CN103227099A - 植物生长用氙气灯 - Google Patents

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余雪强
张珺峰
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Abstract

本发明涉及一种灯具，具体涉及一种能够有效促进植物光合作用、促进植物生长用的氙气灯，其包括灯泡及与灯泡底部一体化的灯泡底座，所述的灯泡底座与控制器插接，其特征在于：所述的灯泡内部设有三个发射不同色温光线的氙气发光内胆，灯泡内部设有一根公共电极及三根激发电极，三个氙气发光内胆分别串接在激发电极与公共电极之间，公共电极与激发电极穿过灯泡底座与控制器插接口内的电极插孔插接；所述的控制器顶部设有与灯泡底座插接用的插接口，控制器表面设有氙气发光内胆选择开关。该植物生长用氙气灯具有有效辐射效率高、寿命长、控制灵活、显色性好，工作性能可靠等优点。

Description

植物生长用氙气灯
 
技术领域
本发明涉及一种灯具，具体涉及一种能够有效促进植物光合作用、促进植物生长用的氙气灯。
背景技术
近年来，随着植物种植以及电光源技术的不断发展和革新，人造光源越来越多地被用于植物种植和栽培领域，如室内外蔬菜、瓜果、花卉、树苗等的生长照明，人造光源应用于植物生长照明主要有如下优势：1、可以提供植物生长所有阶段所需要的光线；2、在冬季寒冷季节，可以弥补太阳光照的不足，而使植物生长不受季节的影响；3、促进植物光合作用，加速植物生长，进而缩短生长周期。
目前采用的植物生长灯的主要类型有白炽灯、荧光灯、LED灯、金卤灯、高压钠灯等几种类型。通过研究发现，植物生长处于不同阶段对光线颜色的要求是不一样的，红光适合于植物生长的发芽和开花阶段，蓝光可以有效促进植物的茎叶生长和开花，而接近于太阳光的白色，非常适合植物的茎叶生长阶段。由此可见，当植物处于不同的生长阶段、不同的生长环境时，只有根据实际需要合理调整照射光线颜色才能保证植物又好又快地生长。进一步研究发现，评价植物灯的一个关键指标是光合有效辐射功率，即通过测量光源单位时间内辐射出的适宜于植物生长需要的光线的总能量占光源发射功率的百分比，适宜于植物生长需要的光线其波长通常在400-700nm，因此测量时，测出400-700nm光线能量占光源总发射功率的百分比即可算出光和有效辐射功率。目前测出的各种植物灯的有效辐射效率为：白炽灯6.25%、荧光灯12%左右，金卤灯30%、高压钠灯30%，LED植物灯由于可以根据特定的植物对光谱的要求进行专门设计，其有效辐射效率最高，可达80%以上，因此目前LED植物生长灯应用最为广泛。但正如上述所述，当植物处于不同生长阶段、不同生长环境中时，需要根据实际情况合理调整光源色温，而上述的植物灯多是色温固定，不能随植物生长的变化而对光线进行调整。实际生产中多是准备几种发射不同光线颜色的光源体，当需要变换光线时，需要对光源体进行更换，如此造成调整滞后、操作麻烦、生产成本增加的技术问题。而LED植物灯虽然有效辐射效率很高，但是其光线的穿透力很差，较适合于高度较矮的植株，例如菠菜等矮叶蔬菜，而对一些高度较高，例如藤类结果植物，往往是植物顶部接受了较多的光照，而植物下方的光照得不到充分满足。而研究发现，当植物得到过多光照后，植物会长得过大和浓密，甚至会引起植物体内叶绿素的破坏，因此LED植物灯有其适用的局限性。
中国专利CN201178499公开了一种植物照明用高强度气体放电灯，具有玻壳，玻壳内的发光源，发光源由金属卤化物电弧管和高压钠灯电弧管串联组成。该混光植物照明用高强度气体放电灯综合了高压钠灯和金属卤化物灯两种高强度气体放电灯的优点和特征光谱，将高压钠灯和金属卤化物灯一体化，并能同时发出626～595nm波长范围的橙光、490～435nm波长范围的蓝光、435～400nm波长范围的紫光。但上述高强度照明灯虽然可以提供较为完善的橙光、蓝光和紫光输出，但是其发出的光线时三种光线的混合光，不能对植物进行动态的光线调整，而且由于在同一玻管内金卤灯和高压钠灯的相互之间的影响，灯的使用寿命明显缩短。
发明内容
针对目前植物生长用照明灯具所存在的上述技术问题，本发明提供一种有效辐射效率高、光线穿透力强并能够根据植物生长不同阶段的光线要求进行实时光线输出变换的植物生长灯。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：植物生长用氙气灯，包括灯泡及与灯泡底部一体化的灯泡底座，所述的灯泡底座与控制器插接，其特征在于：所述的灯泡内部设有三个发射不同色温光线的氙气发光内胆，灯泡内部设有一根公共电极及三根激发电极，三个氙气发光内胆分别串接在激发电极与公共电极之间，公共电极与激发电极穿过灯泡底座与控制器插接口内的电极插孔插接；所述的控制器顶部设有与灯泡底座插接用的插接口，控制器表面设有氙气发光内胆选择开关。
所述的三个氙气发光内胆其发射光线的色温分别为2300-2800K、6200-6800K、7500-8000K。
所述的三个氙气发光内胆在灯泡内部为上下错落布置。
所述的灯泡内部的公共电极及激发电极，其外部套有石英玻璃管。
所述的灯泡底座外壁上设有定位肋条。
所述的控制器顶部插接口内设有定位插入槽。
所述的灯泡底座采用陶瓷材料制作。
所述的控制器顶部插接口采用陶瓷材料制作。
所述的控制器包括高压发生器模块、高压输出转换模块及单片机控制模块，高压发生器模块产生的高压送至高压输出转换模块，选择开关信号送至单片机控制模块，单片机控制模块根据选择开关的状态将信号送至高压输出转换模块控制激发电极获得高压。
本发明的有益效果为：通过在灯泡内部设置发射不同色温光线的氙气发光内胆，可以根据植物生长的不同阶段对光线的需求进行灵活调整，延长了植物光合作用的时间，使植物光合作用的效果更佳，能有效促进植物生长。同时该植物生长用氙气灯具有有效辐射效率高、寿命长、控制灵活、显色性好，工作性能可靠等优点。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为灯泡底座的仰视图。
附图3为控制器的俯视图。
附图4为控制器内部模块组成示意图。
图中，1、灯泡，2、灯泡底座，3、公共电极，4、激发电极，5、氙气发光内胆，6、控制器，7、插接口，8、石英玻璃管，9、定位肋条，10、定位插入槽，11、选择开关，12、电极插孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，植物生长用氙气灯，包括灯泡1及与灯泡底部一体化的灯泡底座2。
如图1所示，灯泡1内部设有三个发射不同色温光线的氙气发光内胆5，灯泡1内部设有一根公共电极3及三根激发电极4，三个氙气发光内胆5分别串接在激发电极4与公共电极3之间，公共电极3与激发电极4穿过灯泡底座2在灯泡底座2下方伸出4根电极插棒。
如图1所示，该植物生长用氙气灯还包括控制灯泡1内部氙气发光内胆5点亮的控制器6。如图3所示，控制器6顶部设有与灯泡底座2插接用的插接口7，控制器表面设有氙气发光内胆选择开关11。
如图2所示，公共电极3位于灯泡底座2中间，三根发射电极4均布在公共电极3周缘。结合图1所示，单个氙气发光内胆5在灯泡内部为上下错落布置，采用上述布置后，可以有效减小氙气发光内胆之间的相互影响，延长氙气发光内胆5的使用寿命。
如图3所示，控制器插接口7内设有电极插孔12，利用该电极插孔12与图1中所示的灯泡底座2下方的电极插棒配合，可以将控制器6与灯泡底座2实现连接。
为方便灯泡底座2与控制器6准确定位插接，如图2所示，在灯泡底座2外壁上设有定位肋条9，如图3所示，在控制器顶部插接口7内设有定位插入槽10，通过定位肋条9与定位插入槽10的配合，可以实现灯泡底座2与控制器插接口7的准确定位。
由于氙气发光内胆的点亮电压为23000V的高压，为防止激发电极之间、激发电极与公共电极之间的高压打火，如图1所示，灯泡内部的公共电极及激发电极，其外部套有石英玻璃管8以进行绝缘处理。同时，灯泡底座及控制器插接口采用陶瓷材料制作，既可以防止高压打火，也可以防止由于温度升高引起的接触不良。
由于植物在生长过程中主要对红光、蓝光更敏感，而研究发现，氙气灯发射的光线中不同的色温对应着不同的光线颜色，其中色温在2500K附近的光线以红光为主，在6500K附近的光线接近于阳光下的白天，而在7800K附近的光线则明显白中带蓝。因此在本发明所提供的植物生长用氙气灯中，三个氙气发光内胆通过调整其内部药丸成分控制其发射光线的色温分别为：2300-2800K、6200-6800K、7500-8000K，根据植物处于不同的生长阶段控制发射不同色温光线的氙气发光内胆点亮。
其具体控制如图4所示，如图4所示，控制器内部包括高压发生器模块、高压输出转换模块及单片机控制模块，高压发生器模块产生的高压送至高压输出转换模块，选择开关信号送至单片机控制模块，单片机控制模块根据选择开关的状态将信号送至高压输出转换模块控制灯泡内部其中的一根激发电极获得高压。
如图4所示，由于单片机控制模块带有丰富的I/O口，利用其中的输入口作为传感器接口，可以根据植物生长的环境因素进行对灯泡发光的控制，例如可以接入温度、湿度、土壤酸碱度等传感器，根据设定的数值，通过分析上述传感器的输入数据对氙气发光内胆进行实时控制，使其更有利于植物的生长。
 该植物生长用氙气灯由于采用氙气发光内胆其光线穿透力强，在种植区域设置较少数量的灯具即可满足植物生长对光线的需求。由于其具有光线变换调整方便，智能接口丰富的特点，能够有效减小安装劳动强度、降低照明成本。同时，氙气灯的有效辐射效率虽然不及LED灯高，但是相对于其他灯具，其有效辐射效率还是具有一定的优势，经过测试，其数值可达40%以上，远高于除LED灯外的其他灯具。

Claims (9)

1.植物生长用氙气灯，包括灯泡及与灯泡底部一体化的灯泡底座，所述的灯泡底座与控制器插接，其特征在于：所述的灯泡内部设有三个发射不同色温光线的氙气发光内胆，灯泡内部设有一根公共电极及三根激发电极，三个氙气发光内胆分别串接在激发电极与公共电极之间，公共电极与激发电极穿过灯泡底座与控制器插接口内的电极插孔插接；所述的控制器顶部设有与灯泡底座插接用的插接口，控制器表面设有氙气发光内胆选择开关。
2.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的三个氙气发光内胆其发射光线的色温分别为2300-2800K、6200-6800K、7500-8000K。
3.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的三个氙气发光内胆在灯泡内部为上下错落布置。
4.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的灯泡内部的公共电极及激发电极，其外部套有石英玻璃管。
5.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的灯泡底座外壁上设有定位肋条。
6.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的控制器顶部插接口内设有定位插入槽。
7.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的灯泡底座采用陶瓷材料制作。
8.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的控制器顶部插接口采用陶瓷材料制作。
9.根据权利要求1所述的植物生长用氙气灯，其特征在于：所述的控制器包括高压发生器模块、高压输出转换模块及单片机控制模块，高压发生器模块产生的高压送至高压输出转换模块，选择开关信号送至单片机控制模块，单片机控制模块根据选择开关的状态将信号送至高压输出转换模块控制激发电极获得高压。
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