[发明专利]大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯

说明书

技术领域

本发明属于LED光电子器件的制造技术领域，具体来说涉及一种大功率LED植物生 长灯单元及植物生长灯。

背景技术

用于植物生长的人工光源已广泛用于温室内蔬菜、水果、花卉等作物的栽培。这些 人工光源可以在没有日光条件下单独使用，或者在日光不足的条件下作为补光使用，帮 助植物正常生长。它们甚至可以应用到某些特殊领域，如为宇航员提供新鲜果蔬的外太 空作物栽培。常见的人工光源有白炽灯、荧光灯、高压钠灯或汞灯等，但是，这些传统 植物生长光源的光谱功率分布固定，光通量强度的可调范围较小，并不能与植物生长所 需的理想光源条件相匹配，更何况不同植物在不同生长阶段对光源的需求也存在差异， 这样便造成了光源的浪费。此外，这些人工光源在电光转换效率和使用寿命等方面也存 在劣势。

日光连续光谱中280～800nm波段范围对植物生长具有重要意义，植物生长需求能量 比重最大的为蓝光波段(380～500nm)和红光波段(600～800nm)，主要用于进行光合 作用和植物主要性状的正常表达。其中，380～700nm波段为光合作用活跃辐射区，是植 物生长最主要的光源区域；700～800nm远红光波段主要影响植物性状的正常表达，植物 生长对其的需求量相对较少，而紫外光、绿光波段的吸收比重很低，它们对植物生长的 影响很有限。

相比上述传统植物生长光源，LED光源在诸多方面都表现出明显的优势，如节能、环 保、长寿命、体积小、抗震、防水防潮、低压直流驱动、可脉宽调制(PWM)输出等优点， 已大量用于LCD背光源、显示屏、信号灯、景观照明、普通照明等领域。LED是一种光谱 较窄，单色性较好的半导体固态光源，其光谱半高宽约为15～30nm，光谱峰值波长覆盖 从紫外光到近红外光的所有区域范围。目前氮化物Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x,y≤1；x+y≤1)蓝 光LED的外量子效率可以达到70％以上。并且，单颗蓝光LED的发光功率已达到3W以 上。根据Haitz定理，未来LED产业将以每10年光功率增加20％、价格下降10％的方式 快速增长。因此，LED光源不仅可以克服传统植物生长光源的缺点，而且具有良好的市场 发展潜力。

使用LED作为植物生长光源已有许多外国专利、中国专利进行过报道。如专利号为 US6921182B2的美国专利EFFICIENTLEDLAMPFORENHACINGCOMMERCIALANDHOMEPLANT GROWTH公开了由两种不同光束角、不同峰值波长的红光LED和蓝光LED组成的促进植物 生长灯；又如公开号为CN1596606A的中国专利《高效节能LED植物生态灯》公开了一种 由蓝光LED或红光LED或蓝光和红光LED组合形成的植物生长光源；公开号为 CN101387379A的中国专利《一种用于兰科植物组培的LED混光灯具》公开了一种由蓝光 与红光LED可调的兰科植物生长光源。

在上述公开的专利中，采用一种、两种或两种以上不同波长的LED器件制造植物生 长光源，因为采用一种波长的LED器件不能达到植物生长的基本要求，而采用两种或两 种以上不同波长的LED器件制造植物生长光源其光源混合的均匀性表现较差。因为不同 的光源从不同的位置照射到植物所在的平面时，该平面不同位置的光谱组成和强度很难 保证一致。除此之外，不同发射波长的LED器件，其驱动条件也是不同的，因此需要不 同的驱动电路，如此将增加系统的复杂性，以及开发、制造成本。