CN104976555A - 一种植物照明装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物照明装置及方法，该照明装置包括光源以及设置于该光源出射光路上的配光支架，该配光支架具有至少一反射面，用以将照射于配光支架表面的光线分配至受光面的边缘区域。本发明通过在光源的出射光路上设置配光支架，将中间比较集中的光束的一部分分配到光照度比较低的边缘区域；在光源的四周通过具有反光特性或附有反射膜的挡光板将其围起来，可以使得逃逸出去的光线反射到植物生长所需要的区域；光源和/或配光支架在驱动装置的作用下可以摆动或扭动，因此可以使得光穿透不同层面，或者照射到不同方向的叶子，这样会使得照明效果更加有效。

Description

一种植物照明装置及方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置，特别涉及一种植物照明装置及方法，属于照明技术领域。

背景技术

光是地球上一切生命的能量来源，是世上一切生物赖以生存的最重要因素之一，生命的起源和进化离不开光，生物的结构与功能也要受到光的强烈的影响。绿色植物的生长需要阳光，这主要是因为它们需要进行光合作用，来提供自身生长所需要的养料等。植物生理研究结果表明，农作物干物质重量的90%来源于光合作用，反映出光对农作物产量的影响至关重要。

为了促进植物的光合作用，人工模拟植物最佳生长光照环境对植物进行补光照射，提供植物叶绿素所需要吸收谱段的光照，改善农作物的光照条件，使植物可以在晚间或阴天也能进行很好的光合作用，使之处于最佳生长状态，缩短成熟，对发展高科技农业具有重要意义。

目前LED植物照明灯主要以大功率（1-3W) LED 阵列与光学透镜配合的形式为主：它们的主要参数为：120度发光角，每平方米灯具的电功率为300-1200W；波长配比主要由蓝光和红光组成；存在光效较低，均匀性不好，光色不够丰富，可靠性也比较差等问题。

其中均匀性问题是比较大的问题，参图1所示，其中光照度在中部比较强，而边缘区域光照度相对比较弱，由于照度不均匀造成了一部分植物已经成熟，而另一部分要等到1-2周后才成熟，大大地影响了收获的工作安排和产量。

因此，必须要有效地解决照明均匀性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物照明装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例公开了一种植物照明装置，包括光源以及设置于该光源出射光路上的配光支架，所述配光支架具有至少一反射面，用以将照射于所述配光支架表面的至少部分光线分配至与光源对应的受光面的选定区域。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架的直径沿光源的出射光路方向逐渐增大。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架的横向截面呈环形。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架的纵向截面呈锥形。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架的外表面具有反光特性或附有反射膜。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架的内表面具有反光特性或附有反射膜。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述配光支架与所述光源同轴设置。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述光源的边缘围有挡光板，所述挡光板面向所述光源的一面具有反光特性或附成有反射膜。

优选的，在上述的植物照明装置中，与所述光源正对的受光面上的光照度均匀分布。

优选的，在上述的植物照明装置中，如果光源发出的是接近于平行的光，并且所要照射的几何尺度与光源尺度相同或相近，所述配光支架（其高度为c）的反射面与水平方向的夹角 alpha约为90°-arctg（0.5*L/a）/2，所述光源长边长度L、配光支架高度为c，其沿光源长边方向的最小直径d_min以及最大直径d_max满足：d_max /(c+b) =tg（90°-alpha）以及 d_min//b= tg（90°-alpha）。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述光源长边长度L、挡光板高度h、光源与受光面之间的距离a、以及配光支架的顶端与光源之间的距离b之间满足：L：h：a：b=10：5：15：2。

优选的，在上述的植物照明装置中，所述光源为LED光源，但不限于此。

优选的，在上述的植物照明装置中，还包括驱动装置，用以驱使所述光源和/或配光支架进行转动、扭动、摆动之中的一种或两种以上动作和/或用以调整所述配光支架与所述光源之间的距离，从而调整照射于所述配光支架表面的光线的反射角度。

进一步的，所述驱动装置包括能够驱使所述配光支架自转的驱动轴，其中所述配光支架的反光叶片的一端可转动的连接于驱动轴上，另一端为活动端。如此，通过转动速度即可改变所述配光支架反射叶片的垂直角度。

本发明实施例还公开了一种照明装置，包括光源以及设置于该光源出射光路上的配光支架，所述配光支架具有至少一反射面，所述反射面用以将照射于其表面的至少部分光线分配至受光面的选定区域。

本发明还提供了一种植物照明方法，包括：提供光源，并在该光源的出射光路上设置配光支架，以及利用所述配光支架具有的至少一反射面将照射于所述配光支架表面的至少部分光线分配至与所述光源对应的受光面的选定区域。

作为较为优选的实施方案之一，该方法还可包括：

通过驱动装置驱使所述光源和/或配光支架进行转动、扭动、摆动之中的一种或两种以上动作和/或通过驱动装置调整所述配光支架与所述光源之间的距离，从而调整照射于所述配光支架表面的光线的反射角度，进而调整光源光线在不同受光面的不同区域的照射强度。

因此可以使得光穿透不同层面，或者照射到不同方向的叶子。

作为较为优选的实施方案之一，该方法还可包括：采用包含一驱动轴的驱动装置，并将所述配光支架的反光叶片一端可转动的连接于所述驱动轴上，而使所述反光叶片另一端为活动端，

以及，以所述驱动轴驱使所述配光支架按设定速度自转，从而使所述反光叶片与驱动轴之间成设定夹角。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1）本发明通过在光源的出射光路上设置配光支架，可以将光线更好的分配至受光面上的选定区域，例如，将原来集中分布于受光面中央区域的光束的一部分分配到光照度比较低的边缘区域，从而实现光线于受光面上的均匀分配；

2）通过具有反光特性或附有反光膜的挡光板将光源围起来，可以使得原来可能逃逸出去的光线也收集并反射到受光面，例如植物叶面上，提高光线的利用率；

3）通过驱动装置驱使光源和/或配光支架摆动、转动或扭动，或者通过驱动装置改变光源与配光支架的距离，可以使得光源出射的光线在不同受光面或同一受光面的不同区域的照射强度可以动态调整，进而使得照明效果更加有效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中植物照明光源进行照射时受光面上光照度分布的示意图；

图2所示为本发明一实施例中植物照明装置进行照射时受光面上光照度的分布图；

图3a-图3b所示为本发明一实施例中植物照明装置的俯视图和侧视图；

图4所示为本发明另一实施例中植物照明装置进行照射时受光面上光照度的分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图2所示，在一实施例中，一种植物照明装置包括光源1，光源1包括多组阵列设置的LED芯片，由于不同的植物生长所需要的喜好光照波长不同，因此需要根据植物生长对光谱段的需求而选择配置相应波段的LED芯片。

需要注意的是，本案中的照明装置同样适用于其他对光照均匀度要求较高的领域，在应用时，光源亦可采用卤素灯等其他发光体。

光源1的出射光路上设置有一配光支架2，配光支架2优选与光源1同轴设置，其用于将中部比较密集的光束分配一部分到受光面3的边缘区域。

再请参阅图3a-3b，其中配光支架2整体可呈一喇叭状，其具有一中空的腔体，腔体的上下两端开口，部分光线可以直接通过腔体照射在受光面3上。配光支架2的侧壁倾斜设置，其横截面呈环形，且其直径沿出射光路方向逐渐增大。配光支架的轮廓形状与光源对应，优选的，光源整体呈长方形排列，配光支架的截面对应呈长方形设置，且长短边与光源对应。

配光支架2优选可以采用亚克力、铝箔或塑料等材质制成，配光支架2的外表面镀上或贴上反射膜，通过反射膜可以将照射在其表面的光线反射到受光面光照度比较低的区域，即受光面的边缘区域。这样，既保持了原有的灯具结构，又解决了光照不均匀和光效低的问题。这样的灯具具有光效率高，成本低，照度均匀等优点。

配光支架2的内壁上亦可镀上或贴上发射膜，倾斜进入配光支架内的部分光线可以在内壁上反射膜的作用进行光线重现分配。

光源1的四周还围绕有挡光板4，挡光板4沿出射光路方向延伸，挡光板面向光源1的一面镀上或贴有反射膜，通过挡光板的作用可以使得逃逸出去的光线反射到植物生长所需要的区域。

在配光支架2和挡光板4的共同作用下，LED光源的光线重新进行分布，使其达到有效和均匀的双重目的。

为了使得与光源正对的受光面上的光照强度均匀分布，本案发明人进行了大量实践，发现在满足如下条件时，恰好能满足光照强度的较好均匀分布（光源长边方向）：

如果光源发出的是接近于平行的光，并且所要照射的几何尺度与光源尺度相同或相近，所述配光支架（其高度为c）的反射面与水平方向的夹角 alpha约为90°-arctg（0.5*L/a）/2，所述光源长边长度L、配光支架高度为c，其沿光源长边方向的最小直径d_min以及最大直径d_max满足：d_max /(c+b) =tg（90°-alpha）以及 d_min//b= tg（90°-alpha）。

进一步地，所述光源长边长度L、挡光板高度h、光源与受光面之间的距离a、以及配光支架的顶端与光源之间的距离b之间满足：L：h：a：b=10：5：15：2。

进一步地，光源还可以与一驱动装置连接，该驱动装置可以带动光源进行转动、摆动或扭动，使得光可以穿透不同层面，或者照射到不同方向的叶子上，如此可以使得照明效果更加有效。

在其他实施例中，驱动装置还可以驱动配光支架进行转动、扭动或摆动，或者驱动装置同时驱动光源和配光支架进行运动。

请参阅图4，在本发明的另一实施例中，可以采用一驱动轴5，并将所述配光支架2’的反光叶片一端可转动的连接于所述驱动轴上，而使所述反光叶片另一端为活动端，

以及，以所述驱动轴驱使所述配光支架按设定速度自转，从而使所述反光叶片与驱动轴之间成设定夹角。

根据不同配光的需要，可以通过调整驱动轴的转动速度来改变配光支架反光叶片与垂直方向的夹角，从而达到调整光分布的目的。

以及，也可通过驱使该配光支架和/或光源于竖直方向上相对移动，从而通过调整光源与配光支架之间的距离而调整光线于配光支架表面的反光角度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种植物照明装置，其特征在于包括光源以及设置于该光源出射光路上的配光支架，所述配光支架具有至少一反射面，用以将照射于所述配光支架表面的至少部分光线分配至与光源对应的受光面的选定区域。

2.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述配光支架的直径沿光源出射光路方向逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的植物照明装置，其特征在于：所述配光支架的横向截面呈环形或所述配光支架的纵向截面呈锥形。

4.根据权利要求3所述的植物照明装置，其特征在于：所述配光支架的外表面和/或内表面具有反光特性或附有反射膜。

5.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述配光支架与所述光源同轴设置。

6.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述光源的边缘围有挡光板，所述挡光板面向所述光源的一面具有反光特性或附有光反射膜。

7.根据权利要求6所述的植物照明装置，其特征在于：如果光源发出的是接近于平行的光，并且所要照射的几何尺度与光源尺度相同或相近，所述配光支架的反射面与水平方向的夹角 alpha为90°-arctg（0.5*L/a）/2，所述光源长边长度L、配光支架高度为c，其沿光源长边方向的最小直径d_min以及最大直径d_max满足：d_max /(c+b) =tg（90°-alpha）以及 d_min//b= tg（90°-alpha）。

8.根据权利要求6所述的植物照明装置，其特征在于：所述光源长边长度L、挡光板高度h、光源与受光面之间的距离a、以及配光支架的顶端与光源之间的距离b之间满足：L：h：a：b=10：5：15：2。

9.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于还包括驱动装置，用以驱使所述光源和/或配光支架进行转动、扭动、摆动之中的一种或两种以上动作和/或用以调整所述配光支架与所述光源之间的距离，从而调整照射于所述配光支架表面的光线的反射角度。

10.根据权利要求9所述的植物照明装置，其特征在于所述驱动装置包括能够驱使所述配光支架自转的驱动轴，其中所述配光支架的反光叶片的一端可转动的连接于驱动轴上，另一端为活动端。

11.一种植物照明方法，其特征在于包括：提供光源，并在该光源的出射光路上设置配光支架，以及利用所述配光支架具有的至少一反射面将照射于所述配光支架表面的至少部分光线分配至与所述光源对应的受光面的选定区域。

12.根据权利要求11所述的植物照明方法，其特征在于还包括：通过驱动装置驱使所述光源和/或配光支架进行转动、扭动、摆动之中的一种或两种以上动作和/或通过驱动装置调整所述配光支架与所述光源之间的距离，从而调整照射于所述配光支架表面的光线的反射角度，进而调整光源光线在不同受光面的不同区域的照射强度。

13.根据权利要求11所述的植物照明方法，其特征在于还包括：采用包含一驱动轴的驱动装置，并将所述配光支架的反光叶片一端可转动的连接于所述驱动轴上，而使所述反光叶片另一端为活动端，

以及，以所述驱动轴驱使所述配光支架按设定速度自转，从而使所述反光叶片与驱动轴之间成设定夹角。