CN105453933A - 一种带有水冷式led光源模块的培育架 - Google Patents

一种带有水冷式led光源模块的培育架 Download PDF

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陈浩伟
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马丙戌
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Abstract

本发明公开了一种带有水冷式LED光源模块的培育架，包括培育架本体、水冷散热模块及多个LED光源模块，所述LED光源模块为可拆卸结构；所述培育架本体包括多层结构，每层结构均包括支架及隔板，所述多个LED光源设置在每层的顶部；水冷散热模块包括进、出水口及水流管道，所述水流管道设置在每层的支架及隔板上，所述进水口设置在支架的顶端，出水口设在支架的底端；所述LED光源模块具体为两端封闭的方形空心铝管，方形空心铝管的底面设置多个LED芯片，顶面的两端设置与水流管道连接的通孔作为LED光源模块的进出水口。本发明将能有效减少制造与安装更换成本，更有益于大规模应用。

Description

一种带有水冷式LED光源模块的培育架
技术领域
本发明涉及智能农业装备领域，具体涉及一种带有水冷式LED光源模块的培育架。
背景技术
在全封闭的植物工厂中，电费是生产的主要成本所在。旧时的植物补光常采用高压钠灯或荧光灯等，存在能耗高、光谱与植物需求相差大的缺陷，很难保证设施作物的高效生产的需求。而且这些光源在工作时产生大量的热，若距离植物过近会使其“烫伤”。被称作第四代光源的LED是一种固态光源，具有体积小、重量轻、节能环保、长寿命、光谱展宽小等优点，较传统光源具有无法比拟的优势，是替代传统光源进行高效补光的理想光源。更为重要的是，LED光源为冷光源，工作时随光辐射出的热较少，可贴近植物叶片表面照射，减少了照射距离，提高了光照效率。
但是LED作为一种电光转换器件，其转换效率仅有30％左右。其余的能量均以热能的方式释放。当LED芯片的结温过高时，会出现波长漂移、寿命缩短等问题，因此有必要对LED光源配备散热措施。传统的LED植物灯采用的散热技术，大多在LED背后安装散热器，利用空气自然对流或风扇强制对流使热散发到环境中。但植物工厂是一个密闭的恒温环境，大量的LED必将导致室内温度提升，因此需要使用冷风机等制冷手段才能使环境温度符合需求，而这些制冷手段也将使植物工厂的整体耗能大大提高。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种适用于植物工厂的带有水冷式LED光源模块的培育架。
本发明采用如下技术方案：
一种带有水冷式LED光源模块的培育架，包括培育架本体、水冷散热模块及多个LED光源模块，所述LED光源模块为可拆卸结构；
所述培育架本体包括多层结构，所述每层结构均包括支架及隔板，所述多个LED光源设置在每层的顶部；
所述水冷散热模块包括进、出水口及水流管道，所述水流管道设置在每层的支架及隔板上，所述进水口设置在支架的顶端，出水口设在支架的底端；
所述LED光源模块具体为两端封闭的方形空心铝管，方形空心铝管的底面设置多个LED芯片，顶面的两端设置与水流管道连接的通孔作为LED光源模块的进出水口。
所述通孔为方形或圆形，所述通孔四周设置强永磁铁与培育架连接。
所述方形空心铝管的左侧面设置用于与电源连接的电路接口，所述方形空心铝管底面的内侧设置导热微沟槽。
优选地，还包括水流控制系统，所述水流控制系统设置在出水口的前端。
优选地，还包括用于与LED光源模块通孔配合的培育架端接口，所述培育架端接口设置水流管道上。
所述水流控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在水流管道上。
所述水冷散热模块的出水口与室外的换热器连接。
所述培育架端接口设置橡胶防水垫圈及强永磁铁，该强永磁铁的极性与LED光源模块的强永磁铁极性配合。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用集成化、模块化设计，散热系统一部分与培育架集成，另一部分与LED光源模块集成。能有效减少制造与安装维修成本，更有益于大规模应用。并且可以根据实际植物的需要更换不同光谱组成、不同光量子通量的LED光源模块，相较于现有的固定结构有更大的灵活性。
(2)本发明采用水冷散热方式，将LED散发出的热能通过水或其它液态介质运输到室外后通过换热器散发到大气中，将能在保证LED散热符合要求的同时避免室内环境温度升高。从而减少室内制冷系统的能耗，更有利于成本的降低。
(3)本发明散热系统可根据培育架水流出口的水温调整水流速度。温度过高时增大流速，温度较低时减速，以自动适配不同发热功率不同数量的LED光源模块，且能在保证散热效果的前提下使水泵能耗降到最低。
(4)本发明所使用的LED属于冷光源，能以相对于荧光灯更近的距离照射植物，同时由于LED发出的热被水冷系统运输到室外，大大改善热堆积现象，因此可以加大排布密度，从而实现更大的种植密度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的LED光源模块的左上侧视图；
图3是本发明的LED光源模块的右上侧视图；
图4是本发明的培育架端接口；
图5是本发明的培育架端接口与LED光源模块的配合图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1-图5所示，一种带有水冷式LED光源模块的培育架，该培育架集成部分散热系统与供电系统，散热系统的另一部分集成在光源模块中。培育架的水冷管道与室外换热器相连，使得LED所发出的热能传递到室外，在保证LED散热条件的前提下避免室内温度升高的问题。
具体包括培育架本体、水冷散热模块及多个LED光源模块，所述LED光源模块为可拆卸结构，并集成有部分水冷散热系统，通过磁力与培育架连接，达到便于更换不同光谱、光量子通量的LED光源模块的目的。
所述培育架本体包括多层结构，所述每层结构均包括支架1及隔板2，所述多个LED光源模块3设置在每层的顶部，光源模块中的LED发光面朝下，使LED光源发出的光可以照向植物；如图1所示，其中一层结构中，包括隔板及支架。
所述水冷散热模块包括进、出水口12、13及水流管道14、水流控制系统15、LED光源模块3内部的管道及培育架端接口5构成，
进水口12设置在培育架上方即支架的顶端，出水口13设置在培育架下方即支架的底端。工作时水流以进水口压力以及自身重力为动力自上而下流动且流经LED光源模块3。水流控制系统15设置在出水口之前，通过温度传感器收集流过的水温，经计算后利用电控水流控制阀控制水流速，以达到控制LED光源温度的目的。
如图2、3所示，所述LED光源模块为两端封闭的方形空心铝管，所述铝管的外侧底面涂敷绝缘层、电路层、保护层等膜层6并安装所需的多个LED芯片7，外侧底面的一端即铝管的左侧面安装电路接口8连接培育架电路及LED光源模块电路，所述铝管的两端设置与水流管道连接的通孔作为LED光源模块的进出水口，通孔周围设置四块强永磁铁10用于培育架的配合，铝管的底面内侧面设置微沟槽11用于增大固液接触界面，提高换热系数。所述通孔9和四块强永磁铁10构成光源端接口4。
如图4及图5所示，所述培育架端接口5设置在水流管道14上，培育架端接口为两个，培育架端接口的通口形状为方形，外端为方形平台，接口四周设置有凸起的橡胶防水垫圈16及强永磁铁，该磁铁的极性与光源端接口的磁性向匹配。
供电系统集成在培育架支架1中，在一边的培育架端接口5附近留有连接线用于连接LED光源模块，同时也为水冷系统提供电能。附图中尚未画出。
安装时，需要在植物工厂天花板设置给水管道，流经水流开关后接入培育架进水口12。植物工厂地板应设置排水管，与培育架出水口13连接。给水管与排水管在室外连接换热器两端以及水泵、蓄水池形成水回路。植物工厂的电力系统与培育架的供电系统连接。如图5所示，安装LED光源模块3时只需要将光源端接口4与培育架端接口5靠近，便可依靠磁力实现连接。再将培育架供电系统的预留连接线与光源模块的电路接口8连接即可。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有水冷式LED光源模块的培育架，其特征在于，包括培育架本体、水冷散热模块及多个LED光源模块，所述LED光源模块为可拆卸结构；
所述培育架本体包括多层结构，所述每层结构均包括支架及隔板，所述多个LED光源设置在每层的顶部；
所述水冷散热模块包括进、出水口及水流管道，所述水流管道设置在每层的支架及隔板上，所述进水口设置在支架的顶端，出水口设在支架的底端；
所述LED光源模块具体为两端封闭的方形空心铝管，方形空心铝管的底面设置多个LED芯片，顶面的两端设置与水流管道连接的通孔作为LED光源模块的进出水口。
2.根据权利要求1所述的培育架，其特征在于，所述通孔为方形或圆形，所述通孔四周设置强永磁铁与培育架连接。
3.根据权利要求1所述的培育架，其特征在于，所述方形空心铝管的左侧面设置用于与电源连接的电路接口，所述方形空心铝管底面的内侧设置导热微沟槽。
4.根据权利要求1所述的培育架，其特征在于，还包括水流控制系统，所述水流控制系统设置在出水口的前端。
5.根据权利要求1所述的培育架，其特征在于，还包括用于与LED光源模块通孔配合的培育架端接口，所述培育架端接口设置水流管道上。
6.根据权利要求4所述的培育架，其特征在于，所述水流控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在水流管道上。
7.根据权利要求1所述的培育架，其特征在于，所述水冷散热模块的出水口与室外的换热器连接。
8.根据权利要求5所述的培育架，其特征在于，所述培育架端接口设置橡胶防水垫圈及强永磁铁，该强永磁铁的极性与LED光源模块的强永磁铁极性配合。
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