植物栽培用光源模组以及包括其的光照射装置的制作方法

1.本发明涉及一种植物栽培用光源模组以及包括其的光照射装置。


背景技术：

2.植物利用光能而进行从二氧化碳和水合成有机物的光合作用。植物将通过光合作用获得的有机物的化学能用作用于生长等的营养成分。
3.作为植物栽培用照明设备，替代太阳能的各种光源正在被开发而使用。以往，作为栽培植物用照明设备，主要使用白炽灯、荧光灯等。但是，现有的植物栽培用照明设备大部分只是单纯地为了植物的光合作用而仅将预定波长的光提供给植物，没有其它的附加功能。
4.植物在抵抗各种应激的过程中，可以合成对人有用的物质，需要各种能够栽培大量含有对人有用的物质的植物的光源、栽培装置、栽培方法等。
5.本背景技术中公开的所述信息仅用于理解本发明的概念的背景，因此可以包括不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的课题在于，提供一种能够提高植物的生长的植物栽培用光源以及包括其的光照射装置。
7.本发明所要解决的另一课题在于，提供一种能够提高植物的生长以及有用物质含量的植物栽培用光源以及包括其的光照射装置。
8.根据本发明的实施例，提供一种包括发出白光的至少一个主光源的植物栽培用光源模组。可以是，所述主光源的所述白光在栽培植物时照射到植物而提高植物的生长以及有用物质含量。另外，可以是，所述白光在430nm以下、440nm至460nm、510nm至530nm以及600nm至630nm的波段处分别具有峰值波长。
9.根据本发明的另一实施例，提供一种包括所述植物栽培用光源模组的光照射装置。
10.根据本发明的实施例的植物栽培用光源以及光照射装置可以提高植物的生长。
11.另外，根据本发明的实施例的植物栽培用光源以及光照射装置可以增加植物的有用物质含量。
12.因此，通过根据本发明的实施例的植物栽培用光源以及光照射装置来栽培的植物能够提高每株有用物质的产率。
附图说明
13.附图是为了提供本发明的进一步理解而包括，并整合到本说明书中，且构成本说明书的一部分，示出本发明的实施例，并起到与以下详细说明一起说明本发明的概念的作用。
14.图1是简要示出根据本发明的实施例的第一光源模组的示例图。
15.图2示出根据本发明的实施例的第一光源模组的光谱。
16.图3是简要示出根据本发明的实施例的第二光源模组的示例图。
17.图4示出根据本发明的实施例的第二光源模组的光谱。
18.图5是简要示出根据本发明的实施例的第三光源模组的示例图。
19.图6示出根据本发明的实施例的第三光源模组的光谱。
20.图7是比较利用根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的鲜重的图表。
21.图8是比较利用根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的干重的图表。
22.图9是示出利用根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每单位重量(g)的总苯酚含量的图表。
23.图10是示出利用本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每株总苯酚含量的图表。
24.图11是示出利用本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每株抗氧化度的图表。
25.图12是简要示出本发明的第四光源模组的示例图。
26.图13是本发明的第四光源模组的光谱。
27.图14是示出通过本发明的第三光源模组以及第四光源模组来栽培的植物的每单位重量的总苯酚含量的图表。
具体实施方式
28.在以下说明中，出于说明的目的，说明了许多特定细节以提供本发明的各种实施例或实现例的彻底理解。本说明书中使用的“实施例”以及“实现例”是表示利用本说明书所公开的本发明的概念的一个以上的设备或方法的非限制性例子的可互换的词。然而，显而易见的是，可以在不利用这些特定的细节或者利用一个以上的等同布置来实施各种实施例。在另一例子中，以框图形式示出了公知的结构以及设备，以避免使各种实施例不必要地模糊。另外，各种实施例可以是彼此不同的，但不必是排它性的。例如，在不脱离本发明的概念的范围的情况下，实施例的特定形状、构成以及特性可以在另一实施例中使用或实现。
29.除非另有说明，否则所示出的实施例应被理解为提供可在实践中体现本发明的概念的某些方式的变化细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则可以将各种实施例的特征部、构成要件、模组、层、膜、面板、区域和/或方式等(以下，单独或统称为“要件”)在不脱离本发明的概念的范围的情况下，进行不同地组合、分离、互换和/或重新布置。
30.通常在附图中使用交叉影线和/或阴影来明确相邻要件之间的边界。如此，无论是否存在交叉影线或阴影都不能意指或表明对要件的特定材料、材料状态量、尺寸、比例、例示要件之间的共同性和/或任意的其它特性、属性、状态量等的任何喜好或要求，除非另有说明。另外，在附图中，为了明确性和/或说明性的目的，可能夸大了要件的尺寸以及相对尺寸。当实施例可以不同地实现时，可以与所说明的顺序不同地执行特定工艺顺序。例如，两个连续说明的工艺可以实际上同时执行或以与所说明的顺序相反的顺序执行。另外，相同
的附图标记表示相同的要件。
31.当层之类的要件被称为“在”另一要件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一要件或层时，所述要件可以直接在另一要件或层上、直接连接到或结合到另一要件或层，或者可以存在中间要件或层。然而，当要件或层被称为“直接在”另一要件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一要件或层时，不存在中间要件或层。为此，术语“连接”可以指具有或不具有中间要件的状态下的物理、电和/或流体连接。另外，d1轴、d2轴和d3轴不限于x、y和z轴之类的直角坐标系的三个轴，可以在广义上解释。例如，d1轴、d2轴和d3轴可以彼此呈直角，或者可以表示彼此不呈直角的彼此不同方向。为了本公开的目的，“x、y和z中的一个以上”以及“选自由x、y和z组成的组中的一个以上”可以解释为仅x、仅y、仅z，或者例如xyz、xyy、yz和zz之类的x、y和z中两个以上的任意的组合。本说明书中使用的术语“和/或”包括相关的所列物品中一个以上的任何的以及所有的组合。
32.尽管在本说明书中可以使用术语“第一”、“第二”等来说明各种方式的要件，但是这些要件不应受到这些术语的限制。这些术语为了将一个要件与另一个要件区分开而使用。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，以下所讨论的第一要件可以命名为第二要件。
33.出于说明的目的，本说明书中可以使用“下面”、“之下”、“正下面”、“下方的”、“之上”、“上方的”、“上方”、“更高的”、“侧部”(例如，如在“侧壁”中)等的空间相对术语，由此来说明如附图所示的一个要件与其它要件之间的关系。除了附图所示的方位之外，空间相对术语意图包含装置在使用、工作和/或制造中的不同方位。例如，若附图中的装置被翻转，则被描述为其它要件或特征部的“之下”或“下面”的要件将被定位为其它要件或特征部之“上”。因此，示例性术语“之下”可以包括之上和之下的全部方位。另外，装置可以被不同地定位(例如，旋转90度或在其它方位定位)，如此，可以相应地解释本说明书中使用的空间相对叙述语。
34.本说明书中使用的专业术语是用于说明特定实施例，并不受限制。本说明书中使用的单数形式，除非文脉上明确指出，还包括复数的形式。另外，本说明书中使用的术语“具备”、“具备的”、“包括”和/或“包括的”指明存在所涉及到的特征、正数、步骤、工作、要件、构成要件和/或其组，但不排除存在或增加一个以上的其它特征、正数、步骤、工作、要件、构成要件和/或其组。另外，本说明书中使用的术语“实质上”、“约”以及其它类似术语用作表示近似度的术语而不是表示程度的术语，如此用于说明通过本领域中具有通常知识的人所认可的测定的、计算的和/或提供的值的固有偏差。
35.以下参照理想化的实施例和/或中间结构物的示意图即截面图和/或分解图来说明各种实施例。如此，例如，由于制造技术和/或公差导致的示例图形状的变形是可以预期的。因此，本说明书所公开的实施例不应解释为必须限定于特定的示出区域的形状，而应解释为包括由例如制造引起的形状偏差。以这种方式，附图所示的区域本质上可以是示意性的，并且其区域的形状可以不反映设备的区域的实际形状，如此，不必意图具有限定的含义。
36.按照本领域的惯例，可以在功能块、单元和/或模组方面说明并在附图中示出一些实施例。本领域技术人员将理解的是，这些块、单元和/或模组可以通过利用基于半导体的制造技术或其它制造技术而形成的逻辑电路、分立组件、微处理器、硬布线电路、储存器元件、布线连接之类的电子(或光学)电路来物理地实现。在通过微处理器或其它类似的硬件
来实现块、单元和/或模组的情况下，可以使用软件(例如，微代码)进行编程和控制以执行本说明书中讨论的各种功能，并且可以选择性地通过固件和/或软件来驱动。另外，各个块、单元和/或模组可以通过专用硬件，或者用于执行一些功能的专用硬件以及执行其它功能的处理器(例如，一个以上的编程的微处理器以及相关电路)的组合来实现。另外，在不脱离发明的概念的情况下，一些实施例的各个块、单元和/或模组可以物理地分离为两个以上的交互且个别块、单元和/或模组。另外，在不脱离发明的概念的情况下，一些实施例的块、单元和/或模组可以物理地结合成更复杂的块、单元和/或模组。
37.除非不同地定义，否则本说明书中使用的(包括技术术语或科学术语)所有术语具有与本公开所属领域的具有通常知识的人一般理解的含义相同的含义。在通用词典中所定义的术语之类的术语应被解释为具有与相关技术的脉络中的其含义一致的含义，除非在本说明书中明确地定义，而不应以理想化或过于形式化的观点来进行解释。
38.根据本发明的实施例，植物栽培用光源模组可以包括发出白光的至少一个主光源。
39.所述主光源的所述白光可以在栽培植物时照射到植物而提高植物的生长以及有用物质含量。
40.另外，所述白光可以在430nm以下、440nm至460nm、510nm至530nm以及600nm至630nm的波段处分别具有峰值波长。
41.所述主光源可以包括发光二极管以及覆盖所述发光二极管的波长变换部。
42.例如，所述主光源的所述发光二极管可以发出紫光。
43.另外，所述主光源的所述波长变换部可以包括透光性树脂以及分散在透光性树脂中的蓝色荧光体、绿色荧光体以及橙色荧光体。
44.所述主光源的所述白光的色温可以为5000k。
45.所述植物栽培用光源模组可以还包括发出对所述植物的光合作用所需的辅助光的辅助光源。
46.所述辅助光可以是在630nm至670nm处具有峰值波长的红光。
47.所述辅助光源可以包括发光二极管以及覆盖所述发光二极管的波长变换部。
48.例如，所述辅助光源的所述发光二极管可以发出蓝光。
49.另外，所述辅助光源的所述波长变换部可以包括红色荧光体。
50.根据本发明的实施例的光照射装置可以包括所述光源模组而构成。
51.执行了用于对根据本发明的实施例的植物栽培用光源模组以及包括其光源模组的光照射装置带来的植物的生长以及有用物质含量的变化进行确认的实验。
52.实验中使用的植物为赤裙生菜。虽然实验对象为赤裙生菜，但是适用于本发明的植物的种类不限于赤裙生菜。
53.在以温度约20℃、湿度60％设定的腔室中，将植物栽培用光源的光照射到植物而培育植物。
54.在各实验中，照射到植物的光的亮度为200μm/m2/s。
55.另外，在培育期间，将光周期设定如下：向植物照射光的亮周期设定为16小时，不向植物照射光的暗周期设定为8小时。
56.在这样的环境下将植物进行培育5周之后，确认植物的生长程度以及有用物质含
量。
57.图1至图8是示出根据各实施例的植物栽培用光源模组以及各光源模组的光谱的图表。
58.另外，根据本发明的实施例，植物栽培用光源模组发出具有约5000k的色温的光。
59.图1是简要示出根据本发明的实施例的第一光源模组的示例图。另外，图2示出根据本发明的实施例的第一光源模组的光谱。
60.例如，第一光源模组10可以包括基板120、安装于基板120的至少一个第一光源110。
61.第一光源110可以包括第一发光二极管101以及覆盖所述第一发光二极管101的第一波长变换部102。
62.例如，第一发光二极管101可以通过基板120接收电源的提供而发出蓝光。
63.另外，第一波长变换部102可以包括透光性树脂以及分散在透光性树脂中的绿色荧光体和红色荧光体。
64.因此，第一光源模组10可以发出混合有从第一发光二极管101发出的蓝光、从绿色荧光体激发的绿光以及从红色荧光体激发的红光的白光。
65.参考图2，从第一光源模组10发出的白光即第一光在约440nm至460nm的波段处具有峰值波长。
66.例如，第一光可以在约450nm处具有峰值波长。
67.另外，从第一光源模组10发出的第一光的亮度可以为200μm/m2/s。
68.图3是简要示出根据本发明的实施例的第二光源模组的示例图。另外，图4示出根据本发明的实施例的第二光源模组的光谱。
69.例如，第二光源模组20可以包括基板120、至少一个第一光源110以及至少一个辅助光源210。第一光源110以及辅助光源210通过基板120接收电源的提供而发光。
70.在第二光源模组20中，第一光源110是发出白光的主光源。另外，第二光源模组20的第一光源110可以与第一光源模组(图1的10)的第一光源(图1的110)相同。
71.辅助光源210可以起到补充从第一光源110发出的白光中不足的光合作用所需的光的作用。
72.辅助光源210可以包括发出蓝光的第二发光二极管201和分散有红光荧光体的第二波长变换部202。
73.例如，从辅助光源210发出的辅助光可以是在约630nm至670nm处具有峰值波长的红光。
74.因此，第二光源模组20可以发出包括从第一光源110发出的白光和从辅助光源210发出的红光的第二光。
75.参考图4，第二光源模组20可以发出包括在约450nm处具有峰值波长的白光以及在约660nm处具有峰值波长的辅助光的第二光。
76.另外，从第二光源模组20发出的第二光的亮度可以是200μm/m2/s。在此，白光的亮度可以是150μm/m2/s，辅助光的亮度可以是50μm/m2/s。
77.图5是简要示出根据本发明的实施例的第三光源模组的示例图。另外，图6示出根据本发明的实施例的第三光源模组的光谱。
78.例如，第三光源模组30可以包括基板120以及与基板120电连接的至少一个第二光源310。
79.第三光源模组30可以发出具有与第一光源模组(图1的10)不同的光谱的白光即第三光。
80.例如，第二光源310可以包括发出紫光的第三发光二极管301以及第三波长变换部302。
81.第三波长变换部302可以包括透光性树脂以及分散在透光性树脂中的蓝色荧光体、绿色荧光体以及橙色荧光体。
82.因此，第二光源310可以发出混合有从第三发光二极管301发出的紫光、基于蓝色荧光体的蓝光、基于绿色荧光体的绿光以及基于橙色荧光体的橙色光的白光即第三光。
83.这样的从第三光源模组30发出的第三光可以比第一光源模组(图1的10)的第一光(图2)，在可见光区域整体上具有更多的峰值波长。
84.参考图6，第三光源模组30可以发出在约430nm以下、约440nm至460nm、约510nm至530nm以及约600nm至630nm的波段处分别具有峰值波长的第三光。
85.例如，第三光源模组30可以发出具有约418nm、约451nm、约515nm以及约617nm的峰值波长的第三光。
86.如此，从第三光源模组发出的第三光具有与太阳光的可见光区域类似的光谱。
87.从第三光源模组30发出的第三光的亮度可以是200μm/m2/s。
88.图7至图11是比较根据本发明的实施例的植物栽培用光源模组的植物的生长以及有用物质含量的图表。
89.在图7至图11中，实验组1是利用图1以及图2的第一光源模组10栽培的植物，实验组2是利用图3以及图4的第二光源模组20栽培的植物，实验组3是利用图5以及图6的第三光源模组30栽培的植物。
90.即，实验组1是通过照射第一光而栽培的植物，实验组2是通过照射包括辅助光的第二光而栽培的植物，实验组3是通过照射具有在可见光区域整体中形成宽的光谱的第三光而栽培的植物。
91.图7是比较利用根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的鲜重的图表。
92.鲜重是将通过第一光源模组至第三光源模组10、20、30栽培的各植物的地上部的重量进行测定的。
93.参考图7，植物的鲜重以实验组1、实验组2、实验组3的顺序逐渐升高。
94.实验组2的鲜重比实验组1高25.8％左右。
95.另外，实验组3的鲜重比实验组1高62.4％左右。
96.图8是比较利用根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的干重的图表。
97.干重是将各植物的地上部利用液氮迅速冷冻并冻结干燥后的重量进行测定的。
98.参考图8，植物的干重以实验组1、实验组2以及实验组3的顺序逐渐升高。
99.实验组2的干重比实验组1高12.5％左右。
100.另外，实验组3的干重比实验组1高52.9％左右。
101.实验组2的鲜重以及干重均比实验组1的鲜重以及干重高。
102.即，可知在630nm至670nm处具有峰值波长的辅助光有助于植物的生长。
103.另外，实验组3的鲜重以及干重均显示为比实验组1以及实验组2的鲜重以及干重高。
104.即，可知第三光比第一光或在第一光追加辅助光的第二光更能提高植物的生长。
105.图9以及图10是比较根据本发明的各实施例的植物栽培用光源模组的植物的总苯酚含量的图表。
106.总苯酚含量是通过研磨冻结干燥的植物后，根据总苯酚含量测定方式进行试剂处理后，使用分光亮度计测定吸光度而算出。
107.图9是示出利用本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每单位重量(g)的总苯酚含量的图表。
108.参考图9，实验组2以及实验组3的每单位重量的总苯酚含量显示为比实验组1高。
109.即，可知根据本发明的实施例的第二光以及第三光能够增加植物的每单位重量的总苯酚含量。
110.另外，通过实验组1和实验组2的结果可知，辅助光即红光增加植物的每单位重量的总苯酚含量。
111.图10是示出利用本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每株总苯酚含量。
112.参考图10，实验组2以及实验组3的每株总苯酚含量显示为比实验组1高。
113.实验组2的每株总苯酚含量显示为比实验组1高16.3％左右，实验组3的每株总苯酚含量显示为比实验组1高58.0％左右。
114.即，根据本发明的实施例，可知第二光以及第三光比第一光能够增加植物的总苯酚含量。
115.图11是示出利用本发明的各实施例的植物栽培用光源模组栽培的植物的每株抗氧化度的图表。
116.抗氧化度是通过研磨冻结干燥的植物后，根据抗氧化度测定方式进行试剂处理后，使用分光亮度计测定吸光度而算出。
117.参考图11，实验组2以及实验组3的每株抗氧化度显示为比实验组1高。
118.实验组2的每株抗氧化度显示为比实验组1高出15.3％左右，实验组3的每株抗氧化度显示为比实验组1高出57.5％。
119.即，根据本发明的实施例，可知第二光以及第三光比第一光更能增加植物的抗氧化度。
120.参考图7至图11，根据本发明的实施例，第二光比第一光更能提高植物的生长以及有用物质含量。即，可知红光能够提高植物的生长以及有用物质含量。
121.另外，根据本发明的实施例，可知第三光比第一光以及第二光更能提高植物的生长以及有用物质含量。
122.图12是简要示出本发明的第四光源模组的示例图。另外，图13是本发明的第四光源模组的光谱。
123.例如，第四光源模组40可以包括基板120、第二光源310以及辅助光源210。
124.在第四光源模组40中，第二光源310是发出白光的主光源。
125.第四光源模组40的第二光源310可以发出与第三光源模组(图5的30)的第二光源(图5的310)相同的光谱的光。另外，第四光源模组40的辅助光源210可以发出与第二光源模组(图3的20)的辅助光源(图3的210)相同的光谱的光。
126.因此，第四光源模组40可以发出混合有第二光源310的白光和辅助光源210的辅助光的第四光。
127.参考图13，第四光源模组40可以发出在约430nm以下、约440nm至460nm、约510nm至530nm、约600nm至630nm以及约630nm至670nm波段处分别具有峰值波长的第四光。
128.例如，第四光可以是在约418nm、约451nm、约515nm、约617nm以及约660nm处具有峰值波长的光。
129.另外，从第四光源模组40发出的第四光的亮度可以是200μm/m2/s。在此，白光的亮度可以是150μm/m2/s，辅助光的亮度可以是50μm/m2/s。
130.图14是示出通过本发明的第三光源模组以及第四光源模组栽培的植物的每单位重量的总苯酚含量。
131.在图14中，实验组3是通过第三光源模组(图5的30)栽培的植物，实验组4是通过第四光源模组(图12的40)栽培的植物。
132.参考图14，实验组4的每单位重量的总苯酚含量高于实验组3的每单位重量的总苯酚含量。
133.由此可知，包括在第四光中的辅助光增加植物的有用物质含量。
134.根据本发明的实施例，作为植物栽培用光源模组可以适用第三光源模组以及第四光源模组。另外，根据本发明的实施例，在用于植物栽培的光照射装置中可以包括第三光源模组或第四光源模组。
135.在利用这样的根据本发明的实施例的植物栽培用光源模组以及光照射装置来栽培植物的情况下，可以提高植物的生长，进而提高有用物质含量。因此，根据本发明的实施例的植物栽培用光源模组以及光照射装置可以提高相对于相同的每株数量的有用物质的产率。
136.以上参照本发明的优选实施例进行了说明，但是对本技术领域中熟练的技术人员或本技术领域中具有通常知识的人可以理解为，在不脱离所附权利要求书中记载的本发明的构思以及技术领域的范围内，对本发明进行各种修改以及变更。
137.因此，本发明的技术范围不应限于说明书的详细说明中所记载的内容，而应通过权利要求书来确定。