CN104848059B - 一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱LED光源，主要针对各种与光生物学相关基础科学研究，及人工光源应用研究等所需光配方研究中特殊光环境营造问题。本光源由光源板模块(1)和启动控制模块(2)组成。光源板模块(1)中采用多层PCB实现具有同一个辐射波段灯珠并联且可独立调控的电路排布；光源板模块(1)中灯珠单元(7)辐射的光谱波段最多可以分为七个波段，所发射光谱可覆盖可见光区域的全谱和部分紫外及远红，通过光源板模块(1)和启动控制模块(2)内电路相结合以PWM的调控方式对每个波段分别实现控制波段光辐射量在该波段辐射总量0％～100％范围内调控；灯珠单元(7)采用耐高温抗腐蚀抗衰老的透明胶(21)局部防水封装。
Description
技术领域
本发明专利提出一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱LED光源，可应用于各种与光生物学相关的实验研究中，主要包括与光照相联系的植物生理生化、动物生理生化、菌类培植、光学理疗及相对应的分子机制等研究，可以为可控环境下植物栽培、动物饲养、菌类生产和光治疗方法及健康光源等所需的光配方研究提供光源设备。
背景技术
与光照有关的植物、动物和微生物生理生化、光医学研究及相对应的分子机制等研究，可控环境下的植物栽培、动物饲养、菌类生产和光治疗方法及健康光源的开发，需要能够任意调控光配方(光谱组成和光照强度)的全光谱光源。
随着LED产业技术的发展，LED作为新一代绿色环保光源逐步得到普及应用。LED具有许多其他光源无法相比的独特优势，其中包括LED能够发出各种波段的光谱，且每一种波段波谱较窄，包含所有可见光波段及部分紫外和红外波段。这一特性使得开发可以任意调配光源光谱组成的全光谱光源成为可能。
但是，目前应用的LED光源大多为单色或两到三种颜色的组合光源，常见的有红、蓝、绿、紫外和红外单色光源，以及不同比例的红蓝组合、红白、蓝白及红蓝绿组合LED光源等。这些光源虽然也能够实现一定的波谱调配，但是同一个光源不能够同时实现波谱段和各段辐射强度的调配。不能够满足光生物科学研究和技术开发的需要。而且，为了研究光谱组成需要配置很多个不同的光源，且使用率极低，造成浪费。
本专利提出的一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱LED光源，能够满足各项与光环境相关的研究对特殊光源的需求，研究人员可以根据自己实验方案任意调配光谱组成和各个谱段的光照强度大小，具有广阔的应用价值。
发明内容
本发明的目的是给出一种在一定范围内可任意调控光谱，精巧轻便、使用简单的用于科学研究的宽光谱LED光源。
为了实现以上研究目的，设计发明了此种光谱可调控的科研实验用宽光谱LED光源。包括光源板模块(1)和启动控制模块(2)。其特征在于可应用于各种光生物相关的实验研究，还可以应用于需要不断变动光环境光谱组成的特殊环境照明。
所述光源板模块(1)有外壳(3)、散热板(4)、散热扇(5)、印刷电路板(6)、灯珠单元(7)、穿线孔(8)和悬挂孔(9)组成。外壳(1)背面以中心为圆心开有环形进气口(10)，四个侧面均开有条形出气口(11)，用于冷空气的流入和热空气的流出。散热板(4)上的散热翅(12)以板对角线为界分成四个部分，每个部分的散热翅(12)均匀的向对边延伸，且近心端略高于远心端，整体呈四面发散排列，利于热空气的排出。散热扇(5)固定在外壳(3)背板内侧中心位置，运行过程中，从进气口(10)吸入冷空气，推动其在散热翅(12)的间隙中穿过并从出气口(11)排出。印刷电路板(6)采用多层PCB，使同一个波段的灯珠并联且可以单独控制，整个灯板一颗灯珠损坏不影响其他灯珠工作。为保障光源在长期使用过程中印刷电路板(6)与散热板(3)的充分接触，首先用具有良好导热性的粘着剂将印刷电路板(6)与散热板(3)紧密黏贴在一起，再用均匀分布的固定钉(13)非穿透性固定，使光源工作过程中产生的热量得到充分的扩散，达到良好的散热效果。灯珠单元(7)包含280-320nm LED灯珠(14)、610-710nm LED灯珠(15)、380-420nm LED灯珠(16)、420-480nm LED灯珠(17)、480-560nm LED灯珠(18)、560-610nm LED灯珠(19)和710-740nm LED灯珠(20)七个不同发光波段的LED灯珠，呈六边形排布，所发射的光谱包含了可见光区域的全谱和部分紫外及远红，单元间具有相同波段的灯珠分布在单元的相同方位，且同一种波段的灯珠同行并联或同列并联，之后再行与行并联或列与列并联，最后通过外壳(3)侧面的穿线孔(8)与启动控制模块(2)相连，实现每一个波段的独立调控。整个灯珠单元采用耐高温抗腐蚀且抗老化的透明胶(21)作局部圆形防水封装，灯珠单元在电路板上的排布行间距与列间距相同均为20mm≤d≤40mm，以便使各波段的光辐射分布均匀，行数和列数根据供电及具体使用情况确定。四个悬挂孔(9)焊接在外壳背面的四个角便于使用时灯具的固定。
所述的启动控制模块(2)由控制箱体(22)、调控旋钮(23)和总电源开关(24)组成。控制箱体(22)内集成了可PWM调控的LED启动电源和PWM调控器，对应光源板模块(1)上灯珠的情况分成并联关系的7组，每一组控制一个光辐射波段，所有连接电线汇聚成电线束(25)通过穿线孔(8)与光源板模块相连，实现对光源光谱组成在一定范围内任意配比的调控。调控旋钮(23)共设了7个，分别对应一个光辐射波段，通过旋转旋钮可以实现控制波段光辐射量在该波段辐射总量0％～100％范围内的调控。总电源开关(24)可以控制整个电路外接AC220～270V电能供与断。
本发明的优点在于:
1、本发明的光谱组成可以在一定范围内任意的调配，一灯可以多用，满足各项与光生物学相关的研究对特殊光源的需求；
2、本发明中光谱辐射波段可以最多分为七个波段，所发射的光谱可覆盖可见光区域的全谱和部分紫外及远红，每个波段可分别实现0％-100％的调控；
3、本发明中采用的是耐高温抗老化的透明胶做局部环形防水封装，这种封装方式在实现防水的同时不造成衰减光辐射，节省材料且更利于灯板的散热。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明光源板单元组成拆解图；
图3为本发明灯珠单元灯珠的排布及防水封装示意图；
图4为本发明电路连接原理图；
图中：
1-光源板模块 2-启动控制模块 3-外壳 4-散热板
5-散热扇 6-印刷电路板 7-灯珠单元 8-穿线孔
9-悬挂孔 10-环形进气口 11-条形出气口 12-散热翅
13-固定钉 14-280-320nm 15-610-710nm 16-380-420nm
LED灯珠 LED灯珠 LED灯珠
17-420-480nm 18-480-560nm 19-560-610nm 20-710-740nm
LED灯珠 LED灯珠 LED灯珠 LED灯珠
21-透明胶 22-控制箱体 23-调控旋钮 24-总电源开关
25-电线束 26-固定孔
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明专利一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱LED光源，包括光源板模块(1)、启动控制模块(2)。
所述光源板模块(1)有外壳(3)、散热板(4)、散热扇(5)、印刷电路板(6)、灯珠单元(7)、穿线孔(8)和悬挂孔(9)组成。外壳(1)背面以中心为圆心开有环形进气口(10)，四个侧面均开有条形出气口(11)，用于冷空气的流入和热空气的流出。散热板(4)上的散热翅(12)以板对角线为界分成四个部分，每个部分的散热翅(12)均匀的向对边延伸，且近心端略高于远心端，整体呈四面发散排列，利于热空气的排出。散热扇(5)固定在外壳(3)背板内侧中心位置，运行过程中，从进气口(10)吸入冷空气，推动其在散热翅(12)的间隙中穿过并从出气口(11)排出。印刷电路板(6)采用多层PCB，使同一个波段的灯珠并联且可以单独控制，整个灯板一颗灯珠损坏不影响其他灯珠工作。为保障光源在长期使用过程中印刷电路板(6)与散热板(3)的充分接触，首先用具有良好导热性的粘着剂将印刷电路板(6)与散热板(3)紧密黏贴在一起，再用均匀分布的固定钉(13)非穿透性固定，使光源工作过程中产生的热量得到充分的扩散，达到良好的散热效果。灯珠单元(7)包含280-320nm LED灯珠(14)、610-710nm LED灯珠(15)、380-420nm LED灯珠(16)、420-480nm LED灯珠(17)、480-560nm LED灯珠(18)、560-610nm LED灯珠(19)和710-740nm LED灯珠(20)七个不同发光波段的LED灯珠，呈六边形排布，所发射的光谱包含了可见光区域的全谱和部分紫外及远红，单元间具有相同波段的灯珠分布在单元的相同方位，且同一种波段的灯珠同行并联或同列并联，之后再行与行并联或列与列并联，最后通过外壳(3)侧面的穿线孔(8)与启动控制模块(2)相连，实现每一个波段的独立调控。整个灯珠单元采用耐高温抗腐蚀且抗老化的透明胶(21)作局部圆形防水封装，灯珠单元在电路板上的排布行间距与列间距相同均为20mm≤d≤40mm，以便使各波段的光辐射分布均匀，行数和列数根据供电及具体使用情况确定。四个悬挂孔(9)焊接在外壳背面的四个角便于使用时灯具的固定。
所述的启动控制模块(2)由控制箱体(22)、调控旋钮(23)和总电源开关(24)组成。控制箱体(22)内集成了可PWM调控的LED启动电源和PWM调控器，对应光源板模块(1)上灯珠的情况分成并联关系的7组，每一组控制一个光辐射波段，所有连接电线汇聚成电线束(25)通过穿线孔(8)与光源板模块相连，实现对光源光谱组成在一定范围内任意配比的调控。调控旋钮(23)共设了7个，分别对应一个光辐射波段，通过旋转旋钮可以实现控制波段光辐射量在该波段辐射总量0％～100％范围内的调控。总电源开关(24)可以控制整个电路外接AC220～270V电能供与断。
Claims (1)
1.一种用于光生物学实验的可调光配方的宽光谱LED光源，其特征在于：包括光源板模块(1)和启动控制模块(2)；光源板模块(1)由外壳(3)、散热板(4)、印刷电路板(6)、灯珠单元(7)组成；散热板(4)上的散热翅(12)以对角线为界分成四个部分，每个部分的散热翅(12)均匀的向对边延伸，且近心端略高于远心端，整体呈四面发散排列；印刷电路板(6)采用多层PCB，使所有灯珠网格形并联；灯珠单元(7)包含280-320nm LED灯珠(14)、610-710nmLED灯珠(15)、380-420nm LED灯珠(16)、420-480nm LED灯珠(17)、480-560nm LED灯珠(18)、560-610nm LED灯珠(19)和710-740nm LED灯珠(20)七个不同发光波段的LED灯珠，单元间具有相同波段的灯珠分布在单元的相同方位；整个灯珠单元采用耐高温抗腐蚀且抗老化的透明胶(21)作局部圆形防水封装，灯珠单元在电路板上的排布行间距与列间距相同均为20mm≤d≤40mm，行数和列数根据供电及具体使用情况确定，启动控制模块(2)由控制箱体(22)、调控旋钮(23)和总电源开关(24)组成；控制箱体(22)内集成了可PWM调控的LED启动电源和PWM调控器，与光源板模块(1)中灯珠相对应分成并联关系的7组，每一个组控制一个光辐射波段，实现控制波段光辐射量在该波段辐射总量0％～100％范围内的调控。
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| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170531 |