CN102686101A

CN102686101A - 植物培养用的多色发光二极管灯、照明装置和植物培养方法

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Publication number: CN102686101A
Application number: CN2010800444267A
Authority: CN
Inventors: 竹内良一
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: US9485919B2; JP5393790B2; KR20120069676A; EP2462797B1; EP2462797A4; US20120124903A1; KR101422364B1; WO2011016521A1; TW201112442A; TWI487139B; CN102686101B; JPWO2011016521A1; EP2462797A1

Abstract

在采用LED的植物培养用的照明中，红色、蓝色的混色是有优势的光源，但现状是红色的发光强度比蓝色弱，利用使用的灯的数量来调整颜色。相对于多数的红色LED，少量的蓝色LED成为点状分布的形态，存在蓝色的照射不能够均匀地进行的课题。本发明提供一种在同一封装体中搭载了蓝色LED和与其平衡的具有高的发光效率的AlGaInP系的红色LED的多色发光二极管灯。搭载具有发光部的红色LED，该发光部含有由组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0≤X≤1，0＜Y≤1）构成的发光层。该红色LED在流通相同电流的情况下，放出与蓝色LED同等或其以上的光子。例如，在红色较强适于植物培养的情况下，通过搭载2个红色LED和1个蓝色LED，用1个灯得到所希望的混色，能够实现光的照射的均匀化。

Description

植物培养用的多色发光二极管灯、照明装置和植物培养方法

技术领域

本发明涉及植物培养用的多色发光二极管灯、照明装置和植物培养方法。

本申请基于在2009年8月7在日本提出的专利申请2009-184569号要求优先权，将其内容援引于本申请中。

背景技术

近年来，一直在研究采用人工光源进行的植物培养。特别是使用采用单色性优异，能够节能、长寿命和小型化的发光二极管（英文简称：LED）进行的照明的栽培方法受到关注。

从迄今为止的研究结果来看，作为适合于植物培养（光合作用）用的光源的发光波长，确认了波长450nm附近的蓝色光和波长600~700nm区域的红色光的效果。特别是对于光合作用波长为660~670nm附近的红色光是反应效率高的优选的光源。

在植物栽培中，作为光强度使用光合作用有效光通量密度。其表示对光合作用有效的可见光区域的光的每单位时间·单位面积的光子数。红色和蓝色是对光合作用有效的可见光区域的光。

植物培养用途的光源的光强度用光子的数量、即光子通量（μmol/s）来评价。另外，相当于照明装置的性能的被照射的面的光强度，用照射面的每单位面积入射的光子通量即光子通量密度（μmol/s·m²）来评价。

另外，已明确红色和蓝色的光的强度平衡，是对植物的生长重要的要素。具体地讲，虽然根据植物而不同，但较多的植物优选为相对于蓝色的光子，红色的光子强数倍（例如2~10倍）左右的平衡。

在以往的发光二极管灯中，为了以均等的强度比对植物照射蓝色和红色的光，曾研讨了混合配置多个红色的灯和蓝色的灯的方法、仔细研究配光特性的方法、具有红和蓝的发光层的发光二极管的制成等（例如，专利文献1~3）。

然而，以往的红色LED的发光层利用了Al_XGa_1-XAs，但由于相对于蓝色LED，发光效率较低，从而希望发光效率的提高。另外，在使用发光效率低的红色LED的情况下，为了得到适合于植物生长的优选的混色，相对于1个蓝色LED需要多个红色LED。因此，红色和蓝色的灯数不同，因此成为多个红色LED点状分布在蓝色LED的周围的配置，混色的均匀照射较困难。另外，为了均匀地照射混色，在以蓝色为律速的块单元（blockunit）中需要点亮全部的LED。

与此相对，作为发光效率高的LED，已知具备由磷化铝镓铟（组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP；0≤X≤1，0＜Y≤1）构成的发光层的LED。但是，具备上述发光层的LED，具有Ga_0.5In_0.5P的组成的发光层的波长最长，峰波长为650nm附近，在比655nm长的波长的区域，实用化和高输出功率化较困难。因此，具备上述发光层的LED存在不适合用作为植物培养用的光源的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平8-1013167号公报

专利文献2：日本特开2001-86860号公报

专利文献3：日本特开2002-27831号公报

发明内容

作为植物培养用的照明的光源，重要的是配合植物的培养以最佳的平衡均匀地照射蓝色和红色的光。另外，从节能的观点来看，优选不进行效率差的光的照射。另外，优选红色的光子通量比蓝色的光子通量多。并且，其结果，优选被照射的面的红色的光子通量密度比蓝色的光子通量密度大。优选该红和蓝的光子通量密度之比在照射面中均匀。以以往的AlGaAs为发光层的发光二极管，相对于蓝色的发光二极管光子通量少。由此，为了形成为最佳的植物培养的光源，成为少数的蓝色发光二极管点状分布于多数的红色发光二极管的状态，因此难以均匀地照射蓝色和红色。例如，如专利文献2中记载，考虑了将灯的指向特性和配置最佳化的技术。为了有效地利用光和空间，优选拉近光源和植物的距离，但在专利文献2所记载的技术中，存在难以均匀地照射蓝色和红色的问题。另外，需要将红色LED和蓝色LED分开地封装。

另一方面，从节能、成本方面来看，需要使用发光效率高的红色LED，削减使用电力和LED的使用数量。特别是为了植物培养用LED照明的实用化，强烈希望使用电力降低、小型化和成本降低，对于作为现有的660nm的波长带的发光二极管的AlGaAs系的LED，希望高输出功率化、高效率化的发光特性提高。

另外，通过近年的研究，确认了植物培养用的照明可以通过照射光后，在光合作用的反应时间中熄灯来实现节能化。对于点亮方法，曾研讨了高速脉冲方式、利用交流削减使用电力的方法，发挥了响应速度快的发光二极管的优点。但是，在对植物均匀照射蓝色和红色的光时，在点状分布蓝色LED的照明装置中，灯是红、蓝分开封装的，灯的数量、配置也不规则，因此为了最佳地控制点亮时间、电流，需要复杂的点亮电路，存在由高度的技术和高价的点亮装置带来的高成本的课题。另外，也有不能够节能化的课题。

本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种植物培养用的多色发光二极管灯、照明装置和植物培养方法，该多色发光二极管灯是高输出功率、高效率的且不需要复杂的点亮电路，即使在拉近光源和植物的距离的情况下也能够以最佳的平衡均匀地照射蓝色和红色的光。

本申请发明者为了解决上述课题专心研讨的结果，在植物培养用方面，着眼于通过以往没有实用化的在同一封装体内同时地搭载蓝色和红色的发光元件，来得到均匀的混色。并且，发现了通过采用具有与蓝色的发光二极管同等或其以上的光子通量的红色发光二极管，能够在同一封装体中搭载蓝色和红色发光二极管。另外，作为发光效率高的红色LED，研讨了由（Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP（0≤X≤1，0＜Y≤1）构成的适合于植物培养用途的660nm的发光层的结果，发现可得到与蓝色同等或其以上的光量，考虑了将该红色LED和蓝色LED同时担载于小尺寸的同一封装体中。

再者，具有AlGaInP系的发光层的发光二极管在660nm的波长区域，确认了相对于AlGaAs发光层的LED为3倍以上的发光输出功率。因此，使用该发光二极管，发明了适合于植物培养的多色发光二极管灯（封装体）。此外，在小型封装体内，发出均匀的蓝和红的混色，因此发明了能够独立地控制封装体的适合于节能的照明装置和植物培养方法。

即，本发明涉及以下的内容。

[1]一种植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，具备：

第1发光二极管，其具有pn结型的发光部，上述pn结型的发光部含有峰发光波长为655nm~675nm的由组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0≤X≤0.1、0＜Y≤1）构成的发光层；和

第2发光二极管，其具有峰发光波长为420nm~470nm的组成式Ga_XIn_1-XN（0≤X≤1）的发光层，

1个以上的上述第1发光二极管和1个以上的上述第2发光二极管被搭载于同一封装体内，

在相同电流下，搭载于上述植物培养用的多色发光二极管灯的上述1个以上的第1发光二极管的光子通量R[μmol·s^-1]和上述1个以上的第2发光二极管的光子通量B[μmol·s^-1]满足R＞B的关系。

[2]根据前项1所述的植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，上述第1发光二极管的搭载个数比上述第2发光二极管的搭载个数多。

[3]根据前项1或2所述的植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，相邻的上述第1发光二极管和上述第2发光二极管的距离为10mm以内。

[4]一种植物培养用照明装置，其特征在于，具备两个以上的前项1~3的任一项所述的植物培养用的多色发光二极管灯，上述植物培养用的多色发光二极管灯被大致等间隔地配置，并且能够独立地控制。

[5]根据前项4所述的植物培养用照明装置，其特征在于，能够根据植物的生育面积控制上述植物培养用的多色发光二极管灯的点亮个数。

[6]根据前项4或5所述的植物培养用照明装置，其特征在于，能够根据上述植物培养用的多色发光二极管灯和植物的距离调整上述植物培养用的多色发光二极管灯的光子通量。

[7]根据前项4~6的任一项所述的植物培养用照明装置，其特征在于，对上述植物培养用的多色发光二极管灯施加的电流为脉冲驱动，能够根据植物的生育状态调整上述植物培养用的多色发光二极管灯的点亮时间。

[8]根据前项4~7的任一项所述的植物培养用照明装置，其特征在于，具备具有光取出面的导光板，能够从上述光取出面取出从上述导光板的侧面获取的上述植物培养用的多色发光二极管灯的光。

[9]一种植物培养方法，其特征在于，根据植物的生育状态，组合地控制前项4~8的任一项所述的植物培养用照明装置的点亮个数、光子通量、施加电流、脉冲驱动时间中的一项以上。

根据本发明的植物培养用的多色发光二极管灯，成为峰发光波长为655nm~675nm的第1发光二极管（红色）和峰发光波长为420nm~470nm的第2发光二极管（蓝色）在同一封装体内分别搭载1个以上的构成。由此，能够实现点亮电路的简化，因此可以提供高输出功率、高效率且低成本的植物培养用光源。

另外，由于以在相同电流下，搭载于本发明的植物培养用的多色发光二极管灯的第1发光二极管的光子通量R和第2发光二极管的光子通量B满足R＞B的关系的方式构成，因此能够维持适合于植物的培养的红色和蓝色的强度比不变地均匀地照射。

另外，根据本发明的植物培养用照明装置，采用了植物培养用的多色发光二极管灯，因此可从每个多色发光二极管供给对植物的培养最佳的混色的光。由此，在照明装置的照射面的中心部和周边部，可以维持红色和蓝色的平衡。因此，能够维持适合于植物的培养的红色和蓝色的强度比不变地均匀地照射。另外，由于上述装置是多色发光二极管被大致等间隔地配置并且独立地控制，因此能够从多方向供给光的照明装置的设计变得容易。

另外，能够根据植物的生育面积调整上述多色发光二极管灯的点亮个数，并且能够根据上述多色发光二极管灯和植物的距离调整上述多色发光二极管灯的光子通量，因此能够谋求低消耗功率化。

此外，在将对多色发光二极管灯施加的电流设为脉冲驱动的构成中，能够根据植物的生育状态控制多色发光二极管灯的点亮时间，因此能够谋求低消耗功率化。

此外，根据本发明的植物培养用照明装置，使用在封装体内混色的上述多色发光二极管灯，因此能够利用导光板形成为均匀发光的光源。另外，上述多色发光二极管灯能够进行多色发光，因此能够形成为从光取出面取出从导光板的侧面取入的多色发光二极管灯的光的边缘型背光源结构的照明装置。

根据本发明的植物培养方法，可以组合地控制上述植物培养用照明装置的点亮个数、光子通量、施加电流、脉冲驱动时间。由此，能够根据植物的生育状态以最佳的平衡均匀地照射蓝色和红色的光。

附图说明

图1是用于说明作为本发明的一实施方式的植物培养用的多色发光二极管灯的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的A-A’线的截面图。

图2是用于说明在作为本发明的一实施方式的植物培养用的多色发光二极管灯中使用的红色发光二极管的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的B-B’线的截面图。

图3是用于说明在作为本发明的一实施方式的植物培养用的多色发光二极管灯中使用的蓝色发光二极管的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的C-C’线的截面图。

图4是表示作为本发明的一实施方式的植物培养用照明装置的截面模式图。

图5是用于说明作为本发明的第2实施方式的发光二极管灯的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的D-D’线的截面图，（c）是电路图。

图6是用于说明作为本发明的第3实施方式的发光二极管灯的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的E-E’线的截面图，（c）是电路图。

图7是用于说明作为本发明的第4实施方式的发光二极管灯的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的F-F’线的截面图。

图8是用于说明作为本发明的第5实施方式的发光二极管灯的平面图。

图9是用于说明作为本发明的第6实施方式的发光二极管灯的平面图。

图10是用于说明以往的混色光源的图，（a）是平面图，（b）是沿（a）中所示的G-G’线的截面图。

图11是表示以往的植物培养用照明装置的截面模式图。

具体实施方式

以下，对于作为应用了本发明的一实施方式的植物培养用的多色发光二极管和使用了该二极管的植物培养用照明装置，与植物培养方法一起使用附图详细地说明。再者，为易于明白其特征，在以下的说明中使用的附图有时为方便起见将成为特征的部分放大地表示，各构成要素的尺寸比率等未必与实际相同。

＜第1实施方式＞

对于作为应用了本发明的一实施方式的植物培养用的多色发光二极管灯（以下，简单记为「发光二极管灯」）的构成进行说明。

如图1（a）和图1（b）所示，本实施方式的发光二极管灯10，在装配基板11的表面分别独立地搭载3个发光二极管20A、20B、30A从而概略构成。更具体地讲，发光二极管20A、20B（第1发光二极管）是峰发光波长为655nm~675nm的红色发光二极管，发光二极管30A（第2发光二极管）是峰发光波长为420nm~470nm的蓝色发光二极管。（红色发光二极管）

在此，对于作为用于本实施方式的第1发光二极管的红色发光二极管20A、20B的构成进行说明。图2（a）和图2（b）是用于说明用于本实施方式的红色发光二极管20（20A、20B）的图，图2（a）是平面图，图2（b）是沿图2（a）中所示的B-B’线的截面图。

如图2（a）和图2（b）所示，红色发光二极管20是接合有化合物半导体层21和功能性基板22的发光二极管。并且，红色发光二极管20具备设置在主要的光取出面的n型欧姆电极23和p型欧姆电极24从而概略构成。再者，所谓本实施方式中的主要的光取出面，是在化合物半导体层21上，贴附有功能性基板22的面的相反侧的面。

化合物半导体层22具有顺次层叠有峰发光波长为655nm~675nm的pn结型的发光部25和用于使元件驱动电流在整个发光部平面性地扩散的电流扩散层26的结构。

发光部25如图2（b）所示，在电流扩散层26上至少顺次层叠p型的下部覆盖层25A、发光层25B和n型的上部覆盖层25C从而构成。即，在得到高强度的发光方面，优选：发光部25形成为：为了将带来放射再结合的载流子（carrier）和发光“封入”到发光层25B而含有在发光层25B的下侧和上侧对置地配置的下部覆盖（clad）层25A和上部覆盖层25C的、所谓双异质（英文简称：DH）结构。

发光层25B由半导体层构成，所述半导体层由组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0≤X≤0.1，0＜Y≤1）构成。该发光层25B可以是双异质结构、单（single）量子阱（英文简称：SQW）结构或者多（multi）量子阱（英文简称：MQW）结构的任一种，但为了得到单色性优异的发光而优选为MQW结构。

发光层25B的层厚优选为0.02~2μm的范围。另外，发光层25B的传导类型没有特别限定，无掺杂、p型和n型的任一种都可以选择。为了提高发光效率，优选设为结晶性良好的无掺杂或低于3×10¹⁷cm^-3的载流子浓度。

具有由组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0≤X≤0.1，0＜Y≤1）构成的发光层25B的发光二极管1，与以往的AlGaAs系的发光二极管相比为高输出功率，655nm~675nm的波长区域可以很好地作为在促进植物培养的光合作用中使用的照明（发光二极管灯和照明装置）使用。

下部覆盖层25A和上部覆盖层25C如图2（b）所示，分别设置在发光层25B的下表面和上表面。下部覆盖层25A和上部覆盖层25C以极性不同的方式被构成。另外，下部覆盖层25A和上部覆盖层25C的载流子浓度以及厚度可以设为公知的适宜的范围，优选将条件最佳化，以使得发光层25B的发光效率提高。

具体地讲，作为下部覆盖层25A，优选使用例如由掺杂了Mg的p型的（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0.3≤X≤1，0＜Y≤1）构成的半导体材料。另外，载流子浓度优选为2×10¹⁷~2×10¹⁸cm^-3的范围，厚度优选为0.5~5μm的范围。

另一方面，作为上部覆盖层25C，优选使用例如由掺杂了Si的n型的（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0.3≤X≤1，0＜Y≤1）构成的半导体材料。另外，载流子浓度优选为1×10¹⁷~1×10¹⁸cm^-3的范围，厚度优选为0.5~2μm的范围。再者，下部覆盖层25A和上部覆盖层25C的极性可以考虑化合物半导体层21的元件结构适当选择。

另外，在下部覆盖层25A和发光层25C之间、发光层25B和上部覆盖层25C之间以及下部覆盖层25A和电流扩散层26之间，也可以设置用于使两层间的带（band）不连续性平缓地变化的中间层。该情况下，优选各中间层分别由具有上述两层的中间的禁带宽度的半导体材料构成。

另外，在发光部25的构成层的上方可以设置用于降低欧姆（Ohmic）电极的接触电阻的接触层、用于限制元件驱动电流流通的区域的电流阻止层和电流狭窄层等公知的层结构。

电流扩散层26如图2（b）所示，为了使元件驱动电流在整个发光部25平面性地扩散而设置在发光部25的下方。由此，红色发光二极管20可以从发光部25均匀地发光。

作为电流扩散层26，可以应用具有（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP（0≤X≤0.7，0≤Y≤1）的组成的材料。作为电流扩散层26，最优选使用不含有Al的GaP。

功能性基板22，如图2（b）所示，接合到构成化合物半导体层21的电流扩散层26侧。该功能性基板22，由具有对机械性地支持发光部25充分的强度，并且，可以透射从发光部25射出的发光的禁带宽度较宽、对于来自发光层25B的发光波长在光学上透明的材料构成。例如，可以由磷化镓（GaP）、砷化铝镓（AlGaAs）、氮化镓（GaN）等的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶体、硫化锌（ZnS）和硒化锌（ZnSe）等的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体晶体、或者六方晶或立方晶的碳化硅（SiC）等的Ⅳ族半导体晶体、玻璃、蓝宝石等的绝缘基板构成。

另一方面，也可以选择在接合面具有反射率高的表面的功能性基板。例如，也可以选择表面具有银、金、铜或者铝等的金属基板或合金基板、在半导体上形成了金属镜结构的复合基板等。最优选从与没有因接合引起的应变的影响的应变调整层相同的材质中选择。

功能性基板22为了利用足够的强度机械性地支持发光部25，优选为例如约50μm以上的厚度。另外，为了在向化合物半导体层21接合后容易实施对功能性基板22的机械加工，优选为不超过约300μm的厚度的基板。

另外，如图2（b）所示，功能性基板22的侧面，在接近化合物半导体层21的一侧形成为相对于主要的光取出面大致垂直的垂直面22a，在远离化合物半导体层21的一侧形成为相对于主要的光取出面向内侧倾斜的倾斜面22b。由此，可以将从发光层25B放出到功能性基板22侧的光效率良好地取出到外部。另外，从发光层25B放出到功能性基板22侧的光之中，一部分被垂直面22a反射并可在倾向面22b取出。另一方面，被倾斜面22b反射的光可以在垂直面22a取出。这样，通过垂直面22a和倾斜面22b的协同效应，可以提高光的取出效率。

另外，在本实施方式中，如图2（b）所示，优选：将倾斜面22b与平行于发光面的面构成的角度α设在55度~80度的范围内。通过设在这样的范围，可以将由功能性基板22的底部反射的光效率良好地取出到外部。

另外，优选将垂直面22a的宽度（厚度方向）设在30μm~100μm的范围内。通过将垂直面22a的宽度设在上述范围内，可以使由功能性基板22的底部反射的光在垂直面22a上效率良好地返回到发光面，而且，能够从主要的光取出面放出。因此，可以提高红色发光二极管20的发光效率。

另外，功能性基板22的倾斜面22b，优选被粗糙化。通过倾斜面22b被粗糙化，可得到提高在该倾斜面22b上的光取出效率的效果。即，通过将倾斜面22b粗糙化，可以抑制在倾斜面22b上的全反射，提高光取出效率。

化合物半导体层21和功能性基板22的接合界面，有时成为高电阻层。即，有时在化合物半导体层21和功能性基板22之间设置有省略图示的高电阻层。该高电阻层显示比功能性基板22高的电阻值，在设置有高电阻层的情况下，具有降低从化合物半导体层21的电流扩散层26侧向功能性基板22侧的反向的电流的功能。另外，构成了对于从功能性基板22侧向电流扩散层26侧无意地施加的反向的电压发挥耐电压性的接合结构，但优选构成为其击穿电压为比pn结型的发光部25的反向电压低的值。

n型欧姆电极23和p型欧姆电极24，是设置在红色发光二极管20的主要的光取出面的低电阻的欧姆接触电极。在此，n型欧姆电极23设置在上部覆盖层25C的上方，例如，可以使用由包含AuGe、Ni合金/Au的合金。另一方面，p型欧姆电极24如图2（b）所示，可以在露出的电流扩散层26的表面使用包含AuBe/Au的合金。

在此，在本实施方式的红色发光二极管20中，为了降低工作电压谋求高效率化，优选将p型欧姆电极24形成于电流扩散层26上。通过形成为这样的构成而得到效果。

另外，在红色发光二极管20中，优选：如图2（a）所示，以n型欧姆电极23和p型欧姆电极24处于对角的位置的方式配置。另外，最优选形成为由化合物半导体层21包围p型欧姆电极24的周围的构成。通过形成为这样的构成，可得到降低工作电压的效果。另外，通过由n型欧姆电极23包围p型欧姆电极24的四方，电流容易向四方流动，其结果，工作电压降低。

另外，在红色发光二极管20中，优选：如图2（a）所示，将n型欧姆电极23设为蜂窝、格子形状等网状。通过设为这样的构成，可得到使可靠性提高的效果。另外，通过设为格子状，可以对发光层25B均匀地注入电流，其结果，可得到使可靠性提高的效果。再者，在本实施方式的红色发光二极管20中，优选利用焊盘（pad）状的电极（焊盘电极）和宽度10μm以下的线状的电极（线状电极）构成n型欧姆电极23。通过设为这样的构成，可以谋求高辉度化。此外，通过将线状电极的宽度缩窄，可以提高光取出面的开口面积，可以实现高辉度化。

再者，优选：在功能性基板22的底面，如图2（b）所示，设置有连接层27。作为该连接层27，可以使用例如包含反射层、阻挡层和连接层的叠层结构体。作为上述反射层，可以使用反射率高的金属，例如，银、金、铝、铂和这些金属的合金。另外，在功能性基板3和反射层之间，可以设置包括例如氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）等的透明导电膜的氧化膜。另外，作为阻挡层，可以使用例如钨、钼、钛、铂、铬、钽等的高熔点金属。另外，作为连接层，可以使用例如AuSn、AuGe、AuSi等的低熔点的共晶金属。

（蓝色发光二极管）

接着，对于作为用于本实施方式的第2发光二极管的蓝色发光二极管30A的构成进行说明。图3（a）和图3（b）是用于说明用于本实施方式的红色发光二极管30（30A）的图，图3（a）是平面图，图3（b）是沿图3（a）中所示的B-B’线的截面图。

如图3（a）和图3（b）所示，蓝色发光二极管30，在基板31上形成有顺次层叠n型半导体层32、发光层33和p型半导体层34而成的半导体层35，在p型半导体层34上形成有省略图示的透明导电膜，从而概略构成。另外，在基板31上，顺次形成有省略图示的缓冲层和基底层，在基底层上层叠有构成半导体层35的n型半导体层32。另外，在透明导电膜上设置有正极36，并且在除去半导体层35的一部分而露出的n型半导体层32的露出区域设置有负极37。

在本实施方式的蓝色发光二极管30中，作为能够用于基板31的材料，只要是可在表面外延生长Ⅲ族氮化物半导体晶体等的基板材料就没有特别限定，可以选择使用各种材料。例如，可举出蓝宝石、SiC、硅等作为基板31的材料。另外，在上述各基板材料之中，特别优选使用蓝宝石，另外，更优选在由蓝宝石构成的基板31的c面构成的主面上形成详情后述的缓冲层。

缓冲层作为对基板31和由Ⅲ族氮化物半导体构成的层之间的晶格常数的不同进行匹配的层而设置，例如，由单晶的AlGaN、AlN等的Ⅲ族氮化物构成。通过具备这样的缓冲层，在其上成膜的Ⅲ族氮化物半导体成为具有良好的取向性和结晶性的结晶膜。

设置于缓冲层上的基底层、n型半导体层32、发光层33和p型半导体层34的各层由例如Ⅲ族氮化物系半导体构成，可以毫无限制地使用由组成式Ga_XIn_1-XN（0≤X≤1）表示的氮化镓系化合物半导体。

作为基底层，可使用例如含有Ga的Ⅲ族氮化物化合物、即GaN系化合物半导体，可以特别优选地使用单晶的GaN。

n型半导体层32，是省略图示的n型接触层和n型覆盖层顺次层叠而成的。作为n型接触层，例如可以与基底层同样地使用Ga_XIn_1-XN（0≤X≤1），另外，优选掺杂有Si、Ge或Sn等的n型杂质。另外，作为n型覆盖层，可以采用例如GaN、GaInN等来成膜，另外，也可以形成为它们的结构的异质结或多次层叠了的超晶格结构。

发光层33是层叠于n型半导体层32上并且在其上层叠p型半导体层34的活性层，例如，交替层叠省略图示的势垒层和阱层，以在n型半导体层32侧和p型半导体层34侧配置势垒层的顺序层叠而成。作为势垒层，可以很好地使用例如带隙能量比由含有铟的氮化镓系化合物半导体构成的阱层大的Al_cGa_1-cN（0≤c＜0.3）等的氮化镓系化合物半导体。另外，在阱层中，作为含有铟的氮化镓系化合物半导体，可以使用例如Ga_1-sIn_sN（0＜s＜0.4）等的氮化镓铟。

p型半导体层34形成于发光层33上，通常形成为p型覆盖层和p型接触层顺次层叠了的构成（省略图示）。作为p型覆盖层，优选使用：为详情后述的比发光层33的带隙能量大的组成，并能够向发光层33封入载流子的材料，例如，优选为Al_dGa_1-dN（0＜d≤0.4，优选为0.1≤d≤0.3）的组成。另外，作为p型覆盖层，优选由至少含有Al_eGa_1-eN（0≤e＜0.5，优选为0≤e≤0.2，更优选为0≤e≤0.1）而成的材料构成。这样，如果p型覆盖层的Al组成为上述范围，则在良好的结晶性的维持和与其上的透明导电膜的良好的欧姆接触方面优选。另外，由上述组成构成的p型半导体层34优选形成为掺杂有Mg等的p型杂质的构成。

透明导电膜是设置在p型接触层上的透光性的p型电极。

作为透明导电膜，可以采用在本技术领域众所周知的惯用的手段设置含有选自例如ITO（In₂O₃-SnO₂）、AZO（ZnO-Al₂O₃）、IZO（In₂O₃-ZnO）、GZO（ZnO-Ga₂O₃）中的至少一种的材料。另外，透明导电膜的结构，包含以往公知的结构在内任何结构都可以毫无限制地使用。另外，透明导电膜，既可以以覆盖p型接触层上的大致全面的方式形成，也可以隔开间隙形成为格子状或树形状。另外，在形成透明导电膜后，可以实施以合金化和透明化为目的的热处理，也可以不实施。

正极36是形成于透明导电膜上的电极。作为正极36，众所周知使用了Au、Al、Ni和Cu等的各种结构，可以毫无限制地使用这些公知的材料、结构的正极。

负极37是以与n型半导体层32的n型接触层4b接触的方式形成的电极。在设置负极37时，除去p型半导体层34、发光层33和n型半导体层32的一部分形成n型接触层4b的露出区域，在其上形成负极37。作为负极37的材料，众所周知各种组成和结构的负极，可以毫无限制地使用这些公知的负极。

再者，优选：在基板31的底面，如图3（b）所示，设置有连接层38。作为该连接层38，可以使用包含例如反射层、阻挡层和连接层的叠层结构体。作为上述反射层，可以使用反射率高的金属，例如，银、金、铝、铂和这些金属的合金。另外，在基板31和反射层之间，可以设置例如由氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）等的透明导电膜构成的氧化膜。另外，作为阻挡层，可以使用例如钨、钼、钛、铂、铬、钽等的高熔点金属。另外，作为连接层，可以使用例如AuSn、AuGe、AuSi等的低熔点的共晶金属。（多色发光二极管灯）

接着，对于本实施方式的发光二极管灯10的构成进行说明。

如图1（a）和图1（b）所示，本实施方式的发光二极管灯10，在装配基板11的表面分别独立地搭载3个发光二极管20A、20B、30A从而概略构成。另外，在装配基板11的表面设置有多个n电极端子12和p电极端子，红色发光二极管20A、20B，采用连接层27或银（Ag）膏固定、支持（装配）于装配基板11的p电极端子13上。并且，红色发光二极管20A、20B的n型欧姆电极23和装配基板11的n电极端子12使用金线15分别连接（线接合），p型欧姆电极24和装配基板11的p电极端子13使用金线15分别连接。

同样地，蓝色发光二极管30A，采用连接层38或银（Ag）膏固定、支持（装配）于p电极端子13上。并且，蓝色发光二极管30A的负极37和装配基板11的n电极端子12使用金线15连接，正极36和装配基板11的p电极端子13使用金线15连接。

再者，所谓3个发光二极管20A、20B、30A分别独立地搭载，即，是指3个发光二极管20A、20B、30A以成为电并联的方式搭载。

在装配基板11的表面，以覆盖这些发光二极管20A、20B、30A的周围的方式竖立设置反射壁14。在该反射壁14的内侧、装配基板11的上方的空间，填充有硅树脂、环氧树脂等的一般的封装材料16。由此，发光二极管20A、20B、30A被封装到封装体内。这样，本实施方式的发光二极管灯10成为红和蓝色的发光二极管搭载于同一封装体内的构成。

接着，对于使用了上述发光二极管20A、20B、30A的发光二极管灯10的制造方法，即发光二极管20A、20B、30A的安装方法进行说明。

首先，如图1（a）和图1（b）所示，在装配基板11的表面安装规定的数量的红色发光二极管20（20A、20B）。红色发光二极管20的安装，首先进行装配基板11和红色发光二极管20的对位，在装配基板11的表面的规定的位置配置红色发光二极管20。接着，通过设置在红色发光二极管20的底面的连接层27，与装配基板11的表面进行芯片接合（小片结合；die bond）。接着，将红色发光二极管20的n型欧姆电极23和装配基板11的n电极端子12使用金线15连接（线接合）。接着，将红色发光二极管20的p型欧姆电极24和装配基板11的p电极端子13使用金线15连接。

接着，在装配基板11的表面安装规定的数量的蓝色发光二极管30（30A）。蓝色发光二极管30的安装，首先进行装配基板11和蓝色发光二极管30的对位，在装配基板11的表面的规定的位置配置蓝色发光二极管30。接着，通过设置在蓝色发光二极管30的底面的连接层38，与装配基板11的表面进行芯片接合。接着，将蓝色发光二极管30的负极37和装配基板11的n电极端子12使用金线15连接。接着，将蓝色发光二极管30的正极36和装配基板11的p电极端子13使用金线15连接。

最后，利用封装材料16封装装配基板11的安装有发光二极管20A、20B、30A的表面。这样地制造出本实施方式的发光二极管灯10。

对于使具有如以上那样的构成的发光二极管灯10发光的情况进行说明。如图1（b）所示从各发光二极管20A、20B、30A的发光部向上侧的发光，是来自主要的光取出面的发光。因此，可以直接向各发光二极管灯10的外侧取出。另外，从各发光二极管20A、20B、30A的发光部向下侧的发光，不能够向发光二极管灯10的外侧直接取出。在此，在发光二极管20A、20B、30A中设置有反射层27、38的情况下，反射层27、38反射各发光二极管20A、20B、30A的内部光，因此可以效率良好地向发光二极管灯10的外侧取出。另外，从各发光二极管20A、20B、30A的发光部向周围方向的发光，不能够直接取出到发光二极管灯10的外侧，但可以在装配基板11的表面利用反射壁14向上侧反射。这样，发光二极管灯10是光取出效率提高，高辉度的发光二极管灯。

一般地，在将LED光源用于植物培养的情况下，具有能够照射特定的波长、发热少、小型等的较多的优点。另外，在近年的关于植物培养的研究中，报告了：在植物培养中优选照射峰波长660nm附近的红色和峰波长460nm附近的蓝色的混色。

在此，在照射红色和蓝色的混色的情况下，LED光源的每1个在相同电流下的红色的光子通量（R）和蓝色的光子通量（B）的比率，对植物培养带来的影响较大，是重要的参数。另外，虽然也取决于植物的种类，但发现R较多是希望的结果。

即，优选：本实施方式的发光二极管灯10，是红色发光二极管20（20A和20B的总量）的每20mA电流的光子通量R＝0.2[μmol·s^-1]、和蓝色发光二极管30（30A）的每20mA电流的光子通量B＝0.06[μmol·s^-1]满足R＞B的关系的光源。特别优选红色的光子通量R相对于蓝色的光子通量B的比（R/B比）的值为2~10倍。

在此，光子通量R和光子通量B[μmol·s^-1]可以通过会聚从发光二极管灯放射的光进行计算来算出。

另外，光子通量密度[μmol·m^-2·s^-1]，例如将与光源的距离设为0.2m、将来自光源的方向作为正面，使用光子计进行测定。

再者，上述光子通量密度是作为植物培养一般的光强度的指标采用的。在荧光灯等的白色光源中，优选为150μmol/s·m²以上。在本发明的LED光源的情况下，由于不含有以植物的光合作用的效率较差的绿色为中心的色成分，因此能够以较少的光子进行植物培养，如果为100μmol/s·m²以上则推定为优选的范围。

因此，在本实施方式的发光二极管灯10中，产生封装体内的红色发光二极管20的搭载个数比蓝色发光二极管30的搭载个数多的必要。但是，本实施方式的发光二极管灯10，可以简单地变更红色发光二极管20和蓝色发光二极管30的搭载个数，因此能够容易地提供成为所希望的上述R/B比的发光二极管灯。

然而，在以往的LED光源中，由于使用采用了AlGaAs系的发光层的红色发光二极管，因此相对于GaInN系的蓝色发光二极管，光子通量不足。因此，为了满足上述R/B＞1的关系，相对于1个蓝色发光二极管，需要6个以上的红色发光二极管，因此，存在难以在1个发光二极管灯的封装体内搭载多个LED的问题。

因此，如图10（a）和图10（b）所示，在以往的混色光源110中，在60mm见方的印刷基板111的表面上，分别分开地以20mm间隔配置炮弹型（φ5mm）的红色发光二极管灯120和蓝色发光二极管灯130从而构成。

并且，为了满足上述R/B＞1的关系，例如，如图10（a）所示，成为搭载了8个红色发光二极管灯120和1个蓝色发光二极管灯130的合计9个的单元光源。因此，存在引起灯的制作成本的上升和光源的尺寸的大型化的问题。特别是由于红色光源和蓝色光源的距离至少距离10mm以上，因此在接近作为被照射体的植物的状况下使用时，存在难以维持均匀性良好的混色（R/B）的问题。因此，以往的混色光源110，为了维持混色的均匀性，产生确保与植物的足够的距离的必要，存在不能充分发挥作为LED光源的优点的课题。

与此相对，在本实施方式的发光二极管灯10中，由于使用采用了AlGaInP系的发光层的红色二极管20，因此能够实现与GaInN系的蓝色发光二极管30大致相同程度的光子通量。因此，为了满足上述R/B＞1的关系，相对于1个蓝色发光二极管设为1个以上的红色发光二极管即可，因此能够在1个发光二极管灯的封装体内同时地搭载红色和蓝色LED。即，本实施方式的发光二极管灯10成为混色的发光二极管。

另外，根据本实施方式的发光二极管灯10，可以将在同一封装体内相邻的红色发光二极管20和蓝色发光二极管30的距离容易地设为5mm以内。因此，即使在使发光二极管灯10接近植物使用的情况下，也能够维持R/B比的均匀性。

（植物培养用照明装置）

接着，对于使用上述发光二极管灯10的照明装置的构成进行说明。

一般地，所谓照明装置，虽然未图示，但是指至少具备：形成有配线、通孔等的基板；安装在基板表面的多个发光二极管灯；和被构成为具有凹字形状的截面形状、并在凹部内侧的底部安装有发光二极管灯的反射器（reflector）或灯罩（shade）的照明装置。

另外，作为植物培养用的照明装置，可以例示如图4所示的方式的照明装置40。

照明装置40具备2个以上的上述的发光二极管灯10、和具有光取出面41a的导光板41，从而概略构成。在此，通过使用导光板41，能够扩大照射面积。更具体地讲，各发光二极管灯10在导光板41的侧面41b以成为大致等间隔的方式配置。另外，导光板41能够从光取出面41a取出从侧面41b获取的发光二极管灯10的光。再者，各发光二极管灯10能够独立地控制。

如果点亮各发光二极管灯10，则入射到导光板41的侧面41b的光从光取出面41a照射。在此，在本实施方式的照明装置40中，由于以成为大致等间隔的方式配置发光二极管灯10，因此可使光取出面41a的面内的照度大致均匀。另外，各发光二极管灯10由于如上述那样在封装体内同时搭载了红色和蓝色LED，因此，R/B比的均匀性良好。因此，根据本实施方式的照明装置40，在导光板41的光取出面41a的整体中可以维持R/B比的均匀性。

在此，作为在照明装置中的R/B比的均匀性的具体的评价方法，例如，可以通过测定在照明装置的照射面的中心位置的R/B比和在从该中心位置离开任意的距离的1个以上的位置的R/B比来比较评价。

然而，如图11所示，在使用导光板41的以往的照明装置140中，4个红色发光二极管灯120和1个蓝色发光二极管灯130在导光板41的侧面41b以大致等间隔的方式配置。但是，与本实施方式不同，各发光二极管灯不是混色，因此产生在导光板41的光取出面41a的整体中不能够维持R/B比的均匀性的问题。具体地讲，如图11所示，在导光板41的侧面41b的大致中央部分配置有蓝色发光二极管灯130，在侧面41b的上侧和下侧配置有红色发光二极管灯12，因此在点亮各发光二极管灯的情况下，在光取出面41a的上下方向的中央部分，相对于蓝色的光子通量B，红色的光子通量R不足。另一方面，在光取出面41a的上侧部分和下侧部分，相对于蓝色的光子通量B，红色的光子通量R变得过剩。

与此相对，在本实施方式的照明装置40中，如上述那样，在导光板41的光取出面41a的全体中可以维持R/B比的均匀性。

另外，在本实施方式的照明装置40中，各发光二极管灯10能够独立地控制，因此可以根据植物的生育面积控制发光二极管灯10的点亮个数。此外，也可以根据照明装置40和植物的距离来调整发光二极管灯10的光子通量。此外，本实施方式的照明装置40，通过将施加在发光二极管灯10的电流设为脉冲驱动，可以根据植物的生育状态调整发光二极管灯10的点亮时间。

如上述那样，通过使用本实施方式的照明装置40，可以一边根据植物的生育状态，组合地控制照明装置40的点亮个数、光子通量、施加电流、脉冲驱动时间中的一项以上，一边培育植物。

如以上说明那样，根据本实施方式的发光二极管灯10，峰发光波长为655nm~675nm的红色发光二极管20A、20B和峰发光波长为420nm~470nm的蓝色发光二极管30A在同一封装体内被分别搭载了1个以上。由此，能够简化点亮电路，因此可以提供高输出功率和高效率且低成本的植物培养用的光源。

另外，由于以在相同电流下的红色发光二极管20（20A、20B）的光子通量R和蓝色发光二极管30的光子通量B满足R＞B的关系构成，因此能够在维持适合于植物培养的红色和蓝色的强度比的状态下均匀地照射。

另外，根据本实施方式的植物培养用照明装置40，由于使用了植物培养用的多色发光二极管灯10，因此能够从每个发光二极管10供给最适合于植物培养的混色的光。另外，由于上述发光二极管10被大致等间隔地配置并且独立地控制，因此能够从多方向供给光的照明装置的设计变得容易。

另外，根据照明装置40，能够根据植物的生育面积调整发光二极管灯10的点亮个数，并且能够根据照明装置和植物的距离调整发光二极管灯10的光子通量，因此能够谋求低耗电化。

此外，在将对发光二极管灯10施加的电流设为脉冲驱动的照明装置40中，能够根据植物的生育状态控制发光二极管灯10的点亮时间，因此能够谋求低耗电化。

此外，根据照明装置40，使用在封装体内混色的发光二极管灯10，因此能够利用导光板41形成为均匀发光的光源。另外，发光二极管灯10能够进行多色发光，因此能够形成为将从导光板41的侧面41b获取的发光二极管灯10的光从光取出面41a取出的边缘（edge）型背光源结构的照明装置40。

根据本实施方式的植物培养方法，可以组合地控制上述照明装置40的点亮个数、光子通量、施加电流、脉冲驱动时间。由此，能够根据植物的生育状态以最佳的平衡均匀地照射蓝色和红色的光。

＜第2实施方式＞

接着，对于应用了本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，成为与第1实施方式的发光二极管灯10不同的构成。因此，对于本实施方式的发光二极管灯的构成，对于与作为第1实施方式的发光二极管灯10相同的构成部分附带相同的标记并且省略说明。

如图5（a）和图5（b）所示，本实施方式的发光二极管灯210，在装配基板211的表面搭载5个发光二极管220A、220B、220C、220D、230A从而概略构成。

在此，在第1实施方式的发光二极管灯10中搭载的3个发光二极管20A、20B、30A是电独立的，而本实施方式的发光二极管灯210，如图5（a）和图5（c）所示，4个红色发光二极管220A、220B、220C、220D和1个蓝色发光二极管230A以成为电串联的方式搭载。

具体地讲，如图5（a）所示，在装配基板211的表面设置有多个电极端子212a~212g。并且，在电极端子212b上装有红色发光二极管220A，在电极端子212c上装有蓝色发光二极管230A，在电极端子212d上装有红色发光二极管220B，在电极端子212e上装有红色发光二极管220C，在电极端子212f上装有红色发光二极管220D。另外，电极端子212a与设置在装配基板211的一端侧的正极电极213电连接。此外，电极端子212g与设置在装配基板211的另一端侧的负极电极214电连接。

电极端子212a和红色发光二极管220A的p型欧姆电极（省略图示）通过金线215a连接。红色发光二极管220A的n型欧姆电极和电极端子212b通过金线215b连接。

电极端子212b和蓝色发光二极管230A的正极电极（省略图示）通过金线215c连接。蓝色发光二极管230A的负极电极和电极端子212c通过金线215d连接。

电极端子212c和红色发光二极管220B的p型欧姆电极（省略图示）通过金线215e连接。红色发光二极管220B的n型欧姆电极和电极端子212d通过金线215f连接。

电极端子212d和红色发光二极管220C的p型欧姆电极（省略图示）通过金线215g连接。红色发光二极管220C的n型欧姆电极和电极端子212e通过金线215h连接。

电极端子212e和电极端子212f通过金线215i连接。

电极端子212f和红色发光二极管220D的p型欧姆电极（省略图示）通过金线j连接。红色发光二极管220D的n型欧姆电极和电极端子212g通过金线215k连接。

根据本实施方式的发光二极管灯210，通过在正极电极213和负极电极214之间施加正向的电压，以成为电串联的方式搭载了的4个红色发光二极管220A、220B、220C、220D和1个蓝色发光二极管230A可以全部点亮。另一方面，当在正极电极213和负极电极214之间施加反向的电压的情况下，发光二极管灯210不会点亮。

＜第3实施方式＞

接着，对于应用了本发明的第3实施方式进行说明。在本实施方式中，成为与第1和第2实施方式的发光二极管灯10、210不同的构成。因此，对于本实施方式的发光二极管灯的构成，对于与作为第1和第2实施方式的发光二极管灯10、210相同的构成部分附带相同标记并且省略说明。

如图6（a）和图6（b）所示，本实施方式的发光二极管灯310，在装配基板311的表面搭载5个发光二极管320A、320B、320C、330A、330B从而概略构成。

在此，第1和第2实施方式的发光二极管灯10、210通过直流电源进行驱动，而本实施方式的发光二极管灯310如图6（a）和图6（c）所示，可以通过交流电源进行驱动。

具体地讲，如图6（a）所示，在装配基板311的表面设置有多个电极端子312a~312g。并且，在电极端子312b上装有蓝色发光二极管330A，在电极端子312c上装有红色发光二极管320B，在电极端子312d上装有红色发光二极管320A，在电极端子312e上装有红色发光二极管320C，在电极端子212f上装有蓝色发光二极管330B。另外，电极端子312a与设置在装配基板311的一端侧的电极313电连接。此外，电极端子312g与设置在装配基板311的另一端侧的电极314电连接。

在本实施方式的发光二极管灯310中，电极端子312a和红色发光二极管320A的p型欧姆电极（省略图示）通过金线315a连接。红色发光二极管320A的n型欧姆电极和电极端子312d通过金线315b连接。

电极端子312d和红色发光二极管320B的p型欧姆电极通过金线315c连接。红色发光二极管320B的n型欧姆电极和电极端子312c通过金线315d连接。

电极端子312c和红色发光二极管320C的p型欧姆电极通过金线315e连接。红色发光二极管320C的n型欧姆电极和电极端子312g通过金线315f连接。

另外，在本实施方式的发光二极管灯310中，电极端子312g和蓝色发光二极管330B的正极电极（省略图示）通过金线315g连接。蓝色发光二极管330B的负极电极和电极端子312f通过金线315h连接。

电极端子312f和蓝色发光二极管330A的正极电极通过金线315i连接。蓝色发光二极管330A的负极电极和电极端子312a通过金线j连接。

这样，本实施方式的发光二极管灯310，3个红色发光二极管320A、320B、320C串联地电连接，在对电极313施加正电压、对电极314施加负电压的情况下点亮。

同时，本实施方式的发光二极管灯310，2个蓝色发光二极管330A、330B串联地电连接，在对电极314施加正电压、对电极313施加负电压的情况下，即流通与红色发光二极管点亮时反向的电流的情况下点亮。

然而，发光二极管通常即使利用直流电源进行驱动，耗电也比别的光源小，在利用交流电源进行驱动时，可以削减从交流转换到直流的损耗。另外，在植物培养用的照明中，采用光的化学反应耗费时间，因此也有在照射光时与连续照射相比，脉冲照射反应效率良好的报道。因此，采用光的强度以短时间变化的交流电源的驱动，节能化的效果大。

但是，在以往的混色光源（例如，图10所示的混色光源110）中，存在电路、配线变得复杂的问题。

与此相对，根据本实施方式的发光二极管灯310，将红色发光二极管320和蓝色发光二极管330设于同一封装体，分别反向地配线，由此可以容易地对应于交流驱动。

＜第4实施方式＞

接着，对于应用了本发明的第4实施方式进行说明。在本实施方式中，成为与第3实施方式的发光二极管灯310不同的构成。因此，对于本实施方式的发光二极管灯的构成，对于与作为第3实施方式的发光二极管灯310相同的构成部分附带相同标记并且省略说明。

如图7（a）和图7（b）所示，本实施方式的发光二极管灯410，在装配基板411的表面搭载4个发光二极管420A、420B、420C、430A从而概略构成。

在此，第3实施方式的发光二极管灯310，红色和蓝色发光二极管分别串联地连接并通过交流电源进行驱动，而本实施方式的发光二极管灯410，如图7（a）所示，全部的红色发光二极管并联地连接并可以通过交流电源进行驱动。如果将4个端子连接于不同电路，则能够独立地控制蓝色、红色。

具体地讲，如图7（a）所示，装配基板411的表面设置有4个电极端子412a~412d。并且，在各电极端子上分别装有发光二极管。即，在电极端子412a上装有红色发光二极管420A，在电极端子412b上装有蓝色发光二极管420A，在电极端子412c上装有红色发光二极管420B、在电极端412d上装有红色发光二极管420C。另外，在装配基板411的一端侧设置有电极413A和电极413B，在电极413A上电连接电极端子412a，在电极413B上电连接电极端子412b。此外，在装配基板411的另一端侧设置有电极414A和414B，在电极414A上电连接电极端子414c，在电极414B上电连接电极端子414d。

在本实施方式的发光二极管灯410中，电极端子412c和红色发光二极管420A的p型欧姆电极（省略图示）通过金线415a连接。红色发光二极管420A的n型欧姆电极和电极端子412a通过金线415b连接。

电极端子412c和红色发光二极管420B的p型欧姆电极通过金线415c连接。红色发光二极管420B的n型欧姆电极和电极端子412a通过金线415d连接。

电极端子412c和红色发光二极管420C的p型欧姆电极通过金线415e连接。红色发光二极管420C的n型欧姆电极和电极端子412a通过金线415f连接。

另外，在本实施方式的发光二极管灯410中，电极端子412b和蓝色发光二极管430A的正极电极（省略图示）通过金线315g连接。蓝色发光二极管430A的负极电极和电极端子412d通过金线415h连接。

这样，本实施方式的发光二极管灯410，4个发光二极管420A、420B、420C、430A并联地电连接。因此，发光二极管灯410，在对电极413A和电极413B施加正电压的情况下，仅蓝色发光二极管430A点亮。与此相对，在对电极414A和电极414B施加正电压的情况下，仅红色发光二极管420A、420B、420C点亮。

根据本实施方式的发光二极管灯410，与第3实施方式的发光二极管灯310同样地能够通过交流驱动和脉冲驱动来节能化，并且通过独立地连接各发光二极管可以谋求高辉度化。

＜第5实施方式＞

接着，对于应用了本发明的第5实施方式进行说明。在本实施方式中，成为与第1~4实施方式的发光二极管灯不同的构成。因此，对于本实施方式的发光二极管灯的构成，对于与作为第1~4实施方式的发光二极管灯相同的构成部分附带相同标记并且省略说明。

如图8所示，本实施方式的发光二极管灯510，在装配基板511的表面搭载3个发光二极管520A、520B、530A从而概略构成。

在此，在第2~第4实施方式的发光二极管灯中，一对电极隔着装配基板对向配置地设置，而本实施方式的发光二极管灯510，如图8所示，一对电极513、514在装配基板511的任意的一端侧排列设置。

具体地讲，如图8所示，装配基板511的表面设置有4个电极端子512a～512d。并且，在电极端子512b上装有红色发光二极管520A，在电极端子512c上装有蓝色发光二极管530A，在电极端子512d上装有红色发光二极管520B。另外，在装配基板511的一端侧设置有正极电极513和负极电极514。在正极电极513上电连接电极端子512a，在负极电极514上电连接电极端子512d。

在本实施方式的发光二极管灯510中，电极端子512a和红色发光二极管520A的p型欧姆电极（省略图示）通过金线515a连接。红色发光二极管520A的n型欧姆电极和电极端子512b通过金线515b连接。

电极端子512b和蓝色发光二极管530A的正极电极通过金线515c连接。蓝色发光二极管530A的负极电极和电极端子512c通过金线515d连接。

电极端子512c和红色发光二极管520B的p型欧姆电极通过金线515e连接。红色发光二极管520B的n型欧姆电极和电极端子512d通过金线515f连接。

这样，本实施方式的发光二极管灯510，3个发光二极管520A、520B、530A串联地电连接。因此，发光二极管灯510，在对正极电极513施加正电压的情况下，全部的发光二极管520A、520B、530A点亮。

根据本实施方式的发光二极管灯510，一对电极513、514在装配基板511的任意的一端侧排列设置，因此，可以很好地用于例如如图4所示的方式的照明装置40那样的侧面发光（side view）型（边缘型）的背光源。

＜第6实施方式＞

接着，对于应用了本发明的第6实施方式进行说明。在本实施方式中，成为与第5实施方式的发光二极管灯不同的构成。因此，对于本实施方式的发光二极管灯的构成，对于与作为第5实施方式的发光二极管灯相同的构成部分附带相同标记并且省略说明。

如图9所示，本实施方式的发光二极管灯610，在装配基板611的表面搭载3个发光二极管620A、620B、630A从而概略构成。

在此，在第5实施方式的发光二极管灯510中，3个发光二极管520A、520B、530A串联地电连接，而本实施方式的发光二极管灯610，如图9所示，3个发光二极管620A、620B、630A独立（并联）地电连接。

具体地讲，如图9所示，装配基板611的表面设置有4个电极端子612a~612d。并且，在电极端子612a上装有红色发光二极管620A，在电极端子612b上装有蓝色发光二极管620A，在电极端子612c上装有红色发光二极管620B。另外，在装配基板611的一端侧设置有3个正极电极613A~613C和负极电极614。在正极电极613A上电连接电极端子612a，在正极电极613B上电连接电极端子612b，在正极电极613C上电连接电极端子612c，在负极电极614上电连接电极端子612d。

在本实施方式的发光二极管灯610中，电极端子612a和红色发光二极管620A的p型欧姆电极（省略图示）通过金线615a连接。红色发光二极管620A的n型欧姆电极和电极端子612d通过金线615b连接。

电极端子612b和蓝色发光二极管630A的正极电极通过金线615c连接。蓝色发光二极管630A的负极电极和电极端子612d通过金线615d连接。

电极端子612c和红色发光二极管620B的p型欧姆电极通过金线615e连接。红色发光二极管620B的n型欧姆电极和电极端子612d通过金线615f连接。

这样，本实施方式的发光二极管灯610，3个发光二极管620A、620B、630A独立（并联）地电连接。因此，发光二极管灯610，在对正极电极613A~613C施加正电压的情况下，全部的发光二极管620A、620B、630A点亮。

根据本实施方式的发光二极管灯610，电极613A~613C和电极614在装配基板611的任意一端排列设置，因此，与第5实施方式的发光二极管灯510同样地可以很好地用于侧面发光型（边缘型）的背光源。另外，各发光二极管620A、620B、630A独立（并联）地连接，因此可以提高各发光二极管620A、620B、630A的辉度。

实施例

以下，使用实施例具体地说明本发明的效果。再者，本发明并不限定于这些实施例。

在本实施例中，具体地说明制作了本发明涉及的多色发光二极管灯和植物培养用照明装置的例子。另外，本实施例中制作的发光二极管是具有AlGaInP发光部的红色发光二极管和具有GaN发光部的蓝色发光二极管。

（实施例1）

使用实施方式的发光二极管芯片，制作图1所示的发光二极管灯，评价了光子通量[μmol·s^-1]等的光学特性。

图1是表示发光元件封装体的构成的一例的图。搭载了2个（20A、20B）图2中记载的红色发光二极管芯片、1个图3中记载的蓝色（30A）发光二极管。封装体10的尺寸约为3.5mm×2.8mm、厚度为1.8mm。红色发光二极管芯片具有贴附了GaP基板的AlGaInP发光层，峰波长为660nm。蓝色发光二极管芯片是在蓝宝石基板上生长的InGaN发光层，以波长450nm发光。

该封装体10，在形成为平面状的开口部形成有凹部的树脂容器之中，具备搭载于搭载部（金属）的3个芯片20A、20B、30A。

在树脂容器的侧面具有6个引线端子（无图）。由此，可以独立地点亮各发光二极管。引线端子与搭载部连接。容器部是通过将含有反射率高的白色颜料的热塑性树脂（在以下的说明中称为白色树脂）注射成型来形成。

另外，白色树脂选定充分考虑了耐热性的材质，使得其能够应对回流焊等的施加温度的工序。作为成为基材的树脂，使用PPA（聚邻苯二甲酰胺；polyphthalamide）。

通过从设置在树脂容器的凹部立起的壁面，将从发光二极管芯片发出的光聚光为半值角30度。

半导体发光元件芯片20A、20B、30A，在搭载部用由硅树脂构成的芯片接合剂粘结并固定。此时，芯片间隔约为0.5mm。

并且，发光元件封装体10如图1（a）所示，利用接合线15连接发光二极管芯片的各电极和各端子部。

在此，搭载部是具有0.4mm左右的厚度的金属板，以铜合金等的金属为基体，在其表面实施镀银，由此提高反射率。即，搭载部由热传导性、反射优异的金属构成。

封装体是以埋住凹部的方式利用透明的硅树脂封装，制作了植物培养用灯。

光子通量，在对3个芯片各流通20mA时，收集从该灯取出的光进行实际测量。红色（峰波长＝660nm）的光子通量为0.177[μmol·s^-1]、蓝色（峰波长＝450nm）的光子通量为0.065[μmol·s^-1]。R（红）和B（蓝）的比约为2.7。

（实施例2）

与实施例1的不同点是使用上下通电型的发光二极管芯片，制作如图8所示的侧面发光型的发光二极管灯，评价光子通量[μmol·s^-1]。

红色发光二极管芯片是公知的基板贴附型的发射结构。使用在含有660nm的AlGaInP发光层的外延层贴附了具有银合金的金属反射层的硅基板的结构的芯片。该芯片在上表面和背面（硅基板）具有电极。（图略）

另一方面，蓝色发光二极管芯片，使用具有在公知的n型的SiC基板上外延生长的450nm的InGaN发光层的结构的元件。该芯片是在上表面和背面（SiC基板）具有电极的在上下通电的结构。封装体的材质、搭载部的金属材料与实施例1相同，但形状是如图8所示的形状，串联地搭载3个芯片。封装体的尺寸是3mm×1.4mm，厚度为0.8mm。

发光元件芯片，在搭载部用作为导电性的粘结剂的银膏构成的芯片接合剂固定，背面电极和搭载部电连接。此时，芯片间隔约为0.4mm。

并且，发光元件封装体510如图8所示，配置了红和蓝的芯片。利用接合线515连接发光二极管芯片的表面电极和各端子部。红色的表面电极是n型、蓝色的表面电极是p型，因此考虑极性将3个芯片串联地配线。

在此，搭载部是具有0.4mm左右的厚度的金属板，以铜合金等的金属为基体，对其表面实施镀银，由此提高反射率。即，搭载部由热传导性、反射优异的金属构成。

光子通量，在对3个芯片各流通20mA时，收集从该灯取出的光进行实际测量。红色（峰波长＝660nm）的光子通量为0.13[μmol·s^-1]、蓝色（峰波长＝450nm）的光子通量为0.062[μmol·s^-1]。R（红）和B（蓝）的比约为2.1。

（实施例3）

使用图1所示的发光二极管灯（半值角30度），制作植物培养用的小型照明面板，评价了光子通量[μmol·s^-1]和混色的均匀性的光学特性。

照明面板，在与图10所示的灯的位置相同的位置，通过钎焊固定了在同一封装体中搭载了2个红色LED和1个蓝色LED的灯。

面板的尺寸为12cm的正方形、灯的间隔为4cm，在距面板的端部2cm的位置配置了9个角形（corner）灯。

并且，对上述灯的3个的LED流通20mA，评价在植物培养的面板的下方向20cm的位置的光学特性、即光子通量密度和混色的均匀性。

再者，光子通量，在对各LED流通20mA时，收集从1个灯取出的光进行实际测量。红色的光子通量为0.177[μmol·s^-1]、蓝色的光子通量为0.065[μmol·s^-1]。R和B的比约为2.7。在LED为各1个时，R和B的比约为1.35。

另外，照明面板的混色的均匀性，是比较在距离面板20cm的面中的面板中心C（0，0）和距中心沿X方向为3cm、沿Y方向为3cm的位置A（3，3）的两点光子通量密度。将结果示于表1。

此时，投入电力为1.26W。

（实施例4）

使用图8所示的发光二极管灯（半值角30度），制作植物培养用的边缘型的小型照明面板，评价了光子通量[μmol·s^-1]和混色的均匀性的光学特性。

照明面板，在与图4所示的灯的位置相同的位置，利用钎焊固定了在同一封装体中搭载了2个红色LED和1个蓝色LED的灯。

光子通量，在对各LED流通20mA时，收集从1个灯取出的光进行实际测量。红色的光子通量为0.195[μmol·s^-1]、蓝色的光子通量为0.072[μmol·s^-1]。R和B的比约为2.7。在LED为各1个时，R和B的比约为1.35。

面板的尺寸为12cm的正方形、灯的间隔为2cm，在距面板的端部2cm的位置配置了5个。

考虑灯的搭载个数，对各LED流通36mA，评价在植物培养的面板的下方向20cm的位置的光学特性。将结果示于表1。

此时，投入电力为1.37W。

（比较例1）

在面板中心配置蓝色的5φ的炮弹型灯（半值角：30度），在蓝色灯的周边配置了8个半值角为15度的红色灯。在此，红色LED是以往的AlGaAs发光层的LED。

面板的尺寸为6cm的正方形、灯的间隔为2cm，在距面板的端部1cm的位置配置了角形的灯。接合4枚该6cm见方的面板，制作了12cm的小型照明面板。

并且，对4个蓝色LED、32个红色LED的各LED流通40mA，评价在植物培养的面板的下方20cm的位置的光学特性。将结果示于表1。

此时，投入电力为3.35W。

如表1所示，相对于比较例1的照明面板，实施例3和实施例4的照明面板，比较了照明面板的照射区域的中心位置C点和从该中心位置离开的A点的结果，确认了光子通量密度的红色·蓝色的比（R/B比）是均匀的。

具体地讲，比较例1的照明面板，在照射区域的中心位置的R/B比为3.6，与此相对，在从该中心位置离开的A点的R/B比为2.6，确认了在照明面板的照射面内的混色的均匀性低。

与此相对，在实施例3和实施例4的照明面板中，在照射区域的中心位置的R/B比和在从中心位置离开A点的R/B比为相同的值，确认了混色的均匀性高。

另外，本发明相对于比较例，投入电力较小，证实了其为节能照明。产业上的利用可能性

本发明的发光二极管灯和照明装置可以作为特别是植物培养用途的光源使用。

附图标记说明

10...发光二极管灯（植物培养用的多色发光二极管灯）；11...装配（mount）基板；12...n电极端子；13...p电极端子；14...反射壁；15...金线；16...封装材料；20...红色发光二极管（第1发光二极管）；21...化合物半导体层；22...功能性基板；23...n型欧姆电极；24...p型欧姆电极；25...发光部；25A...下部覆盖层；25B...发光层；25C...上部覆盖层；26...电流扩散层；27...连接层；30...蓝色发光二极管（第2发光二极管）；31...基板；32...n型半导体层；33...发光层；34...p型半导体层；35...半导体层；36...正极；37...负极；38...连接层；40...照明装置（植物培养用照明装置）；41...导光板；41a...光取出面；41b...侧面。

Claims

1.一种植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，具备：

第1发光二极管，其具有pn结型的发光部，所述pn结型的发光部含有峰发光波长为655nm~675nm的由组成式（Al_XGa_1-X）_YIn_1-YP构成的发光层，其中0≤X≤0.1、0＜Y≤1；和

第2发光二极管，其具有峰发光波长为420nm~470nm的组成式Ga_XIn_1-XN的发光层，其中0≤X≤1，

1个以上的所述第1发光二极管和1个以上的所述第2发光二极管被搭载于同一封装体内，

在相同电流下，搭载于所述多色发光二极管灯的所述1个以上的第1发光二极管的光子通量R[μmol·s^-1]和所述1个以上的第2发光二极管的光子通量B[μmol·s^-1]满足R＞B的关系。

2.根据权利要求1所述的植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，所述第1发光二极管的搭载个数比所述第2发光二极管的搭载个数多。

3.根据权利要求1或2所述的植物培养用的多色发光二极管灯，其特征在于，相邻的所述第1发光二极管和所述第2发光二极管的距离为10mm以内。

4.一种植物培养用照明装置，其特征在于，具备两个以上的权利要求1~3的任一项所述的植物培养用的多色发光二极管灯，

所述植物培养用的多色发光二极管灯被大致等间隔地配置，并且能够独立地控制。

5.根据权利要求4所述的植物培养用照明装置，其特征在于，能够根据植物的生育面积控制所述植物培养用的多色发光二极管灯的点亮个数。

6.根据权利要求4或5所述的植物培养用照明装置，其特征在于，能够根据所述发光二极管灯和植物的距离调整所述植物培养用的多色发光二极管灯的光子通量。

7.根据权利要求4~6的任一项所述的植物培养用照明装置，其特征在于，对所述植物培养用的多色发光二极管灯施加的电流为脉冲驱动，

能够根据植物的生育状态调整所述植物培养用的多色发光二极管灯的点亮时间。

8.根据权利要求4~7的任一项所述的植物培养用照明装置，其特征在于，具备具有光取出面的导光板，能够从所述光取出面取出从所述导光板的侧面获取的所述植物培养用的多色发光二极管灯的光。

9.一种植物培养方法，其特征在于，根据植物的生育状态，组合地控制权利要求4~8的任一项所述的植物培养用照明装置的点亮个数、光子通量、施加电流、脉冲驱动时间中的一项以上。