LED 照明技術

一〃LED 植物光合燈設計理念

1. 鎖定植物光合作用之生理幅射能波長範圍

選用匹配的發光二極體晶片，葉綠素的生理波長在 600～700nm 與 400～

500nm 兩區段間，類胡蘿蔔素在 390～500nm 間，海藻素分為藻紅素的 450～

600nm 與藻藍素 500～700nm 等，因為光合色素本身為有機螢光物質，考慮量子 轉換效率，不採用「LED 激發無機螢光粉後、再利用該波長激發植物體內螢光 物質」的模式，而使用配置各生理波長的「LED 晶片直接激發植物有機螢光物」

的模式(陳金男，2005)。

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2. 釐定植物光合生理系統中變數的主從關係

根據系統分類學、組織學及考古證據上 C3、C4或 CAM 等光合作用系統均 從 C3 演化的結果，引用 Emerson 效應的光化學系統模型，透過確立葉綠素 a、

葉綠素 b、類胡蘿蔔素及海藻素等光合酵素之間的系統運作關係，及光合作用中 心 RC 葉綠素 a₁為光捕捉中心的學理基礎，微調各式 LED 晶片功率、配比及測 試驗證的結果，形成以 650~700nm 為核心的系統光能組合(陳金男，2005)。

3 確認光能量值與光質、光強之間的關聯性

研究光合生長燈的組成，不該誤用光質、功率各異的 LED 顆粒數為能量單 位，亦如太陽光之紅藍組成為『55:8』的光量子數比例表示之々回歸植物生理及 光電子理論層面，實驗分析已知植物在太陽與 LED 照射下的虛表光合作用（AP）

產出 CO2 差異，確認所對應光能量值與光質、光強之間的關聯性，以尋求現階 段合理成本量產的最佳化晶片組合(陳金男，2005)。

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4. 嚴謹的科學實驗方法與研究設施

變動光源強度可獲植物光合作用曲線而得『光補償點』或『光飽和點』，為 滿足光補償點的植物生理照度，驅動植物光合色素及符合植物工廠的規模經濟需 求，經過實驗室儀器與田野實驗的結果，本產品主張使用大功率取代傳統小功率 的 LED 封裝方式，以滿足植物光合作用所需的光量子效率強度(陳金男，2005)。

5. 運用既有材料、結構、封裝等專利優勢與一次混光效果

針對學術期刊的研究報導，LAMP 及單晶等型式組合的缺點為混光不均，承 受異常光斑的植物生長不穩且效率不彰，多次光學又有效率遞減的弊端，故以一 次光學多晶封裝為設計主軸。雖然 LED 多晶封裝其中心晶片會有熱效應問題，

但考量植物生理特性如光化學反應中心系統（RC）與 LED 壽命的主從關係，權 衡調整中心藍光晶片為直導熱結構及陣列 3×3 組合的長時間實驗結果，熱傳效率 遠高於動輒數百顆或更多陣列及使用間接熱導晶片與基板的傳統業者(陳金男，

2005)。

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6. 操作便利和安全穩定的電子控制設計

電源控制係由九顆 LED 晶片在矽晶座內串聯，之於各種不同植物生理需求 搭配各式光源晶片，並以定電流串聯方式解決不同電壓晶片的電源控制問題。 高 熱傳導性能的矽晶封裝載體內，搭配穩壓過載保護的安全裝置，而且燈具防水等 級超越 IP-66 規範以上，各類天候環境的適應佳(陳金男，2005)。