增強(qiáng)溫室光線的方法與裝置制造方法【專利摘要】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，所述半導(dǎo)體光發(fā)射方案具有波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換特征且適用于溫室環(huán)境中植物栽培。認(rèn)為本發(fā)明的最佳模式為具有至少一個(gè)藍(lán)色LED（101）及波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換二元合金量子點(diǎn)（110、120、130、140、150、160）的照明裝置，所述量子點(diǎn)由膠體法制備，被配置成與藍(lán)色LED一起產(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植物（310、311）生產(chǎn)方面的進(jìn)一步改良。本發(fā)明對(duì)于已具有舊版LED系統(tǒng)的溫室尤其有利。這些LED系統(tǒng)通常可以通過(guò)添加本發(fā)明的量子點(diǎn)陣列以獲得本發(fā)明的照明方案就可進(jìn)行升級(jí)?！緦＠f(shuō)明】增強(qiáng)溫室光線的方法與裝置【
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)明涉及一種具有半導(dǎo)體光發(fā)射方案的照明裝置，所述半導(dǎo)體光發(fā)射方案具有波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換特征且適用于溫室環(huán)境中植物栽培?！?br>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(guò)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(jiàn)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(guò)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(kāi)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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)。現(xiàn)有技術(shù)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?，F(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)。[0013]十分明顯地，需要不僅僅替代不期望的技術(shù)特征(B卩，還增強(qiáng)栽培生產(chǎn)力)的更復(fù)雜的植物照明技術(shù)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0014]所研究的本發(fā)明涉及一種用量子點(diǎn)有效上轉(zhuǎn)換LED發(fā)射來(lái)產(chǎn)生供植物栽培用的最佳化光譜的系統(tǒng)及方法。[0015]本發(fā)明的另一目的為提供一種用量子點(diǎn)有效上轉(zhuǎn)換LED發(fā)射來(lái)產(chǎn)生用于溫室環(huán)境中的植物栽培的最佳化光譜的系統(tǒng)及方法，在溫室環(huán)境中需要用本發(fā)明的人造光補(bǔ)充過(guò)濾的日光。[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(guò)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，至少一個(gè)常規(guī)LED被配置成照明不同尺寸的量子點(diǎn)。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。量子點(diǎn)被配置成吸收由LED發(fā)射的光子，且隨后再發(fā)射較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，量子點(diǎn)的尺寸分布經(jīng)選擇以致其與LED—起產(chǎn)生聚集體發(fā)射光譜，所述聚集體發(fā)射光譜對(duì)用所述LED及量子點(diǎn)組合發(fā)射的人造光培養(yǎng)的植物產(chǎn)生有利的光形態(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(wèn)題且提供一種以組合形式使用LED及作為所述LED的上轉(zhuǎn)換器的量子點(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(guò)程充分響應(yīng)的基于單一光發(fā)射源的LED及量子點(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LED及量子點(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LED及量子點(diǎn)裝置，其提供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LED及量子點(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%ο[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(B卩，PPF相對(duì)于所用功率瓦特?cái)?shù))，且因此為溫室栽培過(guò)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LED芯片產(chǎn)生，并且在600nm至800nm頻率的發(fā)射使用上轉(zhuǎn)換量子點(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LED芯片產(chǎn)生，并且在600nm至800nm頻率的發(fā)射使用量子點(diǎn)芯片產(chǎn)生，所述單一光發(fā)射源部分由電流驅(qū)動(dòng)以供光發(fā)射用或完全作為所述LED芯片的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換器進(jìn)行操作。通過(guò)使用鄰近LED芯片發(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LED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(guò)使用有機(jī)、無(wú)機(jī)或兩種類型材料組合的量子點(diǎn)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LED及量子點(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(guò)在譜帶400nm至500nm中無(wú)任何或僅少量初級(jí)發(fā)射且通過(guò)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)輻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LED及量子點(diǎn)的照明器具，其通過(guò)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(guò)藍(lán)色LED光發(fā)射體與波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)裝置一起來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)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LED及量子點(diǎn)及相關(guān)照明器具。根據(jù)本發(fā)明，LED及量子點(diǎn)均具有特定發(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)。LED及量子點(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LED及量子點(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]包含LED的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)，所述多個(gè)量子點(diǎn)被配置成將LED光上轉(zhuǎn)換為更長(zhǎng)波長(zhǎng)。[0036]用于植物栽培的照明方法為根據(jù)本發(fā)明且包含用至少一個(gè)LED照明植物及量子點(diǎn)的步驟且其特征在于:[0037]-光由不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)所吸收，[0038]-光由不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)在比所吸收的輻射長(zhǎng)的波長(zhǎng)下發(fā)射。[0039]用于植物栽培的照明方法為根據(jù)本發(fā)明且包含以下步驟:[0040]-用至少一個(gè)LED照明至少一個(gè)植物及不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)，[0041]-光由所述不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)所吸收，[0042]-光由所述不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)在比所吸收的輻射長(zhǎng)的波長(zhǎng)下發(fā)射。[0043]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)及至少一個(gè)LED。[0044]園藝照明器具為根據(jù)本發(fā)明且包含至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED，所述LED具有以下特性:[0045]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；[0046]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[0047]c)在600nm至800nm頻率的全部或一部分發(fā)射是利用至少一個(gè)量子點(diǎn)對(duì)LED芯片輻射功率進(jìn)行全部或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生的。[0048]園藝照明器具為根據(jù)本發(fā)明且包含至少一個(gè)LED及至少一個(gè)量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)被配置成上轉(zhuǎn)換來(lái)自所述LED的發(fā)射輻射，所述LED具有以下特性:[0049]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；[0050]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[0051]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。[0052]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。[0053]一種園藝光的發(fā)光部件，其包含:[0054]-發(fā)光二極管(LED)半導(dǎo)體芯片；及[0055]-直接鄰近所述LED芯片沉積的光波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)；[0056]所述部件能夠發(fā)射兩個(gè)特征性光發(fā)射峰，且[0057]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。[0058]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。[0059]本發(fā)明的基于LED發(fā)射體及量子點(diǎn)上轉(zhuǎn)換器的實(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)在使用僅用于上轉(zhuǎn)換的極精細(xì)分布量子點(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(jué)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。[0060]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)。[0061]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藍(lán)色LED及上轉(zhuǎn)換二元合金量子點(diǎn)的照明裝置，所述量子點(diǎn)通過(guò)膠體法制備以產(chǎn)生量子點(diǎn)尺寸分布，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)度且包含遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。【專利附圖】【附圖說(shuō)明】[0062]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。[0063]圖1A示出綠色植物中最常見(jiàn)光合作用及光形態(tài)形成感光器的相對(duì)吸收光譜。[0064]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。[0065]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。[0066]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及31。[0067]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的具有第一單一光發(fā)射源LED及量子點(diǎn)裝置的發(fā)射峰的實(shí)施方式40。[0068]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的具有第二單一光發(fā)射源LED及量子點(diǎn)裝置的發(fā)射峰的實(shí)施方式50。[0069]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的具有第三單一光發(fā)射源LED及量子點(diǎn)裝置的發(fā)射峰的實(shí)施方式60。[0070]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的具有第四單一光發(fā)射源LED及量子點(diǎn)裝置的發(fā)射峰的實(shí)施方式70。[0071]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。[0072]一些實(shí)施方式被描述在從屬權(quán)利要求中?！揪唧w實(shí)施方式】[0073]圖1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。照明裝置典型地也包含LEDlOl，其優(yōu)選為藍(lán)色或具有一些其他較短波長(zhǎng)。[0074]隨著LEDlOl發(fā)光，一些發(fā)射的光子被量子點(diǎn)110、120、130、140、150及160所吸收。隨著光子被吸收，量子點(diǎn)110、120、130、140、150及160中的電子被激發(fā)至較高能態(tài)。隨后，這些電子通過(guò)發(fā)射能量等于較高能態(tài)與較低能態(tài)之間差值的一個(gè)或多個(gè)光子而從所述較高能態(tài)弛豫至較低能態(tài)。[0075]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)光或被完全移除，量子點(diǎn)140及130被配置成透射400nm至600nm綠光和/或黃光或被完全移除，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。[0076]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/或相同的與LEDlOl發(fā)射光譜合并的聚集體發(fā)射光譜。甚至更優(yōu)選地，所述類似于PAR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。[0077]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。[0078]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)。[0079]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(guò)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(guò)飽和水平，納米晶體生長(zhǎng)即以成核過(guò)程開(kāi)始。在一些實(shí)施方式中，生長(zhǎng)過(guò)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(guò)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。[0080]納米晶體的生長(zhǎng)過(guò)程可以兩種不同方式發(fā)生，其可描述為“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”。[0081]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(guò)，在本發(fā)明的一些實(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。[0082]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，且隨后將所述群體與一個(gè)或多個(gè)LED組合，得到提供優(yōu)選用于植物栽培的所需總發(fā)射光譜的尺寸分布。[0083]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。[0084]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LED導(dǎo)向至少一個(gè)植物及至少一個(gè)量子點(diǎn)。[0085]在階段210中，量子點(diǎn)吸收光子，所述光子典型地為已由LED發(fā)射且具有250nm至400nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光子。在階段220中，該光子將量子點(diǎn)中的電子激發(fā)至較高能態(tài)。[0086]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)射的光子與未吸收的LED光子一起直接在植物處終結(jié)，且產(chǎn)生從照明裝置透射的發(fā)射光譜。[0087]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)明方法中的至少一個(gè)LED及至少一個(gè)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)及LED發(fā)射較短波長(zhǎng)的藍(lán)光。因此，在優(yōu)選的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換實(shí)施方式中，至少一個(gè)LED透射在250nm至400nm范圍內(nèi)的UV/藍(lán)光，且主要存在吸收全部或部分所述250nm至400nm波長(zhǎng)光子且發(fā)射在400nm至600nm范圍中的光、紅光600nm至700nm和/或在700nm至800nm譜帶中的遠(yuǎn)紅外光的與LED相關(guān)聯(lián)的較大量子點(diǎn)。[0088]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。[0089]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及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LED及多個(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(guò)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(guò)和/或減弱的波長(zhǎng)的LED及量子點(diǎn)。[0090]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┻^(guò)一個(gè)以上透明壁。因此，具有至少一個(gè)LED及量子點(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中的一種以上植物共享的至少一個(gè)照明裝置320。[0091]在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)LED及量子點(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。甚至更優(yōu)選地，光譜340與PAR光譜類似但省去黃綠光(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。在一些實(shí)施方式中,選擇照明裝置中至少一個(gè)LED和/或量子點(diǎn)以致其發(fā)射光子光譜中某一譜帶的光子，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)。[0092]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。[0093]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。[0094]在圖4中，半導(dǎo)體LED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(guò)使用兩種量子點(diǎn)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。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LED芯片發(fā)射被兩種單獨(dú)的上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)材料上轉(zhuǎn)換為65Inm發(fā)射。[0095]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(guò)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。[0096]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。[0097]在圖5中，半導(dǎo)體LED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(guò)使用兩種量子點(diǎn)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。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)的量子點(diǎn)“上轉(zhuǎn)換”材料上轉(zhuǎn)換為660nm發(fā)射。[0098]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(guò)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。[0099]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、60、70和/或80中的任一個(gè)置換和/或組合。[0100]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(guò)使用一種上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)材料來(lái)完成。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)算得到)半導(dǎo)體LED芯片發(fā)射被量子點(diǎn)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)射離開(kāi)LED及量子點(diǎn)裝置。[0101]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(guò)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。[0102]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。[0103]在圖7中，半導(dǎo)體LED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(guò)使用一種上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)材料來(lái)完成。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LED芯片發(fā)射被波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)材料上轉(zhuǎn)換為602nm發(fā)射。[0104]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(guò)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。[0105]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。[0106]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(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光譜80的生物質(zhì)最大化特征。[0107]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。[0108]所用LED及上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)材料及尺寸應(yīng)以從LED及量子點(diǎn)裝置獲得所需發(fā)射光譜的方式進(jìn)行選擇。[0109]概括而言，通過(guò)調(diào)諧LED波長(zhǎng)、LED光譜及強(qiáng)度、量子點(diǎn)種類和/或量子點(diǎn)尺寸分布，有可能從LED及量子點(diǎn)裝置調(diào)諧所需發(fā)射光譜，且通過(guò)調(diào)諧量子點(diǎn)數(shù)目，有可能調(diào)諧組合的LED及量子點(diǎn)裝置的所需上轉(zhuǎn)換量子點(diǎn)芯片發(fā)射數(shù)量/量。[0110]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)上轉(zhuǎn)換量子點(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。[0111]通過(guò)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。[0112]在一些實(shí)施方式中，在300nm至500nm頻率的發(fā)射由半導(dǎo)體LED芯片產(chǎn)生且在400nm至800nm頻率的發(fā)射是利用LED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LED芯片輻射范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)生400nm至800nm輻射的波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換通過(guò)使用鄰近LED發(fā)射源的一種或多種量子點(diǎn)上轉(zhuǎn)換材料來(lái)達(dá)成。[0113]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，在裝置制造過(guò)程期間調(diào)節(jié)LED和/或量子點(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LED和/或量子點(diǎn)制造過(guò)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LED和/或量子點(diǎn)變量均在本專利申請(qǐng)的范疇內(nèi)。[0114]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(shù)脂一起混合?；旌媳嚷蕿楣柩跬闃?shù)脂中含0.2重量％納米粒子。含有納米粒子的樹(shù)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。[0115]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(guò)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。[0116]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LED及量子點(diǎn)，且控制這些LED及量子點(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。[0117]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(jué)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不透明生長(zhǎng)箱中生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的植物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。本發(fā)明對(duì)于已具有舊版LED系統(tǒng)的溫室尤其有利。這些LED系統(tǒng)通常通過(guò)添加本發(fā)明的量子點(diǎn)陣列以獲得本發(fā)明的照明方案就可進(jìn)行升級(jí)。[0118]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。[0119]參考文獻(xiàn)[0120]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。[0121]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，其包含至少一個(gè)LED(101)，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)，所述多個(gè)量子點(diǎn)被配置成將LED光上轉(zhuǎn)換為較長(zhǎng)波長(zhǎng)。2.權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于所述至少一個(gè)LED(101)，及所述多個(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)射光譜被配置成省去黃綠光(500-600)nm或提供極低強(qiáng)度的黃綠光(500-600)nm且包含在遠(yuǎn)紅外光700nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。3.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)的尺寸被配置成使所述量子點(diǎn)被配置成吸收光子且發(fā)射光子至在植物(310、311)中具有特定光形態(tài)形成效應(yīng)的光子光譜中的譜帶。4.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(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)。5.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:硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、磷化銦和/或硫硒化鎘。6.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)。7.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(guò)膠體合成法產(chǎn)生。8.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紅光或遠(yuǎn)紅外光600nm至800nm譜帶中發(fā)射。9.一種用于植物栽培的照明方法，其包含以下步驟:用至少一個(gè)LED(101)照明至少一個(gè)植物(310、311)及不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160),光由所述不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)吸收，光由所述不同尺寸的多個(gè)量子點(diǎn)(110、120、130、140、150、160)在比吸收輻射長(zhǎng)的波長(zhǎng)下發(fā)射。10.權(quán)利要求9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)的尺寸分布及所述至少一個(gè)LED(101)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(500-600)nm或提供極低強(qiáng)度的黃綠光(500-600)nm且包含在紅光及遠(yuǎn)紅外光600nm至800nm譜帶中的高強(qiáng)度光譜特征。11.權(quán)利要求9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(310、311)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。12.權(quán)利要求11的照明方法，其特征在于所述實(shí)現(xiàn)的的光形態(tài)形成變量為以下生物參數(shù)中的任一個(gè):植物(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)。13.權(quán)利要求9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:硒化鎘、硫化鎘、砷化銦、磷化銦和/或硫硒化鎘。14.權(quán)利要求9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)為核-殼量子點(diǎn)且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。15.權(quán)利要求9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Inm至20nm范圍內(nèi)的不同尺寸的量子點(diǎn)。16.權(quán)利要求9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(guò)膠體合成法產(chǎn)生。17.權(quán)利要求9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)在紅光及遠(yuǎn)紅外光600nm至SOOnm譜帶中發(fā)射。18.一種溫室照明裝置，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)及至少一個(gè)LED(101)。19.一種園藝照明器具，其包含至少一個(gè)量子點(diǎn)及至少一個(gè)LED，所述LED具有以下特性: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)射是利用所述至少一個(gè)量子點(diǎn)對(duì)LED芯片輻射功率進(jìn)行全部或部分波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生的。20.一種園藝照明器具，其包含至少一個(gè)LED及至少一個(gè)量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)被配置成對(duì)來(lái)自所述LED的發(fā)射輻射進(jìn)行上轉(zhuǎn)換，所述LED具有以下特性: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。21.權(quán)利要求19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。22.權(quán)利要求19、20和/或21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。23.權(quán)利要求19、20、21和/或22的照明器具，其中所述LED和/或量子點(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)。24.權(quán)利要求19至23任一項(xiàng)的照明器具，其包含第二LED和/或量子點(diǎn)，所述第二LED和/或量子點(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。25.權(quán)利要求19至24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。26.權(quán)利要求19至25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。27.權(quán)利要求19至26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LED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)的可自由調(diào)節(jié)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)。28.權(quán)利要求27的照明器具，其包含第二LED和/或量子點(diǎn)，所述第二LED和/或量子點(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。29.一種園藝光的發(fā)光部件，其包含:-發(fā)光二極管(LED)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。30.權(quán)利要求29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LED芯片的表面上或與其他光學(xué)材料間隔開(kāi)。31.權(quán)利要求29或30任一項(xiàng)的發(fā)光部件，其中所述發(fā)光二極管(LED)半導(dǎo)體芯片具有在440nm至500nm范圍內(nèi)的峰發(fā)射。32.權(quán)利要求29至31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)。33.權(quán)利要求29至32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。34.權(quán)利要求29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。35.權(quán)利要求1、19和/或20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。36.權(quán)利要求29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。37.一種增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，其中至少一個(gè)權(quán)利要求1、19和/或20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。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29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。39.權(quán)利要求1、19、20和/或29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。【文檔編號(hào)】H01L33/06GK103503173SQ201280012688【公開(kāi)日】2014年1月8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