它們涉及數(shù)種不同任務(wù)，諸如監(jiān)測(cè)光的品質(zhì)、數(shù)量、方向及周期性。藍(lán)光及UV-A敏感性感光器的不同群組介導(dǎo)重要形態(tài)學(xué)反應(yīng)，諸如內(nèi)源性節(jié)律、器官定向、莖伸長(zhǎng)及氣孔開放、發(fā)芽、展葉、根生長(zhǎng)及向光性。向光素調(diào)節(jié)色素含量以及光合器官及細(xì)胞器的定位以便優(yōu)化光采集及光抑制。如同曝露于連續(xù)遠(yuǎn)紅外輻射一樣，藍(lán)光也經(jīng)由隱花色素感光器的介導(dǎo)而促進(jìn)開花。此外，藍(lán)光敏感性感光器(例如黃素(flavin)及類胡蘿卜素)也對(duì)近紫外線輻射敏感，其中在約370nm下可發(fā)現(xiàn)局部敏感峰。[0009]隱花色素不僅為所有植物物種所共有。隱花色素介導(dǎo)多種光反應(yīng)，包括導(dǎo)致開花植物(諸如擬南芥(Arabidopsis))中的晝夜節(jié)律。盡管低于300nm波長(zhǎng)的福射可對(duì)分子的化學(xué)鍵及DNA結(jié)構(gòu)高度有害，然而植物也吸收該區(qū)域內(nèi)的輻射。PAR區(qū)域內(nèi)的輻射品質(zhì)可能對(duì)降低UV輻射的破壞作用較為重要。這些感光器被研究最多且因此已相當(dāng)熟知它們?cè)诳刂乒夂献饔眉吧L(zhǎng)方面的作用。然而，有證據(jù)表明存在其他感光器，其活性可能在介導(dǎo)植物的重要生理性反應(yīng)方面具有重要作用。另外，并不充分了解感受器的某些群組之間的相互作用以及相互依賴性。[0010]許多植物可借助于溫室栽培利用人造光在與其天然生境不同的地理位置中生長(zhǎng)。從Zukauskas等人的W02010/053341A1中已知發(fā)光二極管(LED)可與磷光體轉(zhuǎn)換一起使用以滿足植物的一些光形態(tài)形成需要。磷光體轉(zhuǎn)換運(yùn)作以致存在發(fā)射短波長(zhǎng)的諸如LED的光，其接近于吸收及再發(fā)射較長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射的磷光體組分。由此，可調(diào)諧照明裝置的聚集體發(fā)射光譜，以致向植物提供的光子允許植物以特定方式生長(zhǎng)，例如滿足某些形態(tài)學(xué)目的(諸如莖高度)。此處引用該文獻(xiàn)作為參考。[0011]發(fā)光二極管(LED)日漸普及。LED所用的特有新結(jié)構(gòu)為量子點(diǎn)，S卩，激子受限于全部三個(gè)空間維度的半導(dǎo)體。在論述包含量子點(diǎn)的多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)的W02009/048425中已建議使用量子點(diǎn)以舍棄磷光體。根據(jù)該公布，MQW結(jié)構(gòu)可用來(lái)制造基于氮化物的無(wú)磷光體紅光及白光LED。此處也引用該文獻(xiàn)作為參考。[0012]現(xiàn)有技術(shù)有大量缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)熒光管、LED及磷光體配置不允許對(duì)發(fā)射光譜進(jìn)行足夠高的解析調(diào)諧。此外，現(xiàn)有技術(shù)熒光管、LED及磷光體配置作為植物的主光源極差，在暗生長(zhǎng)腔室(諸如建筑的地下室等)中產(chǎn)生較差品質(zhì)收獲物。[0013]現(xiàn)有技術(shù)MQW及量子點(diǎn)照明裝置主要關(guān)注于替代對(duì)園藝家鮮有幫助的不利結(jié)構(gòu)特征(諸如磷)。[0014]十分明顯地，需要對(duì)抗全球發(fā)展中國(guó)家的饑餓以及減少發(fā)達(dá)國(guó)家中食物及植物生產(chǎn)的環(huán)境影響的更復(fù)雜的植物栽培技術(shù)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0015]所研究的本發(fā)明涉及一種有效實(shí)現(xiàn)量子受限半導(dǎo)體照明裝置的系統(tǒng)及方法，所述量子受限半導(dǎo)體照明裝置以比之前更佳的精度解決植物的光形態(tài)形成需求。[0016]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，量子受限以量子點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)(B卩，受限于全部三個(gè)空間維度中)或?qū)嶋H上以多個(gè)量子點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)。除使用量子點(diǎn)之外，量子線(2-D空間受限)及量子阱(1-D空間受限)在一些實(shí)施方式中可用于例如通過替代來(lái)自所述實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)來(lái)實(shí)施本發(fā)明。[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，量子點(diǎn)-發(fā)光二極管以不同尺寸的量子點(diǎn)為特征。在量子點(diǎn)中，尺寸與發(fā)射能量負(fù)相關(guān)，即，較小量子點(diǎn)發(fā)射較聞能量。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，量子點(diǎn)的尺寸分布經(jīng)選擇以致其產(chǎn)生聚集體發(fā)射光譜，所述聚集體發(fā)射光譜對(duì)用本發(fā)明的所述量子點(diǎn)-發(fā)光二極管發(fā)射的人造光栽培的植物具有有利的光形態(tài)形成效應(yīng)。[0018]本發(fā)明的目的為消除與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的至少一部分問題且提供一種使用量子點(diǎn)來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)的新方式。[0019]本發(fā)明的第一目的為提供一種光合作用過程充分響應(yīng)的基于單一光發(fā)射源的量子點(diǎn)裝置。[0020]本發(fā)明的第二目的為提供一種基于光合作用光子通量(PPF)優(yōu)化的量子點(diǎn)裝置的用于溫室栽培的照明器具。[0021]本發(fā)明的第三目的為獲得一種量子點(diǎn)裝置，其提供在300nm至SOOnm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的至少兩個(gè)發(fā)射峰且所述發(fā)射峰中至少一個(gè)具有至少50nm以上的半高寬(FWHM)。[0022]本發(fā)明的第四目的為提供一種基于量子點(diǎn)的溫室栽培照明器具，其中兩種發(fā)射頻率(300nm至500nm及600nm至800nm)的發(fā)射強(qiáng)度比在10，000小時(shí)操作期間減少小于20%。[0023]本發(fā)明的第五目的為提供一種技術(shù)方案，其與由溫室栽培中通常所用的常規(guī)高壓鈉燈或LED燈所獲得的每瓦特PPF值相比提供更好的每瓦特PPF值(即，PPF相對(duì)于所用功率瓦特?cái)?shù))，且因此為溫室栽培過程及其中所用的人工照明提供能量有效光源。[0024]本發(fā)明的第六目的為提供一種單一光發(fā)射源，其中在300nm至500nm頻率的發(fā)射由半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生，并且在600nm至SOOnm頻率的發(fā)射使用另一種量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)例如黃瓜及萵苣植物在用包括遠(yuǎn)紅外光(700nm至800nm)的本發(fā)明園藝光照明時(shí)達(dá)到更大的長(zhǎng)度和/或質(zhì)量。[0025]本發(fā)明的第七目的為提供一種單一光發(fā)射源，其中在300nm至500nm頻率的發(fā)射由半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生，并且在600nm至SOOnm頻率的發(fā)射使用第二量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生，所述量子點(diǎn)芯片由電流驅(qū)動(dòng)以供光發(fā)射用或作為先前的量子點(diǎn)的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換器進(jìn)行操作。通過使用鄰近第一量子點(diǎn)發(fā)射源的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)來(lái)獲得用于產(chǎn)生600nm至800nm輻射的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換。[0026]在該申請(qǐng)中，“上轉(zhuǎn)換(up-conversion)”被解釋為使入射吸收光的波長(zhǎng)變?yōu)楦L(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)射光。[0027]本發(fā)明的第八目的為提供半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片福射的400nm至500nm、600nm至800nm或兩種頻率范圍的部分或完全波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換，所述芯片在300nm至500nm范圍的發(fā)射范圍下發(fā)射。波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用有機(jī)、無(wú)機(jī)或兩種類型材料的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0028]本發(fā)明的第九目的為使用供上轉(zhuǎn)換用的納米尺寸粒子材料來(lái)提供波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換。[0029]本發(fā)明的第十目的為使用供上轉(zhuǎn)換用的分子樣材料來(lái)提供波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換。[0030]本發(fā)明的第十一目的為使用聚合材料來(lái)提供波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換，其中上轉(zhuǎn)換材料以共價(jià)方式鍵合至聚合物基質(zhì)以提供波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換。[0031]本發(fā)明的第十二目的為提供一種基于量子點(diǎn)的照明器具，其中光譜帶500nm至600nm受抑制。在該受抑制譜帶中，幾乎無(wú)發(fā)射或完全無(wú)發(fā)射，或在任何情況下其發(fā)射比相鄰譜帶400nm至500nm、600nm至700nm中任一個(gè)的發(fā)射少。該抑制可根據(jù)本發(fā)明通過在譜帶400nm至500nm中無(wú)任何或僅少量初級(jí)發(fā)射且通過確保任何上轉(zhuǎn)換均引起使波長(zhǎng)偏移超出600nm的波長(zhǎng)偏移來(lái)達(dá)成。通常已知綠色植物無(wú)法利用綠光(500nm至600nm)福射以及相鄰譜帶中的輻射，因?yàn)樵撦椛鋬H從植物反射而不被吸收用于光合轉(zhuǎn)換。[0032]本發(fā)明的第十三目的為提供一種基于量子點(diǎn)的照明器具，其通過提供所需遠(yuǎn)紅外光使植物的合成代謝生長(zhǎng)最大化，而其使從植物栽培觀點(diǎn)來(lái)看為浪費(fèi)能量的輻射綠光最小化。在本發(fā)明一個(gè)方面中，該目的通過藍(lán)色量子點(diǎn)光發(fā)射體與波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換裝置一起來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換裝置將一部分發(fā)射的藍(lán)光(300nm至500nm)上轉(zhuǎn)換為寬的紅光光譜分量(600nm至800nm)，所述寬的紅光光譜分量具有遠(yuǎn)紅外光分量，但省去和/或最小化綠光分量(500nm至600nm)。[0033]本發(fā)明提供適用于溫室栽培的量子點(diǎn)及相關(guān)照明器具。根據(jù)本發(fā)明，量子點(diǎn)具有特定發(fā)射頻率模式，即，其具有至少兩種光譜特性；一種特性為發(fā)射峰具有至少50nm以上的半高寬且具有在600nm至700nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)，且第二光譜特性具有低于500nm范圍的峰波長(zhǎng)。量子點(diǎn)的發(fā)射峰與植物光合作用響應(yīng)光譜充分匹配，且因此尤其適用于高效率的人工照明。[0034]以針對(duì)所述受影響的光形態(tài)形成變量使發(fā)射光譜最優(yōu)化的量子點(diǎn)尺寸分布來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的某些或所有前述優(yōu)點(diǎn)，所述受影響的光形態(tài)形成變量可為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物在不同時(shí)間點(diǎn)或采收成熟時(shí)的重量、葉數(shù)、根質(zhì)量、莖高度、化學(xué)組成(諸如維生素、礦物質(zhì)、和/或營(yíng)養(yǎng)成分含量和/或濃度)。[0035]用于植物栽培的照明裝置為根據(jù)本發(fā)明且其特征在于所述照明裝置包含不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)。[0036]用于植物栽培的照明方法為根據(jù)本發(fā)明且其特征在于光由不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)產(chǎn)生且所述光照明至少一個(gè)植物。[0037]溫室和/或生長(zhǎng)箱照明裝置為根據(jù)本發(fā)明且其特征在于所述照明裝置包含至少一個(gè)量子點(diǎn)。[0038]根據(jù)本發(fā)明的園藝照明器具包含至少一個(gè)具有以下特性的量子點(diǎn):[0039]a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；[0040]b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯不出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及任選的[0041]c)在600nm至800nm頻率的全部或一部分發(fā)射是利用量子點(diǎn)芯片輻射功率的全部或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換和/或通過另一種電力供電的量子點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生的。[0042]根據(jù)本發(fā)明的園藝照明器具包含至少一個(gè)具有以下特性的量子點(diǎn):[0043]a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；[0044]b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯不出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及[0045]c)在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至700nm譜帶中的強(qiáng)度。[0046]前五段中任一段的照明裝置或照明器具的用途為根據(jù)本發(fā)明，為至少一個(gè)植物提供光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。類似地，前五段的增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法為根據(jù)本發(fā)明，其中至少一個(gè)照明裝置或照明器具向至少一個(gè)植物發(fā)射光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。[0047]園藝光的發(fā)光部件為根據(jù)本發(fā)明且包含:[0048]-發(fā)光量子點(diǎn)半導(dǎo)體芯片；及[0049]-直接鄰近量子點(diǎn)芯片沉積的光波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)；[0050]所述部件能夠發(fā)射兩個(gè)特征性光發(fā)射峰，且[0051]在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至700nm譜帶中的強(qiáng)度。[0052]前述段落的發(fā)光部件的用途為根據(jù)本發(fā)明，為至少一個(gè)植物提供光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。類似地，增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法為根據(jù)本發(fā)明，其中至少一個(gè)前述段落的發(fā)光部件向至少一個(gè)植物發(fā)射光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。[0053]在暗腔室或遮光腔室中的園藝照明器具為根據(jù)本發(fā)明且包含至少一個(gè)具有以下特性的LED:[0054]a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；[0055]b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯不出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及[0056]c)在600nm至800nm頻率的全部或一部分發(fā)射是利用LED芯片輻射功率的全部或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生的。[0057]在暗腔室或遮光腔室中的園藝照明器具為根據(jù)本發(fā)明且包含至少一個(gè)具有以下特性的LED:[0058]a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；[0059]b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯不出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及[0060]c)在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至700nm譜帶中的強(qiáng)度。[0061]本發(fā)明的基于量子點(diǎn)和/或LED的實(shí)施允許對(duì)發(fā)射光譜進(jìn)行極精細(xì)的光譜調(diào)諧，且因此允許在依賴人造光的植物栽培方面獲得極佳能量效率及改良的光形態(tài)形成控制。該優(yōu)勢(shì)在僅使用量子點(diǎn)時(shí)甚至更顯著，因?yàn)橛善涮峁┑墓庾V調(diào)諧優(yōu)于常規(guī)LED。另外，收獲物的品質(zhì)被本發(fā)明的照明裝置顯著改良且由此帶來(lái)與暗生長(zhǎng)箱或環(huán)境光極有限的箱中的栽培有關(guān)的多種優(yōu)勢(shì):首先，植物可更接近于消費(fèi)場(chǎng)所生長(zhǎng)，例如在大城市的住宅地下室中，從而消除運(yùn)輸成本。其次，植物可在傳統(tǒng)上不可能發(fā)生農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地形中生長(zhǎng)，例如夏季熱沙漠條件。第三，由于植物的品質(zhì)被改良，故個(gè)體植物之間的一致性也被改良，這使收獲更容易。這是因?yàn)榇嬖谳^少的不合格個(gè)體且基于機(jī)器視覺的收獲設(shè)備可在植物具有一致品質(zhì)、尺寸及顏色時(shí)較好地將其識(shí)別。第四，植物的性質(zhì)可以以受控方式改變，因?yàn)閹缀跛械纳L(zhǎng)參數(shù)均在控制之中，這在栽培花及觀賞植物時(shí)尤其有利。第五，植物的每日恒定光子劑量有助于營(yíng)養(yǎng)成分的施用，因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)成分劑量可維持全年相同。第六，在極熱及陽(yáng)光充足地形中，植物可在反射日光的暗的不透明生長(zhǎng)箱中生長(zhǎng)。本發(fā)明的人工照明中所耗用能量與空氣調(diào)節(jié)或冷卻日光下植物所消耗的能量相比少得多。[0062]應(yīng)注意暗腔室被解釋為具有零或較低水平的日光和/或環(huán)境光且無(wú)發(fā)射光子的本發(fā)明人造光源的光受限空間，但所述腔室可為任何尺寸，顯微級(jí)微小、花盆尺寸、IOm2住宅/商業(yè)地下室、運(yùn)輸貨柜、足球場(chǎng)尺寸(例如足球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的地下室)和/或20層摩天樓(其中充足蔬菜生長(zhǎng)在一層或多層供整個(gè)城市用)。[0063]此外且參照前述產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)的實(shí)施方式，認(rèn)為本發(fā)明的最佳模式為具有通過膠體法制備以產(chǎn)生量子點(diǎn)尺寸分布的二元合金量子點(diǎn)的照明裝置，其產(chǎn)生與光合作用有效輻射(PAR)光譜類似的發(fā)射光譜但所述發(fā)射光譜省去黃綠光(500nm至600nm)或在黃綠光(500nm至600nm)中提供極低強(qiáng)度且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征?！緦＠綀D】【附圖說明】[0064]在下文中，將根據(jù)隨附圖參照示例性實(shí)施方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明。[0065]圖1A示出綠色植物中最常見光合作用及光形態(tài)形成感光器的相對(duì)吸收光譜。[0066]圖1B以方塊圖的形式示出本發(fā)明照明裝置的實(shí)施方式10。[0067]圖2以流程圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的照明方法的實(shí)施方式20。[0068]圖3以方塊圖的形式示出本發(fā)明照明裝置用途的實(shí)施方式30。[0069]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一單一光發(fā)射源量子點(diǎn)裝置的具有發(fā)射峰的實(shí)施方式40。[0070]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第二單一光發(fā)射源量子點(diǎn)裝置的具有發(fā)射峰的實(shí)施方式50。[0071]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第三單一光發(fā)射源量子點(diǎn)裝置的具有發(fā)射峰的實(shí)施方式60。[0072]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第四單一光發(fā)射源量子點(diǎn)裝置的具有發(fā)射峰的實(shí)施方式70。[0073]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的具有已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使植物生物質(zhì)最大化的光譜的實(shí)施方式80。[0074]—些實(shí)施方式被描述在從屬權(quán)利要求中?！揪唧w實(shí)施方式】[0075]圖1B示出包含不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)110、120、130、140、150及160的照明裝置100。量子點(diǎn)的尺寸分布包含在2nm至200nm范圍內(nèi)的不同尺寸的量子點(diǎn)，即，量子點(diǎn)110典型地具有200nm的直徑且量子點(diǎn)160具有約2nm的直徑。[0076]電力及電極(未示出)用于產(chǎn)生電場(chǎng)以按常規(guī)方式激發(fā)量子點(diǎn)中的電子。隨著電子弛豫至較低能態(tài)，其發(fā)射波長(zhǎng)由激發(fā)態(tài)與弛豫態(tài)之間能差決定的光子。這些發(fā)射的光子產(chǎn)生照明裝置100的發(fā)射光譜。[0077]在一些實(shí)施方式中，量子點(diǎn)150、160被配置成透射在25011111至40011111范圍內(nèi)的—/藍(lán)光，量子點(diǎn)140及130被配置成透射400nm至600nm綠光和/或黃光，且量子點(diǎn)120被配置成透射600nm至700nm紅光，且量子點(diǎn)110被配置成透射在700nm至800nm譜帶中的遠(yuǎn)紅外光。[0078]在一些實(shí)施方式中，改變特定尺寸的量子點(diǎn)110、120、130、140、150及160的相對(duì)發(fā)射強(qiáng)度及數(shù)目以產(chǎn)生與光合作用有效輻射(PAR)光譜類似和/或相同的聚集體發(fā)射光譜。更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，所述類似于PAR光譜的發(fā)射光譜省去黃綠光(500nm至600nm)或在黃綠光(500nm至600nm)中提供極低強(qiáng)度且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。[0079]在一些實(shí)施方式中，量子點(diǎn)110、120、130、140、150及160中的全部或一些典型地由以下合金中的任一種制成:硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、磷化銦和/或硫硒化鎘。[0080]應(yīng)注意，在更詳細(xì)描述的實(shí)施方式中，選擇至少一個(gè)所述量子點(diǎn)110、120、130、140、150和/或160的尺寸以致所述量子點(diǎn)于在植物中具有特定光形態(tài)形成效應(yīng)的光子光譜的譜帶中產(chǎn)生光子發(fā)射。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述受影響的光形態(tài)形成變量可為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物在不同時(shí)間點(diǎn)或采收成熟時(shí)的重量、葉數(shù)、根質(zhì)量、莖高度、化學(xué)組成(諸如維生素、礦物質(zhì)、和/或營(yíng)養(yǎng)成分含量和/或濃度)。[0081]在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)所述量子點(diǎn)110、120、130、140、150和/或160通過膠體合成法產(chǎn)生。在膠體合成法中，膠狀半導(dǎo)體納米晶體從溶解于溶液中的前體化合物合成，更像傳統(tǒng)化學(xué)方法。膠體量子點(diǎn)的合成典型地基于由前體、有機(jī)表面活性劑及溶劑組成的三組分系統(tǒng)。將反應(yīng)介質(zhì)加熱至足夠高溫，且前體以化學(xué)方式轉(zhuǎn)化成單體。一旦單體達(dá)到足夠高的過飽和水平，納米晶體生長(zhǎng)即以成核過程開始。在一些實(shí)施方式中，生長(zhǎng)過程期間的溫度為決定納米晶體生長(zhǎng)的最佳條件的關(guān)鍵因素之一。溫度典型地足夠高至允許原子在合成過程期間重排及退火，同時(shí)足夠低至促進(jìn)晶體生長(zhǎng)。在一些實(shí)施方式中，納米晶體生長(zhǎng)期間受到控制的另一關(guān)鍵因素為單體濃度。[0082]納米晶體的生長(zhǎng)過程可以兩種不同方式發(fā)生，通常描述為“聚焦(focusing)”及“散焦(defocusing)”。在高單體濃度下，臨界尺寸(納米晶體既不生長(zhǎng)也不縮減的尺寸)相對(duì)較小，引起幾乎所有粒子的生長(zhǎng)。在該方式中，較小粒子比大粒子生長(zhǎng)更快，因?yàn)檩^大晶體與小晶體相比需要更多原子來(lái)生長(zhǎng)，并且這引起尺寸分布的“聚焦”以得到幾乎單分散的粒子。尺寸聚焦典型地在保持單體濃度使得存在的平均納米晶體尺寸始終略大于臨界尺寸時(shí)最優(yōu)。當(dāng)單體濃度在生長(zhǎng)期間降低時(shí)，臨界尺寸變得大于所存在的平均尺寸，且分布因奧氏熟化(Ostwaldripening)而“散焦”。[0083]存在產(chǎn)生許多不同半導(dǎo)體的膠體法。本發(fā)明的典型的點(diǎn)由二元合金制成，諸如硒化鎘、硫化鎘、砷化銦及磷化銦。不過，在一些實(shí)施方式中，點(diǎn)也可由三元合金制成，諸如硫硒化鎘。這些量子點(diǎn)在量子點(diǎn)體積內(nèi)可含有低至100至100，000個(gè)原子，具有10至50個(gè)原子的直徑。這相當(dāng)于約2納米至10納米。[0084]根據(jù)本發(fā)明利用不同的膠體合成法或其他方法來(lái)產(chǎn)生量子點(diǎn)的不同群體，且隨后合并所述群體，得到提供用于植物栽培的所需發(fā)射光譜的尺寸分布。[0085]應(yīng)注意根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施方式10可與常規(guī)LED—起使用。實(shí)施方式10也適合用作暗生長(zhǎng)腔室和/或暗生長(zhǎng)箱中或低水平環(huán)境光的腔室中的至少一個(gè)植物的照明源。[0086]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式10可易于與實(shí)施方式20、30、31、40、50、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0087]圖2示出本發(fā)明的照明裝置例如在溫室環(huán)境中的操作。在階段200中，光發(fā)射從照明裝置導(dǎo)向至少一個(gè)植物。[0088]在階段210中，向照明裝置及所述照明裝置中的至少一個(gè)量子點(diǎn)提供電力，其產(chǎn)生電場(chǎng)。在階段220中，電場(chǎng)將量子點(diǎn)中的電子激發(fā)至較高能態(tài)。[0089]在階段230及240中，隨著電子弛豫至較低能態(tài)，其發(fā)射波長(zhǎng)由激發(fā)態(tài)與弛豫態(tài)之間能差決定的光子。這些發(fā)射的光子產(chǎn)生從照明裝置透射的發(fā)射光譜。[0090]在一些實(shí)施方式中，250nm至400nm范圍內(nèi)的UV/藍(lán)光、400nm至600nm范圍內(nèi)的綠光和/或黃光、600nm至700nm紅光和/或在700nm至800nm譜帶中的遠(yuǎn)紅外光由本發(fā)明方法中的不同尺寸的量子點(diǎn)發(fā)射。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，典型地，較大量子點(diǎn)發(fā)射較長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光且較小量子點(diǎn)發(fā)射較短波長(zhǎng)的藍(lán)光。[0091]應(yīng)注意根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施方式20可與常規(guī)LED—起使用。實(shí)施方式20也適合用作暗生長(zhǎng)腔室中或低水平環(huán)境光的腔室中的至少一個(gè)植物的照明方法。[0092]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式20可易于與實(shí)施方式10、30、31、40、50、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0093]圖3示出本發(fā)明人工溫室照明裝置及方法的不同使用布置實(shí)施方式30、31。在一個(gè)實(shí)施方式30中，植物311被栽培在具有透明壁301的溫室地面上。具有多個(gè)量子點(diǎn)的照明裝置322位于由其所發(fā)射的光子可以以最大發(fā)射通量到達(dá)盡可能多的植物311的位置。在一些實(shí)施方式中，照明裝置的發(fā)射光譜350經(jīng)調(diào)節(jié)以補(bǔ)充自然光光譜(B卩，透射穿過壁301的日光)。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明，照明裝置322可包含被配置成透射那些被溫室壁濾過和/或減弱的波長(zhǎng)的量子點(diǎn)。[0094]在實(shí)施方式31中，待栽培的植物被堆疊于溫室300的生長(zhǎng)箱360中。在一些實(shí)施方式中，各生長(zhǎng)箱均具有照明裝置321。即使植物被堆疊于透明生長(zhǎng)箱中，與實(shí)施方式30中相比也存在日光的較大減少和/或減弱，因?yàn)橐恍┕庾有枰干浯┻^一個(gè)以上透明壁。因此，具有量子點(diǎn)的照明裝置321典型地補(bǔ)充如上多次透射的自然光光譜，或在不透明箱的情況下向植物310提供全部光輻射。在一些實(shí)施方式中，同時(shí)存在生長(zhǎng)箱專用照明裝置及由一個(gè)或多個(gè)生長(zhǎng)箱360中的一種以上植物310共享的至少一個(gè)照明裝置320。[0095]在一些實(shí)施方式中，量子點(diǎn)被配置成產(chǎn)生在與透射光譜340合并時(shí)與光合作用有效輻射(PAR)光譜類似的發(fā)射光譜。在一些實(shí)施方式中，所述產(chǎn)生的發(fā)射光譜優(yōu)選省去黃綠光(500nm至600nm)或在黃綠光(500nm至600nm)中提供極低強(qiáng)度且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至SOOnm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。當(dāng)照明裝置用于暗生長(zhǎng)箱時(shí)，該光譜尤其優(yōu)選。[0096]在一些實(shí)施方式中，選擇照明裝置中至少一個(gè)量子點(diǎn)以在光子光譜的某一譜帶中發(fā)射，所述譜帶在植物中具有特定光形態(tài)形成效應(yīng)。所述受影響的光形態(tài)形成變量可為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物310、311在不同時(shí)間點(diǎn)或采收成熟時(shí)的重量、葉數(shù)、根質(zhì)量、莖高度、化學(xué)組成(諸如維生素、礦物質(zhì)、和/或營(yíng)養(yǎng)成分含量和/或濃度)。[0097]應(yīng)注意根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施方式30可與常規(guī)LED—起使用。實(shí)施方式30、31也適合于在任何程度的不透明或透明生長(zhǎng)箱360的情況下實(shí)施。[0098]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式30及31可易于彼此和/或與實(shí)施方式10、20、40、50、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0099]在圖4中，半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射頻率在457nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)，其中發(fā)射峰半高寬(FWHM)為25nm。在該情形中，波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用兩種上轉(zhuǎn)換材料來(lái)完成。這兩種波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換材料在660nm及604nm下具有單獨(dú)的發(fā)射峰。在一些實(shí)施方式中，這些材料可為量子點(diǎn)。圖4示出在651nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)且發(fā)射峰FWHM為IOlnm的來(lái)自這兩種波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換材料的合并的發(fā)射峰。在該情形中，約40%(從峰強(qiáng)度計(jì)算得到)半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射被兩種單獨(dú)的上轉(zhuǎn)換材料上轉(zhuǎn)換為65Inm發(fā)射。[0100]在一些實(shí)施方式中，不使用上轉(zhuǎn)換，且較長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜特征由被電力所驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)量子點(diǎn)來(lái)發(fā)射。[0101]應(yīng)注意光譜40可與常規(guī)LED—起使用及實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明，光譜40可通過組合形式的至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED來(lái)實(shí)施。光譜40尤其適合用于在暗生長(zhǎng)腔室或具有低水平環(huán)境光的腔室中照明至少一個(gè)植物。[0102]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式40可易于與實(shí)施方式10、20、30、31、50、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0103]在圖5中，半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射頻率在470nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)，其中發(fā)射峰半高寬(FWHM)為30nm。在該情形中，波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用兩種上轉(zhuǎn)換材料來(lái)完成。這兩種波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換材料在660nm及604nm下具有單獨(dú)的發(fā)射峰。在一些實(shí)施方式中，這些材料可為量子點(diǎn)。圖5示出在660nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)且發(fā)射峰FWHM為105nm的來(lái)自這兩種波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換材料的合并的發(fā)射峰。在該情形中，約60%(從峰強(qiáng)度計(jì)算得到)半導(dǎo)體LED芯片發(fā)射被兩種單獨(dú)的“上轉(zhuǎn)換”材料上轉(zhuǎn)換為660nm發(fā)射。[0104]在一些實(shí)施方式中，不使用上轉(zhuǎn)換，且較長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜特征由被電力所驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)量子點(diǎn)來(lái)發(fā)射。[0105]應(yīng)注意光譜50可與常規(guī)LED—起使用及實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明，光譜50也可通過組合形式的至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED來(lái)實(shí)施。光譜50尤其適合用于在暗生長(zhǎng)腔室或具有低水平環(huán)境光的腔室中照明至少一個(gè)植物。[0106]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式50可易于與實(shí)施方式10、20、30、31、40、50、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0107]在圖6中，半導(dǎo)體LED芯片發(fā)射頻率在452nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)，其中發(fā)射峰半高寬(FWHM)為25nm(圖6中未示出)。在該情形中，波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用一種上轉(zhuǎn)換材料來(lái)完成。在一些實(shí)施方式中，該材料可為量子點(diǎn)。圖6示出在658nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)且發(fā)射峰FWHM為80nm的來(lái)自該上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射峰。在該情形中，約100%(從峰強(qiáng)度計(jì)算得至IJ)半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射被上轉(zhuǎn)換材料上轉(zhuǎn)換為658nm發(fā)射。這可從圖6注意到，因?yàn)闊o(wú)452nm發(fā)射尚開量子點(diǎn)裝置。[0108]在一些實(shí)施方式中，不使用上轉(zhuǎn)換，且較長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜特征由被電力所驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)量子點(diǎn)來(lái)發(fā)射。[0109]應(yīng)注意光譜60可與常規(guī)LED—起使用及實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明，光譜60也可通過組合形式的至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED來(lái)實(shí)施。光譜60尤其適合用于在暗生長(zhǎng)腔室或具有低水平環(huán)境光的腔室中照明至少一個(gè)植物。[0110]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式60可易于與實(shí)施方式10、20、30、31、40、50、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0111]在圖7中，半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射頻率在452nm波長(zhǎng)處到達(dá)最高點(diǎn)，其中發(fā)射峰半高寬(FWHM)為25nm。在該情形中，波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用一種上轉(zhuǎn)換材料來(lái)完成。在一些實(shí)施方式中，該材料可為量子點(diǎn)。圖7示出在602nm波長(zhǎng)下到達(dá)最高點(diǎn)且發(fā)射峰FWHM為78nm的來(lái)自該上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射峰。在該情形中，約95%(從峰強(qiáng)度計(jì)算得到)半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片發(fā)射被波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換材料上轉(zhuǎn)換為602nm發(fā)射。[0112]在一些實(shí)施方式中，不使用上轉(zhuǎn)換，且較長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜特征由被電力所驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)量子點(diǎn)來(lái)發(fā)射。[0113]應(yīng)注意光譜70可與常規(guī)LED—起使用及實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明，光譜70也可通過組合形式的至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED來(lái)實(shí)施。光譜70尤其適合用于在暗生長(zhǎng)腔室或具有低水平環(huán)境光的腔室中照明至少一個(gè)植物。[0114]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式70可易于與實(shí)施方式10、20、30、31、40、50、60和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0115]圖8示出使植物中生物質(zhì)產(chǎn)生最大化的最佳化光譜80。最佳化光譜優(yōu)選用本申請(qǐng)中所述的本發(fā)明照明裝置來(lái)產(chǎn)生。光譜80在生長(zhǎng)箱栽培中具有特殊優(yōu)勢(shì)，其中所述生長(zhǎng)箱為暗箱，g卩，具有零或低水平日光和/或環(huán)境光。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生光譜80的本發(fā)明照明裝置可被置于所述箱中且使生物質(zhì)產(chǎn)生最大化。本發(fā)明人已通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光譜80的生物質(zhì)最大化特征。[0116]另外也應(yīng)注意，實(shí)施方式80可易于與實(shí)施方式10、20、30、31、40、50、60和/或70中的任一個(gè)置換和/或組合。[0117]所用量子點(diǎn)材料及尺寸應(yīng)以從量子點(diǎn)裝置獲得所需發(fā)射光譜的方式進(jìn)行選擇。[0118]概括而言，通過調(diào)諧量子點(diǎn)種類及尺寸分布，有可能從量子點(diǎn)裝置調(diào)諧所需發(fā)射光譜，且通過調(diào)諧量子點(diǎn)數(shù)目，有可能調(diào)諧量子點(diǎn)裝置的所需量子點(diǎn)芯片發(fā)射數(shù)量/量。[0119]本發(fā)明還涉及一種促進(jìn)植物生長(zhǎng)的照明器具，其包含至少一個(gè)量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)具有包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰的光譜特性。[0120]通過使用該方法，光源可被設(shè)計(jì)成在與現(xiàn)有技術(shù)相比時(shí)達(dá)到優(yōu)異的PPF及每瓦特PPF效率及性能及極低功率消耗及極長(zhǎng)操作壽命。[0121]在一些實(shí)施方式中，在300nm至500nm頻率的發(fā)射由半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生且在400nm至SOOnm頻率的發(fā)射是利用量子點(diǎn)芯片輻射功率的完全或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生的。部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換可被選擇成在5%至95%、優(yōu)選35%至65%的半導(dǎo)體量子點(diǎn)芯片輻射范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)生400nm至SOOnm輻射的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過使用鄰近量子點(diǎn)發(fā)射源的一種或多種上轉(zhuǎn)換材料來(lái)達(dá)成。[0122]在本申請(qǐng)中，上文中的“可調(diào)節(jié)(adjustable)”峰波長(zhǎng)被解釋為可在于工廠裝配照明器具期間調(diào)節(jié)的峰波長(zhǎng)和/或如在用于現(xiàn)場(chǎng)峰波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的照明器具中的可調(diào)度盤中也“可調(diào)節(jié)”。此外，在裝置產(chǎn)生過程期間調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的峰波長(zhǎng)也根據(jù)本發(fā)明，且“可調(diào)節(jié)”應(yīng)解釋為也包括在量子點(diǎn)制造過程期間作出的調(diào)節(jié)?？烧{(diào)節(jié)峰波長(zhǎng)的所有前述實(shí)施方式或任何其他可調(diào)節(jié)光源或量子點(diǎn)變量均在本專利申請(qǐng)的范疇內(nèi)。[0123]在本發(fā)明的一個(gè)特殊示例性實(shí)施方式中，具有6.6nm平均粒子尺寸及約+/-0.5nm粒子尺寸分布的CdSe-ZnS(核-殼)量子點(diǎn)納米粒子與雙組分硅氧烷密封劑樹脂一起混合?；旌媳嚷蕿楣柩跬闃渲泻?.2重量％納米粒子。含有納米粒子的樹脂被作為密封劑分配至塑膠引線芯片載體(PLCC)中，組成PLCC腔室中的InGaN發(fā)光二極管。發(fā)光二極管經(jīng)測(cè)定在450nm波長(zhǎng)范圍下具有電致發(fā)光發(fā)射。[0124]將具有含納米粒子的密封劑材料的含有InGaN的PLCC包裝連接至正向電壓為3.2V且電流為350mA的DC電壓電源。裝置光學(xué)發(fā)射光譜被表征為引起兩個(gè)發(fā)射峰，一個(gè)在450nm波長(zhǎng)范圍下且第二個(gè)在660nm波長(zhǎng)范圍下。觀察到660nm波長(zhǎng)范圍發(fā)射峰的半高寬超過約60nm。450nm與660nm峰的強(qiáng)度比為0.5:1。前述實(shí)驗(yàn)已由申請(qǐng)人:進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生如上所述的數(shù)個(gè)量子點(diǎn)，其中一些量子點(diǎn)具有不同的尺寸。根據(jù)本發(fā)明，這些量子點(diǎn)中，一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)可由來(lái)自電源的電流/電壓驅(qū)動(dòng)，或者所述一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)可由光激發(fā)驅(qū)動(dòng)或由光激發(fā)及來(lái)自電源的電流/電壓兩者驅(qū)動(dòng)。[0125]根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)燈具中包括具有不同發(fā)射峰的量子點(diǎn)，且控制這些量子點(diǎn)以便提供所需光譜發(fā)射以獲得確定的生長(zhǎng)結(jié)果或生理反應(yīng)。以該方式，照明系統(tǒng)將允許對(duì)照明強(qiáng)度及光譜進(jìn)行多樣化控制。最終，其他非生物參數(shù)(諸如CO2濃度、溫度、晝光可用性及濕度)的控制可與照明一起整合在同一控制系統(tǒng)內(nèi)，優(yōu)化作物生產(chǎn)力且全面管理溫室。[0126]上文已參照前述實(shí)施方式解釋本發(fā)明且已示出數(shù)種商業(yè)及工業(yè)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的方法及配置允許對(duì)植物栽培中所用光的發(fā)射光譜進(jìn)行更精確光譜調(diào)諧。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在植物生長(zhǎng)的光形態(tài)形成控制方面的出乎意外的改良及在植物生產(chǎn)方面的進(jìn)一步改良。本發(fā)明也顯著改良依賴人造光的植物栽培的能量效率。另外，收獲物的品質(zhì)被本發(fā)明的照明裝置顯著改良且由此帶來(lái)與暗生長(zhǎng)箱或環(huán)境光極有限的箱中的栽培有關(guān)的多種優(yōu)勢(shì):首先，植物可更接近于消費(fèi)場(chǎng)所生長(zhǎng)，例如在大城市的住宅地下室中，從而消除運(yùn)輸成本。其次，植物可在傳統(tǒng)上不可能發(fā)生農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地形中生長(zhǎng)，例如夏季熱沙漠條件。第三，由于植物的品質(zhì)被改良，故個(gè)體植物之間的一致性也被改良，這使收獲更容易。這是因?yàn)榇嬖谳^少的不合格個(gè)體且基于機(jī)器視覺的收獲設(shè)備可在植物具有一致品質(zhì)、尺寸及顏色時(shí)較好地將其識(shí)別。第四，植物的性質(zhì)可以以受控方式改變，因?yàn)閹缀跛械纳L(zhǎng)參數(shù)均在控制之中，這在栽培花及觀賞植物時(shí)尤其有利。第五，植物的每日恒定光子劑量有助于營(yíng)養(yǎng)成分的施用，營(yíng)養(yǎng)成分劑量可維持全年相同。第六，在極熱及陽(yáng)光充足地形中，植物可在反射日光且被蓋子封閉的暗的不透明生長(zhǎng)箱中生長(zhǎng)。本發(fā)明的人工照明中所耗用能量與空氣調(diào)節(jié)或冷卻日光下植物所消耗的能量相比少得多。[0127]上文已參照前述實(shí)施方式解釋本發(fā)明。然而，本發(fā)明顯然不僅局限于這些實(shí)施方式，而且包含在本發(fā)明構(gòu)思及專利權(quán)利要求的精神及范疇內(nèi)的所有可能實(shí)施方式。[0128]參考文獻(xiàn)[0129]W02010/053341A1,“用于滿足植物的光形態(tài)形成需要的磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管(Phosphorconversionlight-emittingdiodeformeetingphotomorphogeneticneedsofplants)”，Zukauskas等人，2010。[0130]W02009/048425A1，“制造基于氮化物的無(wú)磷光體紅光及白光LED(FabricationofPhosphorfreeredandwhitenitride-basedLEDs)，，，Soh等人，2009?！緳?quán)利要求】1.一種用于植物栽培的照明裝置，其特征在于所述照明裝置(100)包含不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)。2.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于所述照明裝置包含用于發(fā)光二極管的多個(gè)多量子阱結(jié)構(gòu)且至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)包含在阻擋層上的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。3.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于所述多個(gè)量子(110、120、130、140、150、160)點(diǎn)的尺寸分布被配置成產(chǎn)生與光合作用有效輻射(PAR)光譜類似的聚集體發(fā)射光譜，除了所述發(fā)射光譜省去黃綠光(500nm至600nm)或提供極低強(qiáng)度的黃綠光(500nm至600nm)且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。4.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于至少一個(gè)所述量子點(diǎn)的尺寸經(jīng)選擇以在對(duì)植物具有特定光形態(tài)形成效應(yīng)的光子光譜中的具有預(yù)先設(shè)定的相對(duì)強(qiáng)度的譜帶或多種譜帶中發(fā)射光子。5.權(quán)利要求4的照明裝置，其特征在于所述實(shí)現(xiàn)的光形態(tài)形成變量為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物在不同時(shí)間點(diǎn)或采收成熟時(shí)的重量、葉數(shù)、根質(zhì)量、莖高度、化學(xué)組成(諸如維生素、礦物質(zhì)和/或營(yíng)養(yǎng)成分含量和/或濃度)。6.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)中至少一個(gè)由以下合金中的任一種制成:GaN、InGaN、AlGaN、GaAs、硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、磷化銦和/或硫硒化鎘或其任意組合。7.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的所述尺寸分布包含在Inm至20nm范圍內(nèi)的不同尺寸的量子點(diǎn)。8.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于至少一個(gè)所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)通過MOCVD方法產(chǎn)生。9.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于至少一個(gè)所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)通過膠體合成方法產(chǎn)生。10.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于至少一個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的尺寸被配置成使其在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中發(fā)射。11.一種用于植物栽培的照明方法，其特征在于光由不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)產(chǎn)生，且所述光照明至少一個(gè)植物(310、311)。12.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于所述多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的尺寸分布產(chǎn)生與光合作用有效輻射(PAR)光譜類似的聚集體發(fā)射光譜，除了所述發(fā)射光譜省去黃綠光(500nm至600nm)或提供極低強(qiáng)度的黃綠光(500nm至600nm)且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。13.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于至少一個(gè)所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的尺寸經(jīng)選擇以致產(chǎn)生對(duì)植物具有特定光形態(tài)形成效應(yīng)的光子光譜中的具有預(yù)先設(shè)定的相對(duì)強(qiáng)度的譜帶或多種譜帶的光子發(fā)射。14.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于所述實(shí)現(xiàn)的光形態(tài)形成變量為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物在不同時(shí)間點(diǎn)或采收成熟時(shí)的重量、葉數(shù)、根質(zhì)量、莖高度、化學(xué)組成(諸如維生素、礦物質(zhì)和/或營(yíng)養(yǎng)成分含量和/或濃度)。15.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)中至少一個(gè)由以下合金中的任一種制成:GaN、InGaN、AlGaN、GaAs硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、磷化銦和/或硫硒化鎘或其任意組合。16.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的所述尺寸分布包含在2nm至200nm范圍內(nèi)的不同尺寸的量子點(diǎn)。17.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于至少一個(gè)所述量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)通過膠體合成法產(chǎn)生。18.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于至少一個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)的尺寸被配置成使所述量子點(diǎn)在遠(yuǎn)紅外光700nm至SOOnm譜帶中發(fā)射。19.一種溫室照明裝置，其特征在于所述照明裝置包含至少一個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)。20.一種園藝照明器具，其包含至少一個(gè)具有以下特性的量子點(diǎn):a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯示出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及c)在600nm至800nm頻率的全部或一部分發(fā)射是利用量子點(diǎn)芯片輻射功率的全部或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換和/或通過另一種電力供電的量子點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生的。21.一種園藝照明器具，其包含至少一個(gè)具有以下特性的量子點(diǎn):a)包括在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰且被配置成顯示出至少50nm以上的半高寬的第一光譜特性；`b)具有最大50nm半高寬且被配置成顯示出在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的第二光譜特性，及c)在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至700nm譜帶中的強(qiáng)度。22.權(quán)利要求20的照明器具，其中在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至7OOnm譜帶中的強(qiáng)度。23.權(quán)利要求20、21和/或22的照明器具，其中所述量子點(diǎn)具有以下光譜特性:在500nm至800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有可自由調(diào)節(jié)的峰且被配置成顯示至少30nm的半高寬。24.權(quán)利要求20、21、22和/或23的照明器具，其中所述量子點(diǎn)的第一光譜特性、第二光譜特性及任選的第三光譜特性的發(fā)射強(qiáng)度被配置成可調(diào)節(jié)。25.權(quán)利要求20至24任一項(xiàng)的照明器具，其包含第二量子點(diǎn)，所述第二量子點(diǎn)具有至少一個(gè)包含最大50nm半高寬及在400nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的光譜特性并任選具有第二光譜特性及被配置成在450nm至800nm范圍內(nèi)具有可自由調(diào)節(jié)的峰波長(zhǎng)的第三光譜特性。26.權(quán)利要求20至25任一項(xiàng)的照明器具，其中每瓦特所述器具的PPF值為0.35以上。27.權(quán)利要求20至26任一項(xiàng)的照明器具，其中光譜發(fā)射特性、強(qiáng)度、峰波長(zhǎng)及半高寬受到量子點(diǎn)的尺寸、數(shù)目及種類的控制。28.權(quán)利要求20至27任一項(xiàng)的照明器具，其中a)第一量子點(diǎn)具有包含在600nm至700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)且被配置成至少顯示至少50nm的半高寬的第一光譜特性；b)第一量子點(diǎn)還具有包含在440nm至500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰的第二光譜特性；及c)第一量子點(diǎn)任選具有在500nm至800nm范圍的范圍內(nèi)具有可自由調(diào)節(jié)的峰波長(zhǎng)且被配置成顯示出至少30nm半高寬的第三光譜特性；d)所述第一光譜特性、第二光譜特性及任選的第三光譜特性的發(fā)射強(qiáng)度可以任何比率調(diào)節(jié)。29.權(quán)利要求28的照明器具，其包含第二量子點(diǎn)，所述第二量子點(diǎn)具有至少一個(gè)最大50nm半高寬及在400nm至500nm范圍內(nèi)的峰波長(zhǎng)的光譜特性并任選具有第二光譜特性及在450nm至800nm范圍內(nèi)具有可自由調(diào)節(jié)的峰波長(zhǎng)的第三光譜特性。30.一種園藝光的發(fā)光部件，其包含:-發(fā)光量子點(diǎn)半導(dǎo)體芯片；及-直接鄰近量子點(diǎn)芯片沉積的光波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)；所述部件能夠發(fā)射兩個(gè)特征性光發(fā)射峰，且在500nm至600nm波長(zhǎng)的至少一部分或全部發(fā)射被配置成最小化和/或省去和/或減少至低于400nm至500nm譜帶中的強(qiáng)度且低于600nm至700nm譜帶中的強(qiáng)度。31.權(quán)利要求30的發(fā)光部件，其中所述光波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)被直接沉積在所述量子點(diǎn)芯片的表面上或與其他光學(xué)材料間隔開。32.權(quán)利要求30或31任一項(xiàng)的發(fā)光部件，其中所述發(fā)光量子點(diǎn)半導(dǎo)體芯片具有在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰發(fā)射。33.權(quán)利要求30至32任一項(xiàng)的發(fā)光部件，其中所述波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)被配置成將一部分由量子點(diǎn)半導(dǎo)體芯片發(fā)射的光發(fā)射能量轉(zhuǎn)換為600nm至700nm的高波長(zhǎng)。34.權(quán)利要求30至33任一項(xiàng)的發(fā)光部件，其中所述兩個(gè)特征性光發(fā)射峰分別在440nm至500nm及600nm至700nm。35.權(quán)利要求30至34任一項(xiàng)的發(fā)光部件，其中所述兩個(gè)特征性光發(fā)射峰中一個(gè)省去至少50nm半高寬的光譜特性并且另一個(gè)省去最大50nm半高寬的光譜特性，且兩者在不同波長(zhǎng)范圍。36.權(quán)利要求1、20和/或21的照明裝置或照明器具在為至少一個(gè)植物提供光中的用途，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。37.權(quán)利要求30的發(fā)光部件在為至少一個(gè)植物提供光中的用途，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。38.一種增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，其中至少一個(gè)權(quán)利要求1、20和/或21的照明裝置或照明器具向至少一個(gè)植物發(fā)射光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。39.一種增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，其中至少一個(gè)權(quán)利要求30的發(fā)光部件向至少一個(gè)植物發(fā)射光，其中所述至少一個(gè)植物在環(huán)境光中或在以所述照明裝置或照明器具作為唯一光源的暗腔室中。40.權(quán)利要求1、20、21和/或30任一項(xiàng)的發(fā)光裝置、發(fā)光器具和/或發(fā)光部件，其中所述發(fā)光裝置、發(fā)光器具和/或發(fā)光部件被遮光腔室包圍，所述遮光腔室可以任選被蓋子封閉?！疚臋n編號(hào)】H01L33/06GK103563102SQ201280012664【公開日】2014年2月5日申請(qǐng)日期:2012年2月8日優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日【發(fā)明者】拉爾斯·艾卡拉,伊爾卡·基維馬基申請(qǐng)人:瓦洛亞公司