CN101852368B - 一种用于兰科植物组培的led混光灯具 - Google Patents

一种用于兰科植物组培的led混光灯具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于兰科植物组培的LED混光灯具。现有技术中缺少直接应用到兰科植物，尤其是铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰的组培用的LED灯具。本发明采用的技术方案为：一种用于兰科植物组培的LED混光灯具，其特征在于所述多个红光LED和多个蓝光LED组成多个单元；每个单元包括3个蓝光LED和围绕所述3个蓝光LED呈椭圆或圆分布的8个红光LED，所述的3个蓝光LED聚集且呈正三角形分布，所述的8个红光LED间隔分布。本发明通过灯的特定排列方式，通过控制红光LED和蓝光LED的点亮或熄灭，实现光质与光周期的可调，能够产生均匀的适合兰科植物组培用的LED混光灯光。

Description

一种用于兰科植物组培的LED混光灯具
技术领域
本发明涉及LED混光灯具，特别是一种用于兰科植物组培的LED混光灯具。
背景技术
植物的生长发育需要的光照主常依赖太阳光，但蔬菜、花卉、药用植物等其他经济作物的工厂化生产、组织培养等还需进行人工光源补充光照。特别考虑到晚秋、冬、春等季节的光照时间相对较短，温室大棚内严重缺光，作物不能正常生长，如连遇阴天、雾天、雨雪天，作物生长受到的影响会更严重。因此，采用人工光源在棚室内直接给作物补光是促进植物生长的有效途径，而高效节能地对植物补光的理论依据主要是植物对光的选择性吸收的理论。近年来，人们一直在努力模拟植物的吸收光谱，以求研制出某种光源，使其发射光谱最大限度地接近植物的吸收光谱以产生共振吸收，促使光合作用高效地进行。
植物组织培养技术已有近百年历史，通过组织培养技术实现重要经济植物工厂化生产的研究方兴未艾。另一方面，有关植物组织培养人工光源改进工作则主要集中在研发较低散热与较高效率的人工光源以降低成本，并且符合植物生长所需。目前，国内植物组培主要采用的人工光源是白炽灯、日光灯、钠灯、高压汞灯等，但这些人工光源的发射光谱不能很好地满足植物生长对光的选择性需求，补光效率低，灯管的寿命与发光效率均不够理想，灯管发热量大还需另外耗电来移除，以致整体耗电成本颇高。
国外和台湾利用LED光源的初步研究已证实利用LED光源作为温室人工光源能够有效的提高植物的生长量和品质。与传统的人工光源相比，LED具有可调整光强、光谱、冷却负荷低、电光转换效率高、体积小、寿命长、使用直流电及可设定特定波长、波长固定等特点，且不含有害气体，环保性能佳，对于植物的组培是一种非常适合的人工光源系统。
铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰等兰科植物相关产业是我国医药、花卉行业上有重要位置，而且随着经济的快速发展，其规模和产值必将进一步扩大和提高。分析现有生产状况，这些兰科植物种苗繁育过程中也出现了几个急待解决的问题，一是由于高能耗导致生产成本高，二是种苗培育周期长，难以满足药农的栽培需求。现有技术中缺少直接应用到兰科植物，尤其是铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰的组培用的LED灯具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于兰科植物组培的LED混光灯具，通过灯的特定排列方式来实现光质和光周期的调节，从而产生均匀的适合兰科植物组培用的LED混光灯光。
为此，本发明采用的技术方案如下：一种用于兰科植物组培的LED混光灯具，包括灯座、放置在灯座上的多个红光LED和多个蓝光LED，其特征在于所述多个红光LED和多个蓝光LED组成多个单元；每个单元包括3个蓝光LED和围绕所述3个蓝光LED呈椭圆或圆分布的8个红光LED，所述的3个蓝光LED聚集且呈正三角形分布，所述的8个红光LED间隔分布，其中4个红光LED分成一组，另外4个红光LED分成另一组，每组中的4个红光LED呈矩形分布。使用红光与蓝光高亮度发光二极管(LED)建立可调整光量、光谱、给光频率与工作比的人工光源。3个蓝光LED成三角形排列，聚集在一起，能够很好的提供光源，使整个LED灯具发光均匀。本发明通过灯的特定排列方式，通过控制红光LED和蓝光LED的点亮或熄灭，实现光质与光周期的可调，能够产生均匀的适合兰科植物组培用的LED混光灯光。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
灯座上最外周的LED为红光LED，每个单元中每边最外边的2个红光LED也是该单元的相邻单元相反边最外边的2个红光LED。
每个单元中，两个矩形的中心点与正三角形的中心点重合，相邻单元之间的距离在1.3-5cm之间，根据LED混光灯具的长、宽尺寸来调节距离。
在每个单元中，通过控制红光LED和蓝光LED的点亮或熄灭，实现红光与蓝光比为4∶1、4∶2、4∶3、8∶1、8∶2或8∶3的优选光质，特别适用于作为铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰等兰科植物组培。红光LED的中心波长为630nm，蓝光LED的中心波长为460nm。
本发明通过灯的特定排列方式，能根据实际要求进行调节，实现了光质与光周期的可调，可以满足兰科植物不同生长周期，特别能够满足铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰不同生长周期中的需光要求，极大地缩短了种苗培育周期；本发明结合铁皮石斛等兰科植物需光特点，研制其组培专用光源系统，对于解决其资源繁育中出现的高能耗、周期长等问题，以及促进相关产业的快速、可持续发展具重要现实意义。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中的一个单元的结构放大图。
图3是图2中各红光LED、蓝光LED之间距离的示意图。
图4是图2中红光与蓝光比为4∶1的效果示意图。
图5是图2中红光与蓝光比为4∶2的效果示意图。
图6是图2中红光与蓝光比为4∶3的效果示意图。
图7是图2中红光与蓝光比为8∶1的效果示意图。
图8是图2中红光与蓝光比为8∶2的效果示意图。
图9是图2中红光与蓝光比为8∶3的效果示意图。
在上述图中，○表示红光LED(也可以表示熄灭)，
Figure GSA00000019151600041
表示蓝光LED(也可以表示熄灭)，表示红光LED点亮，
Figure GSA00000019151600043
表示蓝光LED点亮。
具体实施方式
如图1所示的用于兰科植物组培的LED混光灯具，根据兰科植物本身的形状特点，灯座1上安装有254只中心波长为630nm的红光LED 2和168只中心波长为460nm的蓝光LED 3，可以形成56个大小形状相同的单元，每个单元由呈椭圆分布的8个红光LED和位于椭圆内部的3个蓝光LED组成。在56个相同单元中，横向排列8个单元，竖向排列7个单元，每个单元形状结构相同。在每个单元中，3个蓝光LED聚集在一起且呈正三角形分布，这3个蓝光LED的中心点的连线也形成一个正三角形；所述的8个红光LED间隔分布，其中4个红光LED分成一组，另外4个红光LED分成另一组，每组中的4个红光LED呈矩形分布。
灯座可以设置成矩形，或者其他尺寸的正方形等，优选为边长相等的正方形，长、宽尺寸最佳为30cm×30cm(LED混光灯具长、宽尺寸均可以加大到50cm，相邻单元之间的距离也可以在1.3-5cm之间变化)。
灯具的最外周使用红光LED，每个单元中红光LED被相邻单元共用，每边最外边的2个红光LED也是该单元相邻单元相反边最外边的2个红光LED，即每个单元中最右边的2个红光LED也是该单元右边相邻单元最左边的2个红光LED，每个单元中最左边的2个红光LED是该单元左边相邻单元最右边的2个红光LED，每个单元中最下边的2个红光LED也是该单元下边相邻单元最上边的2个红光LED，每个单元中最上边的2个红光LED也是该单元上边相邻单元最下边的2个红光LED。
在图1中，左、右相邻单元中两个对应的蓝光LED中心之间的距离为3.52cm(即d1、d2、d3)，上、下相邻单元中两个对应的蓝光LED中心之间的距离为4.08cm(即d4、d5、d6)。
如图2所示的一个单元，由3个聚集在一起的蓝光LED和围绕在这三个蓝光LED周围的8个红光LED形成。3个蓝光LED分别为蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33，3个蓝光LED呈三角形排列，最好是紧密排列，聚集在一起，能够很好的提供光源，使整个LED灯具发光均匀。为了安装方便，通常蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33之间可以有一个小的间隔，但是每个蓝光LED的发光中心仍然位于正三角形的三个角的顶部。8个红光LED分别为红光LED 11、红光LED 12、红光LED 13、红光LED 14、红光LED 21、红光LED 22、红光LED 23、红光LED 24。8个红光LED的发光中心分布在一个椭圆的边上，顺时针排列顺序为红光LED 11、红光LED 12、红光LED 22、红光LED 23、红光LED 13、红光LED 14、红光LED 24、红光LED 21。红光LED 11、21之间距离较近，红光LED 12、22之间距离较近，红光LED 13、23之间距离较近、红光LED 14、24之间距离较近，其中红光LED 11、12、13、14为一组，形成一个矩形。红光LED21、22、23、24为一组，形成一个矩形。这两个矩形的中心点与3个蓝光LED的中心点重合。红光LED 11的发光中心点为A，红光LED 21的发光中心点为B，红光LED 12的发光中心点为C，红光LED 22的发光中心点为D，红光LED 13的发光中心点为E，红光LED 23的发光中心点为F，红光LED 14的发光中心点为G，红光LED 24的发光中心点为H。A、C之间的距离d7为2.18cm，C、F之间的距离d8为4.07cm，B、D之间的距离d9为3.52cm，D、E之间的距离d10为2.74cm，如图3所示。
每个单元的8只红光LED组成2组，分别由一个由微处理器为核心的智能控制器控制。其中红光LED 11、12、13、14为一组，红光LED 21、22、23、24为一组，而蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33则分别由控制器控制，从而可以实现单个单元中红光与蓝光比为4∶1、4∶2、4∶3、8∶1、8∶2、8∶3，并且这样的实现方式是任意组合的。可以是一组红光LED 11、12、13、14与三个蓝光LED中的任意一个组合形成红光与蓝光比为4∶1，也可以是另一组红光LED 21、22、23、24与三个蓝光LED中的任意一个组合形成红光与蓝光比为4∶1。实现红光与蓝光比为4∶2的时候，可以是两组红光LED中的任意一组和三个蓝光LED中的任意一个组合。实现红光与蓝光比为4∶3的时候，可以是两组红光LED中的任意一组和三个蓝光LED的组合。实现红光与蓝光比为8∶1的时候，可以是两组红光LED和三个蓝光LED中的任意一个组合。实现红光与蓝光比为8∶2的时候，可以是两组红光LED和三个蓝光LED中的任意两个组合。实现红光与蓝光比为8∶3的时候，是两组红光LED和三个蓝光LED组合。
根据兰科植物的生长特性，尤其是铁皮石斛、观赏石斛、蝴蝶兰等兰科植物组培，有以下几种较佳的灯光点亮方式。
图4表示的是红光与蓝光比为4∶1的效果图，其中点亮的是红光LED 11、12、13、14和蓝光LED 31。当所有单元中红光LED 11、12、13、14和蓝光LED31点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为128∶56。
图5表示的是红光与蓝光比为4∶2的效果图，其中点亮的是红光LED 11、12、13、14和蓝光LED 31、蓝光LED 32。当所有单元中红光LED 11、12、13、14和蓝光LED 31、蓝光LED 32点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为128∶112。
图6表示的是红光与蓝光比为4∶3的效果图，其中点亮的是红光LED 11、12、13、14和蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33。当所有单元中红光LED11、12、13、14和蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为128∶168。
图7表示的是红光与蓝光比为8∶12的效果图，其中两组红光LED 11、12、13、14和LED 21、22、23、24都点亮，蓝光LED 31点亮。当所有单元中红光LED 11、12、13、14和LED 21、22、23、24以及蓝光LED 31点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为254∶56。
图8表示的是红光与蓝光比为8∶2的效果图，其中两组红光LED 11、12、13、14和LED 21、22、23、24都点亮，蓝光LED 31、蓝光LED 32点亮。当所有单元中红光LED 11、12、13、14和LED 21、22、23、24以及蓝光LED 31、蓝光LED 32点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为254∶112。
图9表示的是红光与蓝光比为8∶3的效果图，其中两组红光11、12、13、14和21、22、23、24都点亮，蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33点亮。当所有单元中红光LED 11、12、13、14和LED 21、22、23、24以及蓝光LED 31、蓝光LED 32、蓝光LED 33点亮的时候，整个灯具中红、蓝光之间的比例为254∶168。

Claims (6)

1.一种用于兰科植物组培的LED混光灯具，包括灯座、放置在灯座上的多个红光LED和多个蓝光LED，其特征在于所述多个红光LED和多个蓝光LED组成多个单元；每个单元包括3个蓝光LED和围绕所述3个蓝光LED呈椭圆或圆分布的8个红光LED，所述的3个蓝光LED聚集且呈正三角形分布，所述的8个红光LED间隔分布，其中4个红光LED分成一组，另外4个红光LED分成另一组，每组中的4个红光LED呈矩形分布。
2.根据权利要求1所述的LED混光灯具，其特征在于灯座上最外周的LED为红光LED，每个单元中每边最外边的2个红光LED也是该单元的相邻单元相反边最外边的2个红光LED。
3.根据权利要求1或2所述的LED混光灯具，其特征在于每个单元中，两个矩形的中心点与正三角形的中心点重合，相邻单元之间的距离在1.3-5cm之间。
4.根据权利要求3所述的LED混光灯具，其特征在于在每个单元中，通过控制红光LED和蓝光LED的点亮或熄灭，实现红光与蓝光比为4∶1、4∶2、4∶3、8∶1、8∶2或8∶3的光质。
5.根据权利要求4所述的LED混光灯具，其特征在于每个单元的8只红光LED分成的2组分别由一个控制器控制，3个蓝光LED分别由三个控制器控制。
6.根据权利要求5所述的LED混光灯具，其特征在于红光LED的中心波长为630nm，蓝光LED的中心波长为460nm。
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