具体实施方式

本发明能够进行多种变更，并且可以具有各种形态，附图中举例示出特定实施例，并在本说明书中进行详细说明。然而，这并非为了将本发明限定于特定公开的形态，应该解释为按包括被包含于本发明的思想及技术范围的全部变更、等同物乃至替代物的情形。

在对各个附图进行说明时，针对相似的构成要素使用相似的附图符号。在附图中，为了本发明的明确性，结构物的尺寸相比于实际进行放大图示。第一、第二等术语可以用于说明多样的构成要素，但所述构成要素不应由所述术语所限定。所述术语只用于将一个构成要素区别于其他构成要素的目的。例如，在不超出本发明的权利范围的情况下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，相似地，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。除非在上下文环境中有明确不同的含义，否则单数型表述包括复数型表述。

在本申请中，“包括”或“具有”等术语用于指代说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或者其组合的存在的可能性，并非预先排除一个或者更多个其他特征或数字、步骤、操作、构成要素、部件或者其组合的存在或者附加的可能性。

本发明涉及一种植物栽培时使用的光源。

植物利用可见光波长带的光进行光合作用，并通过光合作用获得能量。植物的光合作用并非在所有波长带以相同的程度进行。太阳光中植物用于光合作用的波长带的光被称为光合有效辐射(PAR：Photosynthetic Active Radiation)，占据太阳光光谱的一部分，相应于约400纳米至约700纳米的波长带。

根据本发明的一实施例的植物栽培用光源用于提供对植物的光合作用最优的光。

图1是在本发明的一实施例图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源的平面图，图2是图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块的框图。

参照图1及图2，植物栽培用光源模块100包括射出植物所需的光的光源30、控制所述光源30的控制部40、向所述光源30和/或控制部40提供电源的电源供应部50。光源30射出可见光波长带的光，并且包括在彼此不同的波长具有光谱峰的第一光源31及第二光源33。

第一光源31及第二光源33可以布置于基板上。基板可以是形成有能够直接贴装第一光源31及第二光源33的布线或电路等的印刷电路基板，然而并不局限于此。基板只要能够布置第一光源31及第二光源33即可，其形状或结构不受特别限定，也可以省略。

在本发明的一实施例中，控制部40连接于第一光源31和/或第二光源33而控制第一光源31和第二光源33是否操作。控制部40可以以有线或无线的方式连接于第一光源31和/或第二光源33。控制部40可以连接有向控制部40供应电源的电源供应部50。电源供应部50可以通过控制部40或者直接连接于光源，而向光源供电。

控制部40可以控制第一光源31和/或第二光源33的开启/关闭，以使第一光源31和第二光源33以预定强度向预定区间射出光。第一光源31和第二光源33可以分别单独地工作，以使植物最大限度有效地进行光合作用。控制部40可以分别独立地控制第一光L1及第二光L2的射出强度或射出时间等。并且，在第一光源31和/或第二光源33包括多个发光二极管的情况下，可以独立地控制个别的发光二极管。

在本发明的一实施例中，当第一光源31及第二光源33包括多个发光二极管时，发光二极管的构成比率可以多样地变化。例如，第二光源33的数量可以设置为比第一光源31更少或者设置为更多。这样的第一光源31及第二光源33中的发光二极管的数量可以根据植物的种类来确定，例如，可以根据作为绿色光受体的隐花色素(cryptochrome)与作为红色光受体的光敏色素(phytochrome)的比率来改变构成比率。据此，设置于第一光源31及第二光源33的发光二极管可以与植物的种类匹配地提供匹配型光照射。据此，即使以较小的电力，也可以使植物更快、更茁壮地生长。

并且，控制部40可以根据预先设定的过程或者根据用户的输入来控制第一光源31和第二光源33的操作。第一光源31和第二光源33的操作可以根据植物的种类、植物的生长时期等而多样地变更。

根据本发明的一实施例，在利用植物栽培用光源的情况下，即使在太阳光不足或无法提供太阳光的条件下，也能够独立地提供适合植物种类的生长环境。并且，能够容易地大量栽培光合作用能力得到提高的植物。

图3a图示了在根据本发明的一实施例的光源中从第一光源31和第二光源33射出的光的光谱，图3b一同图示了第一光源31和第二光源33的混合光的光谱和麦克雷曲线的光谱。

参照图3a及图3b，第一光源31射出第一波长带的第一光L1，第二光源33射出第二波长带的第二光L2。

第一光源31及第二光源33均射出用于光合作用的波长带的光。用于光合作用的波长带为约400纳米至约700纳米之间。根据本发明的一实施例的光源向植物提供植物照明效率(plant lighting efficiency)为3.1μmols/J以上的光。

第一光L1是色温相应于约5000K的光，在约400纳米至约500纳米之间具有第一峰P1，在约500纳米至约700纳米之间具有第一子峰P1'。第一峰P1可以出现在约400纳米至约470纳米之间，例如，可以出现在约430纳米至约460纳米之间。第一子峰P1'可以出现在约540纳米至约600纳米之间。

第一峰P1在第一光L1的光谱内具有最强的强度，第一子峰P1'具有比第一峰P1低的强度。第一峰P1的半峰宽小于第一子峰P1'的半峰宽。

第二光L2在约400纳米至约500纳米之间具有第二峰P2，在约500纳米至约700纳米之间具有第二子峰P2'。第二峰P2可以出现在约450纳米至约500纳米之间，例如，可以出现在约480纳米。第二子峰P2'可以出现在约540纳米至约610纳米之间。

第二峰P2在第二光L2的光谱内具有最强的强度，第二子峰P2'具有比第二峰P2低的强度。第二峰P2的半峰宽小于第二子峰P2'的半峰宽。

第二峰P2出现在比第一峰P1长的波长，第二子峰P2'出现在与第二子峰P2'相似的波长带。第一峰P1和第二峰P2的强度可以为相似的强度。第一峰P1和第二峰P2是对应于蓝色光的区域。在本实施例中，由于第一峰P1和第二峰P2未出现在彼此相同的波长，因此防止在组合第一光L1与第二光L2时向植物提供过高强度的蓝色光。

第二子峰P2'可以以比第一子峰P1'更高的强度射出，此时，第二子峰P2'的高度可以高于第一子峰P1'的高度。第二子峰P2'对应于从绿色至黄色及红色的一部分的波长带。对于光合作用相对有效的波长带相应于蓝色及红色，但是具有蓝色与红色之间的不同颜色的可见光波长带也能够对光合作用产生影响。例如，诸如类胡萝卜素的植物内的多种色素可以通过吸收叶绿素不吸收的波长带的光来分散光，从而防止叶绿素被破坏。并且，叶绿素的吸收光谱与叶子的作用光谱不完全一致，即使在叶绿素几乎不吸收的绿光下也会发生一定程度的光合作用。在本发明的一实施例中，通过第二光L2的第二子峰P2'增强与从绿色到红色对应的光谱，可以提高对于多种光的植物的光合作用效率。

第一光L1的光谱在第一峰P1与第一子峰P1'之间具有谷，第二光L2的光谱在第二峰P2与第二子峰具有谷。在第一光L1的光谱和第二光L2的光谱中，两个谷的位置不一致，因此，当组合两个光时，即使在与谷相应的区域也可以向植物提供充足程度的光。

本发明的光源通过第一光L1与第二光L2的组合，射出具有面积与被称为麦克雷曲线(McCree curve)的光谱重叠50％以上的光谱的光。麦克雷曲线光谱示出了与植物的最佳生长所需的波长范围相应的光。

观察麦克雷曲线MC，植物的光合作用所需的光的波长带均匀地分布在约400纳米至约700纳米波长带。据此，即使在使用诸如LED的人造照明的情况下，也需要提供在约400纳米至约700纳米波长带具有均匀强度的波长的光。

在现有的植物用照明中，在LED的情况下，通常并非射出整个波长带的光，而是以高强度提供半峰宽较窄的单一波长带的光。例如，现有的植物用照明大多使用分别射出认为主要用于光合作用的约660纳米的红色光和约450纳米的蓝色光的红色光源及蓝色光源。或者，在现有的植物用照明的情况下，主要混合具有约5000K和3000K的色温的白色光源来使用，并追加使用红色波长带的光源。但是，在现有发明的植物用照明的情况下，存在难以在与麦克雷曲线对应的整个波长带向植物提供光子的问题，其结果，光合作用效率不高。

根据本发明的一实施例的照明利用具有彼此不同的光谱的照明来提供最大限度符合麦克雷曲线的光，尤其，提供射出具有50％以上或70％以上的面积重叠率的光谱的光的光源。

在本发明的一实施例中，光源可以以多种形态实现，例如，可以分别实现为发光二极管。

在本发明的一实施例中，用于提供符合麦克雷曲线的光的光源的光谱可以与上述实施例不同地设定。

图4是图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100的框图。

图5a图示了来自图4的植物栽培用光源的光的光谱，图5b一同图示了第一光源和第三光源的混合光的光谱和麦克雷曲线的光谱。

参照图4、图5a及图5b，根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100包括包含第一光源31和第三光源35的光源30、控制部40及电源供应部50。

在本实施例中，第一光源31及第三光源35均射出用于光合作用的波长带的光。第一光源31射出第一光L1，第三光源35射出第三光L3。

第一光L1是色温相应于约5000K的光，在约400纳米至约500纳米之间具有第一峰P1，在约500纳米至约700纳米之间具有第一子峰P1'。第一峰P1可以出现在约400纳米至约470纳米之间，例如，可以出现在约430纳米至约460纳米之间。第一子峰P1'可以出现在约540纳米至约600纳米之间。

第一峰P1在第一光L1的光谱内具有最强的强度，第一子峰P1'具有比第一峰P1低的强度。第一峰P1的半峰宽小于第一子峰P1'的半峰宽。

第三光L3在约400纳米至约500纳米之间具有第三峰P3，在约500纳米至约700纳米之间具有第三子峰P3'。第三峰P3可以出现在约400纳米至约460纳米之间，例如，可以出现在约410纳米。第三子峰P3'可以出现在约500纳米至约550纳米之间。

第三峰P3在第三光L3的光谱内具有最强的强度，第三子峰P3'具有比第三峰P3低的强度。第三峰P3的半峰宽小于第三子峰P3'的半峰宽。

第三峰P3出现在比第一峰P1短的波长，第三子峰P3'出现在与第一子峰P3'相似的波长带。第一峰P1和第三峰P3的强度可以为相似的强度。

在本实施例中，由于第一峰P1和第三峰P3未出现在彼此相同的波长，因此防止在组合第一光L1与第三峰P3时向植物提供过高强度的蓝色光。

第三子峰P3'可以以比第一子峰P1'更高的强度射出，此时，第三子峰P3'的高度可以高于第一子峰P1'的高度。

第三子峰P3'对应于从绿色至黄色的波长带，但是更接近绿色的波长带。通过第三光L3的第三子峰P3'来增强与从绿色到黄色对应的光谱，可以提高对于多种光的植物的光合作用效率。

第一光L1的光谱在第一峰P1与第一子峰P1'之间具有谷，第三光L3的光谱在第三峰P3与第三子峰具有谷。在第一光L1的光谱和第三光L3的光谱中，两个谷的位置也不一致，因此，当组合两个光时，即使在与谷相应的区域也可以向植物提供充足程度的光。

根据本发明的一实施例的照明利用具有彼此不同的光谱的照明来提供最大限度符合麦克雷曲线的光，尤其，提供与麦克雷曲线具有50％以上或70％以上的面积重叠率的光谱的光。

在本发明的一实施例中，用于提供符合麦克雷曲线的光的光源的光谱可以与上述实施例不同地设定，也可以追加组合其他波长的光源。

图6是图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100的框图。

图7图示了来自图6的植物栽培用光源的光的光谱。

参照图6及图7，根据本发明的一实施例的植物栽培用光源包括第一光源31、第二光源33、第四光源37、控制部40及电源供应部50。

第一光源31及第二光源33可以使用与图2及图3所示的第一光源31及第二光源33实质上相同的光源。

根据本实施例，第四光源37射出具有出现在约600纳米至约700纳米之间的第四峰P4的第四光L4。第四光L4的峰位于与红色对应的波长带。通过来自第四光源37的第四光L4，与红色对应的光在整个光谱得到增强，从而能够提高对于多种光的植物的光合作用效率。第四光源37可以在约640纳米至约680纳米具有峰，例如，可以在660纳米具有第四峰P4。

图8是图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100的框图。

图9a图示了来自图8的植物栽培用光源的光的光谱，图9b一同图示了第一光源至第三光源的混合光的光谱和麦克雷曲线的光谱。

参照图8、图9a及图9b，根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100包括第一光源31、第三光源35、第四光源37、控制部40及电源供应部50。

第一光源31及第三光源33可以使用与图2及图4所示的第一光源31及第三光源35实质上相同的光源。

根据本实施例，第四光源37射出具有出现在约600纳米至约700纳米之间的第四峰P4的第四光L4。第四光L4的峰位于与红色对应的波长带。通过来自第四光源37的第四光L4，与红色对应的光在整个光谱得到增强，从而能够提高对于多种光的植物的光合作用效率。第四光源37可以在约640纳米至约680纳米具有峰，例如，可以在660纳米具有第四峰P4。

根据本发明的一实施例的照明利用具有彼此不同的光谱的照明来提供最大限度符合麦克雷曲线的光，尤其，提供与麦克雷曲线具有50％以上或70％以上或80％以上的面积重叠率的光谱的光。

图10是图示根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块100的框图。

图11a图示了来自图10的植物栽培用光源的光的光谱，图11b一同图示了第二光源至第三光源的混合光的光谱和麦克雷曲线的光谱。

参照图10、图11a及图11b，根据本发明的一实施例的植物栽培用光源模块包括第二光源33、第三光源35及第四光源37、控制部40及电源供应部50。

第二光源33及第三光源35可以使用与图2及图4所示的第二光源33及第三光源35实质上相同的光源。

根据本发明的一实施例的照明利用具有彼此不同的光谱的照明来提供最大限度符合麦克雷曲线的光，尤其，提供与麦克雷曲线具有50％以上或70％以上的面积重叠率的光谱的光。

如上文所述，根据本发明的一实施例的光源可以以多种形态组合，其组合的形态并不局限于上述的形态。例如，根据本发明的一实施例的光源可以包括第一光源至第三光源中的至少两个，或者也可以包括第一光源至第四光源中的至少三个。例如，光源可以包括所有第一光源至第四光源。或者，光源也可以包括第一光源、第三光源及第四光源。在组合第一光源至第四光源中的两个以上光源的情况下，从光源射出的光的光谱与由麦克雷曲线表示的光谱的重叠面积可以是由麦克雷曲线表示的光谱约70％以上。如上所述，通过第一光至第四光中的两种光以上的混合，使混合光的光谱与麦克雷曲线重叠的面积最大限度地增加，从而光效率可以增加至3.1μmol/J以上。据此，即使使用较少数量的光源，也可以有效地进行植物栽培，并且减少能量消耗以及与能量消耗对应的成本消耗。

在本实施例中，第一光源至第四光源中的至少一个可以利用多个发光元件构成。

根据本发明的一实施例的光源可以用于植物栽培，可以应用于设置有光源的植物栽培装置、温室等。

图12为概念性地图示根据本发明一实施例的栽培装置的栽培装置。图11所示的栽培装置作为一示例图示了小型栽培装置，但并不局限于此。

参照图12，根据本发明的一实施例的栽培装置100'包括具有能够种植植物的内部空间的壳体60、设置于所述壳体60内并射出光的光源30。

壳体60在内部设置有空余空间，所述空余空间内部可以设置植物并供其生长。壳体60可以设置为能够阻挡外部的光的箱形态。在本发明的一实施例中，壳体60可以包括向上部方向开口的下部壳61和向下部方向开口的上部壳63。下部壳61和上部壳63可以紧固为阻挡外部光的箱形态。

下部壳61包括底部和从底部向上延伸的侧壁部。上部壳63包括盖部和从盖部向下延伸的侧壁部。下部壳61和上部壳63的侧壁部可以具有相互吻合而紧固的结构。下部壳61和上部壳63可以根据用户的意图彼此紧固或分离，因此用户可以打开或关闭壳体60。

壳体60可以设置为多种形状。例如，可以大致具有长方体形状，或者可以具有圆筒形状。然而，壳体60的形状并不局限于此，也可以设置为与此不同的形状。

壳体60提供内部提供的植物能够生长的环境。壳体60可以设置为即使在提供多个植物生长的情况下也能够容纳多个植物的尺寸。并且，壳体60的尺寸可以根据植物栽培装置100'的用途而不同。例如，在植物栽培装置100'用于家庭中使用的小规模植物栽培的情况下，壳体60的尺寸可以相对较小。在植物栽培装置100'用于商业上栽培植物并进行销售的情况下，壳体60的尺寸可以相对较大。

在本发明的一实施例中，壳体60可以阻断光，以使壳体60外的光不流入壳体60内部。据此，壳体60内部可以提供与外部隔离的暗室环境。据此，能够防止外部的光不必要地照射到提供于壳体60内部的植物。尤其，壳体60可以防止外部的可见光照射到植物。然而，根据情况，壳体60也可以设计为一部分可以打开而直接接收外部的光。

在本实施例中，壳体60内的空间可以设置为一个。然而，这仅是为了便于说明，也可以分离为多个区域。即，在壳体60内可以设置有将壳体60内空间分为多个的隔壁。

光源向在壳体60内的植物提供光。光源设置于上部壳63或下部壳61的内表面上。本发明的一实施例中，光源可以设置于上部壳63的盖部上。在本实施例中，作为一示例，图示了在上部壳63的盖部内表面上设置有光源的情形，然而并不局限于此。例如，在本发明的另一实施例中，光源可以设置于上部壳63的侧壁部上。或者，在本发明的又一实施例中，光源可以设置于下部壳61的侧壁部，例如，也可以设置于侧壁部上端。或者，在本发明的又一实施例中，光源也可以设置于上部壳63的盖部、上部壳63的侧壁部、下部壳61的侧壁部中的至少一处。

在壳体60内的空间可以设置有栽培台70，以便容易栽培植物，例如，容易进行水耕栽培。栽培台70可以利用与壳体60的底部在上部方向上隔开布置的板状的板71构成。板71可以设置有具有预定尺寸的贯通孔73。栽培台70用于在板71的上表面放置植物并使其生长，为了在供应水时能够排出供应的水，可以具有多个贯通孔73。贯通孔73可以设置为使得植物不向下部掉落的尺寸。例如，贯通孔73的直径可以具有小于植物的大小。栽培台70和下部壳61的底部之间的空间可起到储存排出的水的水槽的功能。据此，通过栽培台70的贯通孔73向下部排出的水可以储存于下部壳61底部与栽培台70之间的空间。

但是，根据本发明的一实施例，稻类植物也可以通过除了水耕栽培之外的方法来栽培，在这种情况下，壳体60内空间可以提供水、培养基、土等，从而能够供应稻类植物所需的水分和/或养分，此时，壳体60可以起到容器(container)的功能。培养基或土壤等可以包含能够使植物生长的养分，例如钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、铁(Fe)等。根据植物的种类，植物可以以埋在培养基中的形式设置，或者以放置在培养基表面上的形式设置。

栽培台70的尺寸和形态可以根据壳体60的形态及第一光源和第二光源的设置形态而改变。栽培台70的尺寸和形态可以构成为使设置于栽培台70上的植物进入从第一光源及第二光源照射的光的照射范围内。

在壳体60内可以设置有向植物供应水分的水分供应装置。水分供应装置可以设置在壳体60的上端(例如，上部壳63的盖部的内表面上)，从而将水喷射到壳体60栽培台70上。但是，水分供应装置的形态并不局限于上述情形，可以根据壳体60的形状及栽培台70的布置形态而改变。并且，用户也可以直接将水分供应到壳体60内，而无需单独的水分供应装置。

水分供应装置可以设置为一个或多个。水分供应装置的数量可以根据壳体的尺寸而改变。例如，在相对较小尺寸的家庭用植物栽培装置的情况下，由于壳体的尺寸较小，因此水分供应装置可以设置为一个。相反，在尺寸相对大的商业用植物栽培装置的情况下，由于壳体的尺寸较大，因此水分供应装置可以设置为多个。然而，水分供应装置的数量并不局限于此，也可以在多种位置设置为多种数量。

水分供应装置可以连接到设置于壳体60的水槽或壳体60外部的水栓。并且，水分供应装置还可以包括过滤装置，从而水中浮游的污染物质不会提供至植物。过滤装置可以包括活性炭、无纺布等过滤器，据此，经过过滤装置的水可以是被净化的水。根据情况，过滤装置还可以包括光照射过滤器，光照射过滤器可以向水照射紫外线等而去除水中存在的细菌、病菌、霉菌孢子等。由于水分供应装置包括上述的过滤装置，即使在水被再利用或雨水等直接用于栽培的情况下，也不存在壳体60内部及植物被污染的忧虑。

从水分供应装置提供的水可以仅提供为水本身(例如，纯净水)而没有额外的养分，然而并不局限于此，可以包括植物生长所需的养分。例如，水中可以含有钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、铁(Fe)等物质或硝酸盐(Nitrate)、磷酸盐(Phosphate)、硫酸盐(Sulfate)、氯化物(Cl)等。例如，可以从水分供应装置供应Sachs液、Knop液、Hoagland液、Hewitt液等。

根据本发明的一实施例，可以利用所述光源来栽培植物。

根据本发明的一实施例的植物栽培方法可以包括使植物发芽的步骤和向所述发芽的植物提供可见光波长带的光的步骤。提供至植物的光是从根据上述实施例的光源射出的光，所述可见光波长带的光可以包括光谱不同的第一光至第四光中的至少两种光或三种光。

以上，虽然参照本发明的优选实施例进行了说明，但是应当理解，只要是本技术领域的熟练的技术人员或者在本技术领域中具有基本知识的人员就可以在不脱离权利要求书中记载的本发明的思想及技术领域的范围内对本发明进行多种修改及变更。

因此，本发明的技术范围并不限定于详细的说明中所具体记载的内容，而应仅由权利要求书中所记载的范围决定。