[实用新型]一种植物生长用的LED光源

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体照明技术领域和植物生长技术领域，具体地说，是一种利用特定波段的固体发光芯片激发特定波段的荧光粉，两者组合成固体光源来促进植物生长、改善植物品质的植物补光光源。

背景技术

随着人们生活水平的逐步提高以及对食物需求的改变，健康、绿色、环保、便捷的生活方式越来越受到重视，卫生、营养、健康的食物越来越受到人们的喜爱，其中绿色无公害、新鲜洁净的蔬菜产品对人们的现代生活尤为重要。而如何快捷、保质保量地生产这种蔬菜成为人们关注的重要课题。

光照是植物生长发育必须的环境因子。作物的正常生长发育、开花结果都是通过光合作用、光形态建成反应、光周期调节来完成的。为保障植物正常生长发育，必须给植物提供良好的光照条件。但是在冬春季节和连阴雨雪的条件下，温室内光照严重不足，光照度较弱，光照强度和光照时间的不足会影响作物的光合作用，使生长受抑，从而导致产量下降。此外，作物在幼苗期和开花结果期，如果光照不足还会出现幼苗成活率低、畸形发育、落花落果、使得作物品质下降。为保证温室大棚内农作物的茁壮成长，需要对植物进行人工补光。

目前，植物补光以荧光灯作为主要的人工光源。荧光灯光谱中含有红外和远红外光，有相当多的热量以热效应的方式传递到环境中，产热量大，因此光能利用率低，不利于植物工厂内环境的精准控制，直接影响经济效益的提高。此外，荧光灯的耗电量大，电费已经成为植物工厂运行成本的主要部分，从而大大增加了产品的生产成本，也影响了作物生长潜力的发挥。如何合理地设置光源装置，如何使光源装置的光照强度、光质比例、光照频率、光照周期满足植物生长发育的要求，同时保证安装方便，实用美观，节能安全，成为农作物光源装置开发的一大难题。

研究表明，各种波长的光对植物光合作用、生长速率都有着不同的反应。在“红光”作用下叶面积扩展和光合速率加快，叶绿素含量、可溶性糖及总糖的含量均最高，叶绿素a/b值及总氮含量低；在“蓝光”作用下，促进幼苗茎增粗，调节气孔开放，促进细胞膜透性及细胞质环流；在“红蓝光”混合下幼苗的生长会优于“红光”。表明用波长为660nm的红色LED培养的小松菜,糖份是原来的1.3倍,用730nm的近红外LED照射,作物中维生素的含量增加了54%～72%，在应用LED为400ms频率和50%占空比下，生菜的生长速率、光合速率都提高20%以上，因此采用LED智能补光来照射植物是非常符合科学种植的。

作为第四代新型照明光源，LED具有许多不同于其他电光源的特点，这也使其成为节能环保光源的首选。应用于植物生长领域的LED还具有以下特征：波长类型丰富、正好与植物光合和光形态建成的光谱范围吻合；频谱波宽度半宽窄，可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱；可以集中特定波长的光均衡地照射作物，大大提高光谱的利用率；不仅可以调节作物开花与结实，还能控制植株高度和植物的营养成分；系统发热少，占用空间小，可用于多层栽培立体组合系统，实现了低热负荷和生产空间小型化；此外，其特强的耐用性也降低了运行成本。由于这些显著的特征，LED十分适合应用于可控设施环境中的植物栽培，如植物组织培养、设施园艺与工厂化育苗和航天生态生保系统等。

表1不同光源有效光辐射对比分析

表1给出了不同光源生理有效辐射的对比分析，从表中可以看出，LED应用于温室栽培作物，具有其他光源无可比拟的优势，且LED光源符合国家节能减排政策的要求，是一种真正的绿色无污染的光源，具有实现产业化的技术背景和政策背景。

但是传统技术中用于植物生长的LED光源（如图1），一般是用蓝光芯片10和红光芯片11按照一定比例等间距进行搭配，以阵列的排布方式排布在基板12（可以是金属，也可以是陶瓷材料）上，然后再用硅胶层14密封在由环氧树脂环（或镀银铜环）13和基板12所组成的封闭空间内。这种LED光源由于相邻LED之间等间距排列，而红色LED和蓝色LED的个数相差悬殊（一般在5:1到9:1之间），所以出射的光难以进行充分混合，造成不同颜色的光分布不均匀的现象。混光不均匀会直接导致作物品质的不稳定性，且造成作物成熟时间不一，增加管理成本，降低生产效率。此外，红色芯片的成本要比同等规格的蓝光芯片高1~2倍，而且红光芯片的用量很大，这也是温室专用LED植物光源成本较高的一个重要原因，从而影响了LED植物光源的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术植物用LED光源的混光不匀、成本较高的问题，提供一种发光芯片和荧光粉配合使用的LED光源来解决上述问题。