CN102613077A

CN102613077A - 一种升降式led可调光培养架

Info

Publication number: CN102613077A
Application number: CN2012100830766A
Authority: CN
Inventors: 易春雨; 彭艳艳; 刘世琦; 胡龙; 易国文
Original assignee: SHANDONG UNIHERO OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG UNIHERO PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种采用LED生物光源的组培装置，特别公开了一种升降式LED可调光培养架。该升降式LED可调光培养架，包括架体，其特征在于：在架体上设有若干层托板，在每层托板的上方均设有一LED光源架，在每层托板上均设有一升降装置，该层的LED光源架与该层的升降装置相连接；架体上端设有控制器，每层的LED光源架分别通过导线与控制器相连。本发明的有益效果是：光生物效能高，LED光源架可半自动或自动升降，并可结合控制器进行双向无极调控；发热量小，培养层间距小，单位面积培养密度增大，提高了产量；相应的强制性降温所需的空调能耗更小，进一步节能和降低生物培养运营成本。

Description

一种升降式LED可调光培养架

(一)技术领域

本发明涉及一种采用LED生物光源的组培或栽培装置，特别涉及一种升降式LED可调光培养架。

(二)背景技术

现有培养架光源主要采用荧光灯管，存在四个明显的缺点：一是生物可用光能效低，荧光灯中的绿光、红外和远红外光比例较大，植物不能利用，造成了电能的浪费和电能利用率的降低；二是发热量大，有相当多的能量以热效应方式传递到空气中，使环境温度上升，增加了空调制冷的能耗，同时由于灯具表面温度高，不能近距离照射植物，导致层间距超出需求间距，降低了培养空间的利用率；三是光衰快，寿命短(3000-8000小时)，且报废材料含汞、玻璃等对环境污染物质；四是不可根据组培生物不同生长阶段进行光环境因子(指光谱、光强、光周期、光频率等环境因子的总称，以下统称为光环境因子)调控。目前有科研院所进行技术创新采用LED灯管或LED光源板替代荧光灯管，较上述方案相对优化，但LED灯管或LED光源板均为通用型补光板，不同品种LED光源板需求差异大，能耗浪费较大且不能达到最佳促进成长的目的；另外LED灯管或LED光源板不可升降，有的培养架能够结合LED光源板控制器进行光强和光环境因子双向无极立体调控，但能耗较大，且其仅研究光照环境因子，未研究与其它环境因子的协同效应等。目前科研院所研发的LED生物培养装置均为实验室使用，初始投入成本高，运营成本高，所以从节约能源、降低运营成本、提高单位面积培养密度及更好促进生物成长的角度，需要进一步地发展专用LED生物照明产业化技术。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节省能源、光源高度可调、单位面积产出高的升降式LED可调光培养架。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种升降式LED可调光培养架，包括架体，在架体上设有若干层托板，在每层托板的上方均设有一LED光源架，在每层托板上均设有一升降装置，该层的LED光源架与该层的升降装置相连接；架体上端设有控制器，每层的LED光源架分别通过导线与控制器相连。

所述升降装置包括牵引绳，牵引绳的一端与LED光源架相连，另一端绕过架体上的滑轮组后缠绕于设在托板一侧的卷轴上，卷轴的一端与驱动装置相连。

所述牵引绳为四根，四根牵引绳的一端分别与LED光源架的四角相连，另一端分别绕过架体上相对应的一组滑轮组后缠绕于设在托板一侧的卷轴上，卷轴的一端与驱动装置相连。

所述驱动装置为手动摇柄或电机和减速器，电机和减速器通过导线与控制器相连。

在每层托板上均设有一照度仪，各照度仪分别通过导线与控制器相连。

在每层托板上分别还设有一温度传感器和一湿度传感器，各温度传感器和湿度传感器分别通过导线与控制器相连。

本发明升降式LED可调光培养架的有益效果是：1、LED光源架光生物效能高，通过控制器控制LED生物光源，只选用对该生物生长促进的有益波段，并根据不同生长阶段需求自动立体调控不同的光强、光周期和光频率等光环境因子，促进生物生长速率并提高品质；2、LED光源架可半自动或自动升降，并可结合控制器进行双向无极调控，较普通固定式不可调控LED光源架节能60％以上，较固定式可调控LED光源架节能30％以上；3、LED光源架设计有板式、管式和点式三种，其中板式光源架采用模组化设计，方便根据不同生物培养品种进行更换；管式光源架可根据需要下降至培养罐中间，并根据需要设计为一面、双面或多面发光；点式光源架发光为四面发光，可根据需求下降至培养罐中间；板、管、点可根据需求结合使用，营造立体式光照空间，使光照最均匀，也可适合生物不同部位的特殊需求，并且最节能；4、LED光源架发热量小，因本发明采用最优双向立体式节能模式，因此本发明LED光源架较固定式LED光源架功率需求更低，能更近距离地照射生物，减小培养层间距，进而增大单位面积培养密度，提高产量；同时因发热量更小，相应的强制性降温所需的空调能耗更小，进一步节能和降低生物培养运营成本；5、设置了照度仪，通过控制器进行光照等其它环境因子的控制。

(四)附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中，1架体，2托板，3LED光源架，4控制器，5卷轴，6牵引绳，7驱动装置，8照度仪，9温度传感器，10湿度传感器。

(五)具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括架体1，在架体1上设有若干层托板2，在每层托板2的上方均设有一LED光源架3，在每层托板2上均设有一升降装置，该层的LED光源架3与该层的升降装置相连接；架体1上端设有控制器4，每层的LED光源架3分别通过导线与控制器4相连；升降装置包括牵引绳6，牵引绳6的一端与LED光源架3相连，另一端绕过架体1上的滑轮组后缠绕于设在托板2一侧的卷轴5上，卷轴5的一端与驱动装置7相连；牵引绳6为四根，四根牵引绳6的一端分别与LED光源架3的四角相连，另一端分别绕过架体1上相对应的一组滑轮组后缠绕于设在托板2一侧的卷轴5上，卷轴5的一端与驱动装置7相连；驱动装置7可以为手动摇柄，也可以为电机和减速器，电机和减速器通过导线与控制器4相连；在每层托板2上均设有一照度仪8，各照度仪8分别通过导线与控制器4相连；在每层托板2上分别还设有一温度传感器9和一湿度传感器10，各温度传感器9和湿度传感器10分别通过导线与控制器4相连。升降装置还可以为液压升降、齿轮配合升降、滑轨升降等其他升降方式。

该升降式LED可调光培养架采用LED光源架3可升降式结构，放置或取出培养体时通过驱动装置7将LED光源架3升起来；LED光源架3工作时，再通过驱动装置7将LED光源架3降下以增加光强，升降装置可结合控制器4进行协同最优化调节，同时可通过调节LED光源架3的高低以调节光强度，本调节为根据需要的无极调节，以达到最优化节能的目的。LED光源架3设计有板式、管式和点式三种，其中板式光源架采用模组化设计，方便根据不同生物培养品种进行更换；管式光源架可根据需要下降至培养罐中间，并根据需要设计为一面、双面或多面发光；点式光源架发光为四面发光，可根据需求下降至培养罐中间；板、管、点可根据需求结合使用，营造立体式光照空间，使光照最均匀，也可适合生物不同部位的特殊需求，并且最节能。当LED光源架3升降到一定位置后，还可以通过控制器4来调节光照强度。控制器4可根据托板2上的照度仪8监测的光照强度值，独立控制每一层的LED光源架3上的灯，来调节该层的照度或联动调节该层的高度。

本发明升降式LED可调光培养架采用可调高度的LED光源架3，光强度大(可控制发光角度使光全部集中在组培所需受光面上)，光衰小，寿命长(30000小时以上)，发热量小，有效解决了原有培养架光与热的突出矛盾，本发明在现有托板2层间距基础上减少30％以上，即提高单位面积培养密度30％以上；LED光源架3针对不同的生物品种选用不同的LED光源架3，选用对该生物生长促进的有益波段，并根据不同生长阶段需求自动立体调控不同的光强、光周期和光频率等光环境因子，促进生物生长速率，大大缩短生长周期，提高培养的质量或诱导产生新品种；LED光源架3上的灯采用低压设计，较荧光灯管安全可靠，可人工带电进行光源板升降操作。

本发明升降式LED可调光培养架可以在植物不同的生长周期，分别通过物理升降LED光源架3和通过控制器4调节LED光照强度的双重方式对光强度进行调节，以达到最佳节能使用的目的，较仅通过调光控制器调节光强度的固定式培养架(第一方案)节能约30％左右，较普通光强度不可调的固定式培养架(第二方案)节能60％左右，以上不计LED光源较传统灯管的节能。

本发明升降式LED可调光培养架与两种固定式培养架方案对比说明：

设定某植物整个生长过程最高高度为60CM，照度最大需求为30000LUX，最大LED光源功率需求为300W，3种培养架层间距和光源功率初始设定为相同条件。假设该植物生长周期分5个生长阶段，每个生长阶段时间约7天，光照时间为每天24小时。

①使用本发明升降式LED可调光培养架调节使用说明如下：第一生长阶段最大高度约10CM，需要光强3000LUX，将本发明LED光源架3降至10CM，通过控制器4调节光强至3000LUX，则所耗功率约为30W；第二生长阶段高度约为20CM，需要光强5000LUX，将本发明LED光源架3升至20CM，通过控制器4调节光强至5000LUX，则所耗功率约为50W；第三生长阶段高度最大约30CM，需要光强15000LUX，将本发明LED光源架3升至30CM，通过控制器4调节光强至15000LUX，则所耗功率约为150W；第四生长阶段高度最大约50CM，需要光强20000LUX，将本发明LED光源架3升至50CM，通过控制器4调节光强至20000LUX，则所耗功率约为200W；第五生长阶段高度最大约60CM，需要光强30000LUX，将本发明LED光源架3升至60CM，通过控制器4调节光强至30000LUX，则所耗功率约为300W；则本植物一个生长周期光照耗能为(30W+50W+150W+200W+300W)/1000*24H/D*7D＝122.64KWH，强制性空调散热耗能约50KWH，则总耗能约172.64KWH；

②使用仅通过控制器调节光强度的固定式培养架(第一方案)调节使用说明如下：第一生长阶段需要光强3000LUX，通过控制器调节光强至3000LUX，则所耗功率约为60W；第二生长阶段需要光强5000LUX，通过控制器调节光强至5000LUX，则所耗功率约为100W；第三生长阶段需要光强15000LUX，通过控制器调节光强至15000LUX，则所耗功率约为200W；第四生长阶段需要光强20000LUX，通过控制器调节光强至20000LUX，则所耗功率约为250W；第五生长阶段高度最大约60CM，需要光强30000LUX，通过控制器调节光强至30000LUX，则所耗功率约为300W；则本植物一个生长周期光照耗能为(60W+100W+200W+250W+300W)/1000*24H/D*7D＝152.88KWH，强制性空调散热耗能约100KWH，则总耗能约252.88KWH；

③使用普通光强度不可调的固定式培养架(第二方案)，则整个生长周期所耗能均为300W，则本植物一个生长周期光照耗能为300W/1000*24*7*5＝252KWH，强制性空调散热耗能约250KWH，则总耗能约502KWH。

综上所述，本发明升降式LED可调光培养架较第一方案光照节能约(152.88-122.64)/152.88＝20％，整体节能约(252.88-172.64)/252.88＝32％；本发明LED升降式可调光培养架较第二方案光照节能约(252-122.64)/252＝51％，整体节能约(502-172.64)/502＝66％。

Claims

1.一种升降式LED可调光培养架，包括架体，其特征是：在架体上设有若干层托板，在每层托板的上方均设有一LED光源架，在每层托板上均设有一升降装置，该层的LED光源架与该层的升降装置相连接；架体上端设有控制器，每层的LED光源架分别通过导线与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种升降式LED可调光培养架，其特征是：所述升降装置包括牵引绳，牵引绳的一端与LED光源架相连，另一端绕过架体上的滑轮组后缠绕于设在托板一侧的卷轴上，卷轴的一端与驱动装置相连。

3.根据权利要求2所述的一种升降式LED可调光培养架，其特征是：所述牵引绳为四根，四根牵引绳的一端分别与LED光源架的四角相连，另一端分别绕过架体上相对应的一组滑轮组后缠绕于设在托板一侧的卷轴上，卷轴的一端与驱动装置相连。

4.根据权利要求2或3所述的一种升降式LED可调光培养架，其特征是：所述驱动装置为手动摇柄或电机和减速器，电机和减速器通过导线与控制器相连。

5.根据权利要求1所述的一种升降式LED可调光培养架，其特征是：在每层托板上均设有一照度仪，各照度仪分别通过导线与控制器相连。

6.根据权利要求1所述的一种升降式LED可调光培养架，其特征是：在每层托板上分别还设有一温度传感器和一湿度传感器，各温度传感器和湿度传感器分别通过导线与控制器相连。