CN101122437B - 一种具有光照保鲜功能的冰箱及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有光照保鲜功能的冰箱，涉及冰箱技术领域，克服现有技术中不能实现果蔬生长保鲜的缺陷。其主要特征是在冰箱冷藏保鲜室的果蔬室内安装有光发射装置，该装置能够发出波长及光强随时间变化的光波，波长变化范围在300纳米～800纳米之间，光强变化模拟太阳光的变化规律。所述发光装置包含电源单元、控制单元、电缆和光源单元；所述光源采用特制4管脚发光二极管发出波长可变换的光波，将5种对果蔬生长有益的光波进行合成，制成合成光的光源；所述光源由控制单元控制按顺序变换发光波长及强度。本发明可为放入冰箱的果蔬增加模拟太阳光的光照效果，达到果蔬进行光合作用所需的条件，避免果蔬的营养流失，实现果蔬生长保鲜。

Description

一种具有光照保鲜功能的冰箱及其实现方法

技术领域

本发明涉及冰箱技术领域，尤其是涉及一种具有光照保鲜功能的冰箱及实现光照保鲜的方法。

背景技术

目前比较成熟的冰箱保鲜技术主要有分区保鲜技术、系统温控保鲜技术和压缩机驱动温控保鲜技术。

分区保鲜技术是指按照不同食品的适宜保鲜温度，对所述食品进行分段式保鲜，同时也可在一定程度上抑制不同食物之间气味的影响。目前，分区保鲜技术已经非常成熟，市场上已推出了具有三温区保鲜、四温区保鲜甚至更多温区的冰箱。

系统温控保鲜技术主要是通过对冰箱制冷管路系统的优化突破实现低温控制和温差上下波动的减小。该技术经历了从机械温控技术到电脑温控技术，从单循环制冷温控技术到双循环、多循环温控技术，从直冷温控技术到直冷、风冷混合温控技术的发展过程，目前也已处于比较成熟的技术阶段。

而压缩机驱动温控保鲜技术则从定频压缩机驱动发展到直流变频压缩机驱动再到矢量变频压缩机驱动，基于冰箱制冷保鲜的驱动核心的技术升级带来了保鲜效果的大幅度飞跃。尤其是近年来兴起的矢量变频冰箱因其在长效保鲜、静音、节能方面的明显优势而成为目前冰箱保鲜技术领域中先进技术的代表。

上述已有的冰箱保鲜技术基本上都是基于如下的食品保鲜理念发展起来的，即食品保鲜有三个最核心的条件：食品在一个不冻的范围内保持低温，可以抑制蛋白质的变性、油质的氧化、微生物的增殖；温度要保持恒定，可以抑制水果类呼吸量的增加和维生素的减少、鱼和肉的自我消化分 解酶、细菌的增殖；湿度要高，可以抑制水分的蒸发。该理念将保鲜重点设定在抗菌杀菌和延长保存时间上面，认为满足前述的三点核心条件，才能达到实质性的保鲜。

然而基于上述技术制成的保鲜冰箱，只是单纯地依靠对温度及湿度的调控，力求把微生物增殖、果蔬自身的呼吸作用以及水分蒸发对食物新鲜程度的损害降至最低，却不能从根本上消除果蔬呼吸作用所造成的水分及营养成分的流失，果蔬在冰箱的暗室中无法进行光合作用，因而无法实现果蔬的生长保鲜。

除上述三类较成熟的技术外，现有的技术中还包含有诸如磁化空气、紫外灯除菌、气体分离膜装置等实现冰箱保鲜的装置和方法，但这些装置和方法同样是基于抑制蛋白质的变性、油质的氧化、微生物的增殖、水分的流失等前述食物保鲜的理念，无法实现果蔬的生长保鲜。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种具有光照保鲜功能的冰箱，以克服现有技术中不能实现果蔬生长保鲜的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供一种具有光照保鲜功能的冰箱，在所述冰箱内部安装有光发射装置，所述光发射装置能够发出不同波长及强度的光波。

所述光发射装置发出光波的波长随时间变化，范围在300纳米～800纳米之间，包含太阳光中的5种波长：

波长为750纳米～800纳米，橙色光，促进果蔬种子的生长；

波长为560纳米～600纳米，黄色光，促进果蔬果实的生长；

波长为480纳米～500纳米，绿色光，促进果蔬叶子的生长；

波长为460纳米～480纳米，青色光，促进果蔬茎部的生长；

波长为300纳米～350纳米，蓝色光，促进果蔬根部的生长。

按照本发明的另一个方面，所述光发射装置发出光波的光强随时间变化，加强所述光波对果蔬光合作用的促进能力。

按照本发明的再一个方面，所述光发射装置安装于冰箱冷藏保鲜室的果蔬室内。

按照本发明的再一个方面，所述光发射装置包括电源单元、控制单元、 电缆和光源单元，其中：

电源单元为所述控制单元和所述光源单元供电；

控制单元通过所述电缆与所述光源单元连接，用来控制所述光源单元发出光波的波长及强度。

按照本发明的再一个方面，所述光源单元采用发光二极管作为发光体。

按照本发明的再一个方面，所述发光二极管具有4个管脚，切换不同管脚与所述电源单元连接，所述发光二极管发出不同波长的光波。

本发明还提供一种实现光照保鲜的方法，包括如下两个过程：

光波波长控制过程，控制光源单元发出不同波长的光波；

光波强度控制过程，控制光源单元发出不同强度的光波；

所述波长控制过程与光波强度控制过程各自独立；

所述控制光源单元发出不同波长的光波的波长随时间变化，范围在300纳米～800纳米之间，包含太阳光中的5种波长：

波长为750纳米～800纳米，橙色光，促进果蔬种子的生长；

波长为560纳米～600纳米，黄色光，促进果蔬果实的生长；

波长为480纳米～500纳米，绿色光，促进果蔬叶子的生长；

波长为460纳米～480纳米，青色光，促进果蔬茎部的生长；

波长为300纳米～350纳米，蓝色光，促进果蔬根部的生长。

按照本发明的一个方面，光波波长控制过程具体为：通过控制所述光源单元与电源单元的电气连接方式，使所述光源单元发出不同波长的光波。

按照本发明的另一个方面，光波强度控制过程具体为：通过控制流经所述光源单元的电流强度，使所述光源单元发出不同强度的光波。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明将太阳光中波长不同的5种对果蔬生长有促进作用的光波进行合成，为放入冰箱的蔬菜增加的光照效果，该复合光波的照射作用可以促进保鲜室中的果蔬继续进行光合作用并继续成长；本发明还模拟太阳光随时间调整光波强度，可以增强上述复合光波对果蔬光合作用的促进效果。据国家生物医学分析中心检测，存放七天后，在海尔光波增鲜冰箱中的蔬菜营养比一般冰箱中的增加30％以上。综上所述，本发明能够增加果蔬中叶绿素及维生素的含量，避免果蔬的营养流失，实现果蔬的生长保鲜。

附图说明

图1是本发明一种光发射装置的结构图；

图2是本发明一种光发射装置的一个实施例的电路图；

图3是本发明光发射装置所发光波的光强随时间变化的关系图。

具体实施方式

本发明的一种光发射装置的结构如图1所示。参照图1，所述光发射装置包括电源单元11、控制单元12、电缆13和光源单元14：

电源单元11与控制单元12连接，将220V交流电源转换为直流电源，为控制单元12和光源单元14供电；

控制单元12通过预先埋设在冰箱保温层内部的电缆13连接到光源单元14上，控制光源单元14所发光波的波长及强度。

以下结合本发明具体实施例对本发明进行详细描述：

本发明的一个实施例的电路图如图2所示，包括：

控制芯片S3F9498-32，用于实现图1所述的控制单元和电源单元；

时钟电路单元，包括图2中的R10、R11、C1、C2和XT1，与控制芯片S3F9498-32相连，在初始上电时用于启动整个装置，启动后用于提供实现波长和光强控制所需的时钟计时；

光源单元，包括发光二极管LED，二极管保护电路单元和三极管开关电路单元，整个光源单元与控制芯片S3F9498-32相连。

以下对光源单元进行进一步说明：

发光二极管LED是具有4个管脚(pin)的特制LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯。普通LED灯只有正负两个管脚，按照正负极的方向通以电流就可以发出某一固定波段的光；发光二极管LED具有四个管脚A、B、C、D，其中，管脚D是公共端，是发光二极管LED的负极，管脚A、B、C是发光二极管LED的正极，可以分别通过三极管开关电路单元与直流电源VCC连通。

二极管保护电路单元，包括二极管D1、D2、D3，该电路单元连接发光二极管LED的正负管脚，防止发光二极管LED的负极管脚D的电压高于正极管脚A、B、C的电压，避免反向电压对发光二极管LED造成损坏。

三极管开关电路单元，包括三极管P1、P2、P3及其附属电阻，该电路单元连接直流电源与发光二极管LED的正极管脚，每个三极管的基极与控制芯片S3F9498-32的一个输出管脚相连，用以控制该路开关电路的通断。

本实施例实现光波波长控制过程的方法具体如下：

控制芯片S3F9498-32按照预定程序，以固定周期轮流切换其与三极管开关电路单元相连的三个管脚输出电平的高低，从而切换发光二极管LED与直流电源VCC之间连通的管脚。

当以管脚A、B、C中任意一个或两个组合起来作为正极与直流电源VCC连通时，发光二极管LED可相应地发出不同波长的光，流经发光二极管LED的电流方向与发光二极管LED所发光波波长的具体对应关系如下：

A→D：波长为300纳米～350纳米，蓝色光，主要用于促进果蔬种子生长；

B→D：波长为460纳米～480纳米，青色光，主要用于促进果蔬果实生长；

A+B→D：波长为480纳米～500纳米，绿色光，主要用于促进果蔬叶子生长；

C→D：波长为560纳米～600纳米，黄色光，主要用于促进果蔬茎部生长；

B+C→D：波长为750纳米～800纳米，橙色光，主要用于促进果蔬根部生长。

本实施例中采用的波长控制方案如下：

由控制芯片S3F9498-32调配，电流依次按照B+C→D、C→D、A+B→D、B→D、A→D的路径流经发光二极管LED，即波长变换顺序为橙、黄、绿、青、蓝，其中，每个波段的光线亮0.5秒钟左右，依次循环。

本发明滤除了太阳光中低于300纳米的紫外线光和波长大于800纳米的红外线光，将上述5种对果蔬生长有益的光波进行合成。其中，波长比590nm短的光适于促进果蔬发芽、生长枝叶，波长比590nm长的光适于促进果蔬开花、果实成熟。本发明通过切换控制，随时间变换发射不同波长的光波，可以综合促进果蔬各个部分的光合作用。

本发明实现光波光强控制过程的方法具体如下：

控制芯片S3F9498-32按照预定程序，以固定周期变化其与三极管开关电 路单元相连的三个管脚中输出电流的大小，控制流经发光二极管LED的电流强度，使发光二极管LED对应发出不同强度的光。

自然界中太阳光的强度随时间变化，本发明经实验验证，光强有变化的复合光波对果蔬光合作用的促进效果更加显著。

本实施例中采用的光强控制方案如图3所示：

图3给出了发光二极管LED在一个完整周期内光强随时间变化的关系，横轴为时间轴，纵轴数据表示对应时刻的光强值。该变化关系以模拟太阳光光强变化的方式得出，通过光强对比测试调整参数得到最佳方案，发光二极管LED所发光波的强度按照该变化关系以90秒为周期循环变化。

需要说明的是，图2为本发明初次通电的第一个周期内光强随时间变化的关系，因此在初始阶段存在一小段光强为零的时段，而在持续通电的情况下，后续的循环周期里将不再出现光强为零的时刻。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围。故凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及精神所为均是等同变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围之内。

Claims (9)

1.一种具有光照保鲜功能的冰箱，其特征在于，在冰箱内部安装有光发射装置，所述光发射装置发出不同波长及强度的光波；

所述光发射装置发出光波的波长随时间变化，范围在300纳米～800纳米之间，包含太阳光中的5种波长：

波长为750纳米～800纳米，橙色光，促进果蔬种子的生长；

波长为560纳米～600纳米，黄色光，促进果蔬果实的生长；

波长为480纳米～500纳米，绿色光，促进果蔬叶子的生长；

波长为460纳米～480纳米，青色光，促进果蔬茎部的生长；

波长为300纳米～350纳米，蓝色光，促进果蔬根部的生长。

2.如权利要求1所述具有光照保鲜功能的冰箱，其特征在于，所述光发射装置发出光波的光强随时间变化，加强所述光波对果蔬光合作用的促进能力。

3.如权利要求1所述具有光照保鲜功能的冰箱，其特征在于，所述光发射装置安装于冰箱冷藏保鲜室的果蔬室内。

4.如权利要求1所述具有光照保鲜功能的冰箱，其特征在于，所述光发射装置包括电源单元、控制单元、电缆和光源单元，其中：

电源单元为所述控制单元和所述光源单元供电；

控制单元通过所述电缆与所述光源单元连接，用来控制所述光源单元发出光波的波长及强度。

5.如权利要求4所述具有保鲜功能的冰箱，其特征在于，所述光源单元采用发光二极管作为发光体。

6.如权利要求5所述具有保鲜功能的冰箱，其特征在于，所述发光二极管具有4个管脚，切换不同管脚与所述电源单元连接，所述发光二极管发出不同波长的光波。

7.一种实现光照保鲜的方法，其特征在于，包括：

光波波长控制过程，控制光源单元发出不同波长的光波；

光波强度控制过程，控制光源单元发出不同强度的光波； 

所述波长控制过程与光波强度控制过程各自独立；

所述控制光源单元发出不同波长的光波的波长随时间变化，范围在300纳米～800纳米之间，包含太阳光中的5种波长：

波长为750纳米～800纳米，橙色光，促进果蔬种子的生长；

波长为560纳米～600纳米，黄色光，促进果蔬果实的生长；

波长为480纳米～500纳米，绿色光，促进果蔬叶子的生长；

波长为460纳米～480纳米，青色光，促进果蔬茎部的生长；

波长为300纳米～350纳米，蓝色光，促进果蔬根部的生长。

8.如权利要求7所述实现光照保鲜的方法，其特征在于，光波波长控制过程具体为：通过控制所述光源单元与电源单元的电气连接方式，使所述光源单元发出不同波长的光波。

9.如权利要求7所述实现光照保鲜的方法，其特征在于，光波强度控制过程具体为：通过控制流经所述光源单元的电流强度，使所述光源单元发出不同强度的光波。 

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