用于植物生長的光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于植物生長的光源，其包括：LED芯片，其外延結(jié)構(gòu)中包含復(fù)數(shù)個不同發(fā)射波長的量子阱；以及，熒光粉和/或量子點，用以與LED芯片配合而得到覆蓋植物生長所需波長范圍的光。進(jìn)一步的，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中，沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向，各量子阱的發(fā)射波長依次增加。本實用新型提供的光源在單一LED芯片的外延結(jié)構(gòu)內(nèi)包含多個不同發(fā)射波長的量子阱，可達(dá)到多個波長或大波長范圍的覆蓋，并可采用常規(guī)方式封裝、驅(qū)動，從而可在獲得植物生長所需光波長全覆蓋的同時，大幅簡化光源及相應(yīng)照明裝置的結(jié)構(gòu)，有效降低其成本，尤其是通過在光源中使用綠光激發(fā)的紅色、遠(yuǎn)紅色熒光粉等，還可有效降低或防止植物生長過程中病蟲害的發(fā)生。
【專利說明】
用于植物生長的光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于半導(dǎo)體發(fā)光器件的光源，具體涉及一種基于LED的、用于植物生長的光源。
【背景技術(shù)】
[0002]在植物生長時，光照是至關(guān)重要的條件之一，它的質(zhì)量、數(shù)量和光照時間決定了植物是否可以健康生長。
[0003]具體而言，光照不僅影響光合作用，而且還影響植物的光周期，光型態(tài)和光取向等。它決定了很多種植物的開花/結(jié)果時間，植物的高矮，胖瘦，以及生長的方向和植物的營養(yǎng)組分與含量多少等。
[0004]由于生化反應(yīng)的不同，植物在不同生長階段對于養(yǎng)分種類和光波長的需求是不一樣的。比如在生長初期主要是根與苗的生長發(fā)育，有些植物最需要的是與氮有關(guān)的營養(yǎng)物質(zhì)，后續(xù)的還需要磷和鉀等營養(yǎng)素。而對于光照的需求，在育苗和初期生長過程中，主要需求以短波長，比如藍(lán)光為主的光能量。而隨著生長大量的葉片，花和果實，植物越來越多的需要長波長的，比如紅光的光子能量。
[0005]目前在植物生長過程中為了保證光質(zhì)量(各種波長的組分)通常采用多個波長的LED芯片進(jìn)行組合，從而達(dá)到覆蓋植物生長所需要的光的波長范圍。然而，由于LED芯片的發(fā)光波長的半峰寬較窄，一般在12_25nm范圍，要覆蓋葉綠素a，b以及貝塔胡蘿卜素等吸收峰，需要使用多個不同波長的LED芯片。例如，為了制作出高效的LED植物照明燈，通常需要使用發(fā)射波長為430nm、460nm、485nm、630nm以及660nm等的LED芯片，這使得LED封裝及其控制較為復(fù)雜，成本會居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的主要目的在于提供一種用于植物生長的光源及植物培養(yǎng)方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0007]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案包括:
[0008]本實用新型的實施例提供了一種用于植物生長的光源，其包括:
[0009]LED芯片，其外延結(jié)構(gòu)中包含復(fù)數(shù)個不同發(fā)射波長的量子阱；
[0010]熒光粉和/或量子點，用以與所述LED芯片配合而得到覆蓋植物生長所需波長范圍的光。
[0011]在一些較為優(yōu)選的實施方案中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中，沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向，各量子阱的發(fā)射波長依次增加。
[0012]在一些較佳實施案例中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)包括沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向依次設(shè)置的發(fā)射波長為420?440nm的量子講、發(fā)射波長為450?470nm的量子講、發(fā)射波長為480?500nm的量子阱。
[0013]在一些較為優(yōu)選的實施方案中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中包含至少能夠發(fā)射紫、藍(lán)光的量子阱，而所述熒光粉和/或量子點包括綠色、黃色、紅色熒光粉和/或量子點。
[0014]在一些尤為優(yōu)選的實施方案中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)包括能夠發(fā)射綠光的量子講，而所述焚光粉和/或量子點選自能被綠光激發(fā)而發(fā)射波長為700?760nm的光的焚光粉和/或量子點。
[0015]進(jìn)一步的，所述光源還包括藍(lán)光和/或紫光LED芯片?；蛘?，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)還包括能夠發(fā)射紫、藍(lán)光的量子阱，所述熒光粉和/或量子點還包括綠色、黃色、紅色熒光粉和/或量子點。
[0016]在一些實施方案中，所述熒光粉和/或量子點直接覆蓋在所述LED芯片表面。
[0017]在一些實施方案中，所述LED芯片上覆蓋有透明封裝材料層，所述熒光粉和/或量子點分布在所述封裝材料層內(nèi)和/或覆蓋在所述封裝材料層上。
[0018]在一些實施方案中，所述熒光粉和/或量子點涂覆在連續(xù)透明薄膜上和/或所述熒光粉和/或量子點分布在連續(xù)透明薄膜內(nèi)，所述透明薄膜分布在與所述LED芯片的出光面相應(yīng)位置處。
[0019]較為優(yōu)選的，沿著設(shè)定方向，分布在所述連續(xù)透明薄膜上和/或內(nèi)的熒光粉和/或量子點中，能夠與所述LED芯片配合發(fā)出波長相對較長的光的熒光粉和/或量子點的比例逐漸提升，能夠與所述LED芯片配合發(fā)出波長相對較短的光的熒光粉和/或量子點的比例逐漸降低，且在植物生長過程中，所述連續(xù)透明薄膜沿所述設(shè)定方向從所述LED芯片的出光面處依次通過。
[0020]本實用新型的實施例還提供了一種植物培養(yǎng)方法，它是基于所述的用于植物生長的光源而實施的，所述植物培養(yǎng)方法包括:在植物生長過程中，使所述光源發(fā)光并照射所述植物，且隨著植物生長時間的增加，使照射在所述植物的光中波長相對較短的光的比例逐漸降低，而使波長相對較長的光的比例逐漸提升。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點至少在于:
[0022](I)提供的光源在單一LED芯片的外延結(jié)構(gòu)內(nèi)包含多個不同發(fā)射波長的量子阱，可達(dá)到覆蓋多個波長或大波長范圍的目的，其結(jié)構(gòu)簡單，可采用常規(guī)方式封裝、驅(qū)動，從而可以在達(dá)到獲得植物生長所需光波長的全覆蓋的目的的同時，大幅簡化光源及相應(yīng)照明裝置的結(jié)構(gòu)，有效降低其成本；
[0023](2)優(yōu)選的，通過使用綠光激發(fā)的紅色以及遠(yuǎn)紅色(700-760nm)熒光粉或量子點與能發(fā)射綠光的LED而獲得植物生長所需要的紅光，再與紫光、藍(lán)光等LED芯片或能發(fā)射藍(lán)光、紫光的量子阱配合，不僅可以達(dá)成獲得植物生長所需光波長的全覆蓋的目的，而且利用所述光源發(fā)射的綠光還可驅(qū)趕昆蟲，有效減少或防止植物生長過程中病蟲害的發(fā)生。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型實施例中一種用于植物生長的光源中一種LED芯片的外延結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本實用新型實施例中一種用于植物生長的光源中一種LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖標(biāo)記說明:LED芯片1、熒光粉2、引線3、芯片支架4、襯底10、第一量子阱20、第二量子阱30、第三量子阱40、熒光粉50。
【具體實施方式】
[0027]體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本實用新型。
[0028]除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。
[0029]本實用新型的第一實施例提供了一種用于植物生長的光源，其包括:
[0030]LED芯片，其外延結(jié)構(gòu)中包含復(fù)數(shù)個不同發(fā)射波長的量子阱；
[0031 ]熒光粉和/或量子點，用以與所述LED芯片配合而得到覆蓋植物生長所需波長范圍的光。
[0032]較為優(yōu)選的，在所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中，沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向，各量子阱的發(fā)射波長依次增加。這樣的設(shè)計，可以有效減少在LED芯片內(nèi)部由于吸收產(chǎn)生的光損失。
[0033]例如，請參閱圖1，在本實施例的一個實施方案中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)包括沿逐漸遠(yuǎn)尚發(fā)光面的方向依次設(shè)置的發(fā)射波長為430nm的第三量子講、發(fā)射波長為460nm的第二量子講、發(fā)射波長為480nm的第一量子講。
[0034]在本實施例的一個實施方案中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中包含有能夠發(fā)射紫、藍(lán)光的量子阱，而所述熒光粉和/或量子點包括綠色、黃色，紅色熒光粉和/或量子點，藉由所述LED芯片與所述熒光粉和/或量子點的配合，可以達(dá)到獲得植物生長所需光波長的全覆蓋的目的。
[0035]本實施例的所述LED芯片可利用常規(guī)的MOCVD等外延生長工藝制成，其中的各量子阱可以在一個外延生長過程中形成。而其在應(yīng)用時，可利用業(yè)界已知的常規(guī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)LED芯片的發(fā)光。
[0036]進(jìn)一步的，所述LED芯片與所述熒光粉之間可采用業(yè)界已知的任何合適方式配合。
[0037]例如，在本實施例的一些實施方案中，所述熒光粉可直接覆蓋在所述LED芯片表面。而可采用的方式包括:借助噴涂、打印、涂布等方式將熒光粉直接涂覆到LED芯片表面，形成均勻的熒光粉層，也可以通過化學(xué)、物理沉積方式使熒光粉沉積到LED芯片表面而形成均勻熒光粉層。
[0038]例如，在本實施例的一些實施方案中，所述LED芯片上覆蓋有透明封裝材料層，所述熒光粉分布在所述封裝材料層內(nèi)和/或覆蓋在所述封裝材料層上。其中，所述透明封裝材料層可以由業(yè)界已知的環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅膠等形成。在一更為具體的實施方案中，請參閱圖2，可將所述LED芯片I固定于一芯片支架4中，并以摻雜有所述熒光粉2的透明封裝材料包覆所述LED芯片，同時以引線3等使所述LED芯片的電極與外界電源導(dǎo)通，使其可以正常工作。
[0039]在一較為優(yōu)選的方案中，可以將所述熒光粉和/或量子點涂覆在連續(xù)透明薄膜上和/或?qū)⑺鰺晒夥酆?或量子點填入連續(xù)透明薄膜內(nèi)，并將所述透明薄膜分布在與所述LED芯片的出光面相應(yīng)位置處，例如，直接覆蓋在所述LED芯片的出光面上，而所述透明薄膜與LED芯片之間可不留間隙或留有間隙，優(yōu)選采用后一種方式。
[0040]采用該優(yōu)選的方案，可以通過在植物生長的不同階段，采用包含有不同熒光粉和/或量子點的透明薄膜與所述LED芯片配合，從而實現(xiàn)以所述光源向植物提供不同波長的光的輻照，滿足植物在不同生長階段的需求。例如，在育苗和初期生長過程中，使所述光源向植物提供以短波長為主的光能量而在葉片，花和果實生長階段，使所述光源向植物提供以長波長為主的光能量。
[0041]在另一較為優(yōu)選的方案中，可以將所述熒光粉和/或量子點涂覆在連續(xù)透明薄膜上和/或?qū)⑺鰺晒夥酆?或量子點填入連續(xù)透明薄膜內(nèi)，且沿著設(shè)定方向，使在所述薄膜上和/或內(nèi)分布的熒光粉和/或量子點中，能夠與所述LED芯片配合發(fā)出波長相對較長的光的熒光粉和/或量子點的比例逐漸提升，能夠與所述LED芯片配合發(fā)出波長相對較短的光的熒光粉和/或量子點的比例逐漸降低，且在植物生長過程中，所述連續(xù)透明薄膜沿所述設(shè)定方向從所述LED芯片的出光面處依次通過。如此，可以隨著植物的生長，利用所述光源向植物提供不同波長的光的輻照，滿足植物在不同生長階段的需求。
[0042]本實用新型的第二實施例提供的一種用于植物生長的光源中，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)可與該第一實施例基本相同，但還可包括能夠發(fā)射綠光的量子阱，而所述熒光粉和/或量子點還包括能被綠光激發(fā)而發(fā)射波長為700?760nm的光的焚光粉和/或量子點。其中，通過使用以綠光激發(fā)的紅色以及遠(yuǎn)紅色熒光粉或量子點的方法可以獲得植物生長所需要的紅光。再與紫光，藍(lán)光等量子阱配合，可以得到植物生長所需光波長的全覆蓋的目的。
[0043]該第二實施例的光源可采用與第一實施例光源基本相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計和/或基本相同的方式工作。
[0044]該第二實施例的光源中采用綠光激發(fā)紅光的設(shè)計，一方面，因綠光與紅光的波長差別比較小，在光波長轉(zhuǎn)換時stocks損失比藍(lán)光激發(fā)的小，另一方面，采用綠光可以驅(qū)趕昆蟲，因此用綠光激發(fā)的紅光對于作物生長有利，不容易產(chǎn)生病蟲害，避免了因藍(lán)光、紫光所造成的有害昆蟲聚集而可能導(dǎo)致的植物蟲害。
[0045]應(yīng)理解的是，本實用新型所描述的實施方式僅出于示例性目的，并非用以限制本實用新型的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本實用新型的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進(jìn)，因而，本實用新型不限于上述實施方式，而僅由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項】
1.一種用于植物生長的光源，其特征在于包括: LED芯片，其外延結(jié)構(gòu)中包含復(fù)數(shù)個不同發(fā)射波長的量子阱；以及 熒光粉和/或量子點，用以與所述LED芯片配合而得到覆蓋植物生長所需波長范圍的光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中，沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向，各量子阱的發(fā)射波長依次增加。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)包括沿逐漸遠(yuǎn)離發(fā)光面的方向依次設(shè)置的發(fā)射波長為420?440nm的量子阱、發(fā)射波長為450?470nm的量子講、發(fā)射波長為480?500nm的量子講。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)中包含至少能夠發(fā)射紫、藍(lán)光的量子阱，而所述熒光粉和/或量子點包括綠色、黃色、紅色熒光粉和/或量子點。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)包括能夠發(fā)射綠光的量子阱，而所述熒光粉和/或量子點包括能被綠光激發(fā)而發(fā)射波長為700?760nm的光的熒光粉和/或量子點。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述光源還包括藍(lán)光和/或紫光LED芯片;或者，所述LED芯片的外延結(jié)構(gòu)還包括能夠發(fā)射紫、藍(lán)光的量子阱，所述熒光粉和/或量子點還包括綠色、黃色、紅色熒光粉和/或量子點。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于植物生長的光源，其特征在于: 所述熒光粉和/或量子點直接覆蓋在所述LED芯片表面； 或者，所述LED芯片上覆蓋有透明封裝材料層，所述熒光粉和/或量子點分布在所述封裝材料層內(nèi)和/或覆蓋在所述封裝材料層上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于植物生長的光源，其特征在于:所述熒光粉和/或量子點涂覆在連續(xù)透明薄膜上和/或所述熒光粉和/或量子點分布在連續(xù)透明薄膜內(nèi)，所述透明薄膜分布在與所述LED芯片的出光面相應(yīng)位置處。
【文檔編號】H01L33/04GK205428985SQ201521041121
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月15日
【發(fā)明人】梁秉文
【申請人】蘇州東善微光光電技術(shù)有限公司