TWI589035B - 生物培養裝置及其發光模組改造方法 - Google Patents

Description

生物培養裝置及其發光模組改造方法

本發明係關於一種包含發光模組之生物培養裝置及其發光模組改造方法；特別是關於一種發光模組含有用於發光晶體的覆晶螢光鏡片之生物培養裝置及該發光模組的改造方法。

習知單一發光二極體(LED)之光色可藉由一發光晶體(die)產生它色光源與補色螢光粉混合激發而形成，以便適用於顯示或照明等用途，如：路燈、水族箱或植物生長箱等。

以路燈常用之白光光源為例，可利用藍光發光晶體與黃色螢光粉以適當比例產生晝白色光，該黃色螢光粉通常以透明膠體封裝於藍光發光晶體上方，而形成單一白光LED，該白光LED可事先組裝成白光模組，以便流通使用。

惟，習知發光晶體通電發光時會產生熱量，該熱量會使上述封裝之膠體逐漸劣化變質，造成發光顏色隨使用時間改變，而不適合繼續使用，故習知發光晶體因封膠劣化即需整體更換，其中，若散熱不佳更可能造成習知發光晶體故障不再發光，而需更換整個白光模組。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。

本發明係提供一種用於發光晶體的覆晶螢光鏡片，可調變發 光顏色。

本發明另提供一種可調變發光顏色之發光模組。

本發明另提供一種含有上述發光模組之生物培養裝置，可調變發光顏色。

本發明另提供一種可調變發光顏色之發光模組改造方法。

本發明揭示一種生物培養裝置，可包含：一發光模組，含有用於發光晶體的一覆晶螢光鏡片及一發光晶體，該覆晶螢光鏡片覆蓋該發光晶體，該覆晶螢光鏡片包含一透光體及一螢光體，該透光體具有相對二表面，其中一表面凸出形成一聚光部，另一表面朝向該聚光部凹入形成一容室，該螢光體填充於該透光體之容室，且該發光晶體電性連接一電路板；及一箱體，該發光模組設置於該箱體。

所述螢光體可由一透明膠體與紅系螢光粉混製形成；所述紅系螢光粉之材料可為CaAlSiN₃：Eu²⁺，該紅系螢光粉佔該螢光體之重量百分比範圍可介於0.1%至90%；所述容室之內表面可朝向該聚光部凹成一球面；所述聚光部可形成數個聚焦球面；所述透光體之表面可設有至少一定位凸部。藉此，可應用至所有需要調變發光顏色之應用場合，並可將原需丟棄的電子元件重新改造而賦予新功能，除可延長現有發光晶體之可用物命，更符合環保再生使用之綠色概念，當用於植物培育用途時，可便於調配植物生長過程所需的紅藍光譜之比例值，減少產生綠色植物不需要的黃綠光譜所需用電，可以節省用電成本。

本發明另揭示一種發光模組改造方法，可應用如上所述之生物培養裝置，該方法之步驟可包含：取得一光色待改的發光模組，該發光模組設有至少一發光晶體，該發光晶體由一發光表面具有電致發光功能，該發光表面係由含有螢光粉之物質覆蓋；去除該含有螢光粉之物質，使該發光晶體之發光表面裸露；及以該覆晶螢光鏡片之螢光體覆蓋該發光晶體 之發光表面。

上揭用於發光晶體的覆晶螢光鏡片、發光模組、生物培養裝置及發光模組改造方法，可應用至所有需要照明及調變發光顏色之應用場合，並可將原需丟棄的電子元件重新改造而賦予新功能，除可延長現有發光晶體之可用物命，更符合電子元件再造而重新使用之綠色環保概念，可以達到「避免發光二極體封裝老化即需丟棄」及「電子元件再造而重新使用」等功效。當應用於植物培育時，可提供植物生長過程所需光譜及光量子通量密度，作為生長中的植物光質及光量補強之依據，以補充植物所在環境中的不足光照，可以達成「量身調節植物補光量」功效，相較於習知未依植物實際生長情況調整補光量的農作方式，本發明之生物培養裝置更可確實補充植物所需的光色及光量。

1‧‧‧透光體

11,12‧‧‧透光體之相對二表面

13‧‧‧聚光部

131‧‧‧聚焦球面

14‧‧‧容室

15‧‧‧定位凸部

2‧‧‧螢光體

3‧‧‧發光晶體

4‧‧‧基板

41‧‧‧定位孔

5‧‧‧電路板

6‧‧‧箱體

S1‧‧‧備料步驟

S2‧‧‧加工步驟

S3‧‧‧覆晶步驟

第1圖：係本發明之用於發光晶體的覆晶螢光鏡片實施例應用於發光模組之組合剖面圖。

第2圖：係本發明之用於發光晶體的覆晶螢光鏡片實施例應用於發光模組之部分分解立體圖。

第3圖：係本發明之生物培養裝置實施例的立體組合圖。

第4圖：係本發明之發光模組改造方法實施例的流程示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明全文所述之「覆晶」，係指以一物體(如鏡片等)覆蓋於發光晶體(如發光二極體等)之表面，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1及2圖所示，其係揭示本發明之用於發光晶體的覆晶螢光鏡片實施例應用於發光模組之組合剖面圖及部分分解立體圖。其中，該覆晶螢光鏡片實施例可包含一透光體1及一螢光體2，該透光體1具有相對二表面11、12，其中一表面11凸出形成一聚光部13，另一表面12朝向該聚光部13凹入形成一容室14；另，該螢光體2可填充於該透光體1之容室14，以便用於覆蓋一發光晶體3，其實施態樣係舉例說明以下，惟不以此為限。

舉例而言，如第1及2圖所示，該透光體1可利用玻璃、矽膠等透明材料，以研磨或射出成型等方式製成，在此並不設限，該相對二表面11、12可為平面；該聚光部13可形成數個聚焦球面131，用以提升發光範圍內的聚光效果，該容室14之內表面可朝向該聚光部13凹成一球面(如第2圖所示)，用以增加聚光效果。該透光體1之表面(如：形成該容室14之表面12)可設有至少一定位凸部15，該定位凸部15可為方形或圓形柱狀(如第2圖所示)，以便將該透光體1組裝結合於一基板4之定位孔41，用以覆蓋該基板4之發光晶體3，該基板4還可結合一電路板5(如第1及2圖所示)，用以電性連接該發光晶體3，惟不以此為限。

另，該螢光體2可由一透明膠體(如：環氧樹脂等膠體)與螢光粉(phosphor powder)混製形成一彈性體，該螢光體2可由半成品以灌注方式填充於該容室14後烘乾，該螢光體2亦可事先成形後再填充於該容室14(如第2圖所示)，例如：該螢光體2之螢光粉可為紅系螢光粉CaAlSiN₃：Eu²⁺，該紅系螢光粉佔該螢光體之重量百分比範圍可介於0.1%至90%，當該重量百分比範圍為3.23%至9.10%，更可適用於培育植物，該螢光體2使用時可覆蓋該發光晶體3，如：藍光發光二極體(LED)之晶粒(die)，以便該發光晶體3發出的光源激發該螢光體2之紅系螢光粉產生具有紅系光譜之色光，該螢光體2亦可單獨由螢光粉壓製而成，惟不以此 為限。藉此，可應用至所有需要調變發光顏色之應用場合，當用於植物培育用途時，可便於調配植物生長過程所需的紅藍光譜之比例值，減少產生綠色植物不需要的黃綠光譜所需用電，可以節省用電成本。

此外，如第1圖所示，上述用於發光晶體的覆晶螢光鏡片實施例可覆蓋上述發光晶體3，而組合成為一發光模組實施例，如：具有單一LED光源之發光體，該發光模組實施例可經由更換不同覆晶螢光鏡片而適當調變發光顏色，可以達成「無需更換發光晶體即可調變發光顏色」功效。如第1及2圖所示，該發光模組實施例之發光晶體3還可電性連接該電路板5，藉此，可利用該電路板5適當配置該發光晶體3之位置，該電路板5還可設置至少一導線組，以便電性連接其他電路板或電源。另，如第3圖所示，該發光模組實施例還可設置於一箱體6，以便形成一生物培養裝置實施例，如：水族箱或植物培養箱等，以便於該箱體6之上、下或側邊朝向待培養之生物提供光源，惟不以此為限。

此外，上述用於發光晶體的覆晶螢光鏡片實施例還可應用於改製現有發光模組，例如：光色不符需求之發光模組等，以形成本發明之發光模組改造方法實施例。在此實施例中，如第4圖所示，該方法之步驟可包含：一備料步驟S1，可由人工或機器取得一光色待改的發光模組，該發光模組設有至少一發光晶體，該發光晶體由一發光表面具有電致發光功能，該發光表面係由含有螢光粉之物質覆蓋；一加工步驟S2，去除該含有螢光粉之物質，使該發光晶體之發光表面裸露；及一覆晶步驟S3，以該覆晶螢光鏡片之螢光體覆蓋該發光晶體之發光表面。在此實施例中，該光色待改的發光晶體可為現有發光二極體等發光晶體，該發光晶體之發光表面上可塗附一層螢光粉，該螢光粉與該發光晶體再由膠體一體封裝，該螢光粉亦可摻雜於膠體再封裝該發光晶體，其封裝構造及螢光粉去除方式係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述；當該覆晶螢光鏡 片之螢光體覆蓋該發光晶體之發光表面時，該覆晶螢光鏡片可適當結合(如黏合、卡合或扣合等)於該發光晶體所在之基板。藉此，可將原需丟棄的電子元件重新改造而賦予新功能，除可延長現有發光晶體之可用物命，更符合電子元件再造使用之綠色環保概念，其使用態樣舉例說明以下，惟不以此為限。

舉例而言，該光色待改的發光模組可為路燈用白光模組、植物培養箱用燈具等習知發光模組，該等發光模組通常含有多個LED，各LED之封裝體通常將螢光粉及發光晶體封裝為一體，該封裝體會隨著使用時間而逐漸老化變色，惟該等發光模組無法更換單一LED，當需更換的LED數量過多時，只能汰換整個發光模組。此時，被更換的發光模組之發光晶體通常仍具電致發光功能，故可用特定設備將該發光晶體外的螢光粉及其封裝體去除(如：刮除或切除)，使該發光晶體之發光表面裸露，再以該覆晶螢光鏡片之螢光體覆蓋該發光晶體之發光表面，即可使該發光晶體產生之光源與該螢光體之螢光粉激發混成特定光色，以便應用於更換原有發光模組，如：可將待汰換之路燈用白光模組經過上述再造過程後，再用於更換其他待汰換之路燈用白光模組，或者，應用於其他用途，如：可將待汰換之路燈用白光模組之光色更改為植物培養箱所需的光色。以下說明本發明上述實施例應用於植物培養之實施態樣，惟不以此為限。

舉例而言，上述實施例可將習知植物培養箱改良成本發明之生物培養裝置實施例，用以培養植物。以種植冰花菜為例，由於綠色植物生長需要藍紅光譜，雖可利用習知白光LED之連續光譜作為培養光源，惟該連續光譜中的黃綠光譜並非植物生長過程所需，且採用白光LED較採用紅藍光譜之LED耗電，故可採用僅產生藍紅光譜之光源。該藍紅光譜係以四發光晶體3產生藍光激發螢光體2之紅系螢光粉CaAlSiN₃：Eu²⁺為例，若該紅系螢光粉佔該螢光體2之重量百分比分別為3.23%、4.00%、4.76%、 9.10%，則可產生的光譜之藍光/紅光比例值分別為0.49、0.20、0.09、0.02作為四組培育條件，觀察可知培育條件：藍光/紅光比例值為0.20(即紅系螢光粉佔該螢光體2之重量百分比為4.00%)之冰花菜長的最快且最好，經過5週即可採收，相較一般日照種植方式約需7週才可採收，本發明上述實施例應用於植物培育之光施肥過程，可降低植物培育時間及成本，進而增加生產量，避免習知農作方法易衍生價高搶種致使價崩賠本之情況，有利於農業經濟發展。

本發明上述實施例之用於發光晶體的覆晶螢光鏡片、發光模組、生物培養裝置及發光模組改造方法，可應用至所有需要照明及調變發光顏色之應用場合，並可將原需丟棄的電子元件重新改造而賦予新功能，除可延長現有發光晶體之可用物命，更符合電子元件再造而重新使用之綠色環保概念，可以達到「避免發光晶體僅因封裝劣化即需丟棄」及「電子元件再造重新使用」等功效。

本發明上述實施例應用於植物培育時，可提供植物生長過程所需光譜及光合作用光子通量密度(Photosynthetic Photon Flux Density)，作為生長中的植物光質及光量補強之依據，以補充植物所在環境中的不足光照，可以達成「量身調節植物補光量」功效，相較於習知未依植物實際生長情況調整補光量的農作方式，本發明之生物培養裝置實施例更可確實補充植物所需的光色及光量。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧透光體

11,12‧‧‧透光體之相對二表面

13‧‧‧聚光部

131‧‧‧聚焦球面

14‧‧‧容室

15‧‧‧定位凸部

2‧‧‧螢光體

3‧‧‧發光晶體

4‧‧‧基板

41‧‧‧定位孔

5‧‧‧電路板

Claims (7)

1. 一種生物培養裝置，包含：一發光模組，含有用於發光晶體的一覆晶螢光鏡片及一發光晶體，該覆晶螢光鏡片覆蓋該發光晶體，該覆晶螢光鏡片包含一透光體及一螢光體，該透光體具有相對二表面，其中一表面凸出形成一聚光部，另一表面朝向該聚光部凹入形成一容室，該螢光體填充於該透光體之容室，且該發光晶體電性連接一電路板；及一箱體，該發光模組設置於該箱體。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之生物培養裝置，其中該螢光體係由一透明膠體與螢光粉混製形成。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之生物培養裝置，其中該螢光粉之材料為紅系螢光粉CaAlSiN₃：Eu²⁺，該紅系螢光粉佔該螢光體之重量百分比範圍介於0.1%至90%。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之生物培養裝置，其中該容室之內表面朝向該聚光部凹成一球面。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之生物培養裝置，其中該聚光部形成數個聚焦球面。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之生物培養裝置，其中該透光體之表面設有至少一定位凸部。
7. 一種發光模組改造方法，係應用如申請專利範圍第1至6項任一項所述之生物培養裝置，該方法之步驟包含：取得一光色待改的發光模組，該發光模組設有至少一發光晶體，該發光晶體由一發光表面具有電致發光功能，該發光表面係由含有螢光粉之物質覆蓋；去除該含有螢光粉之物質，使該發光晶體之發光表面裸露；及 以該覆晶螢光鏡片之螢光體覆蓋該發光晶體之發光表面。