CN106545788A - 一种高均匀度光质比可调的植物生长灯 - Google Patents

一种高均匀度光质比可调的植物生长灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高均匀度光质比可调的植物生长灯，多个反光杯安装在外壳上且开口朝下，反光杯内壁具有反光面并且反光面为复合抛物面，每个反光杯内设有光源安装架并且光源安装架位于复合抛物面的轴线上，每个光源通过一个光源安装架安装在反光杯内且朝向反光杯底部设置；通过将光源朝向反光杯设置使得光源发射的光经反光杯反射后均匀照在植物上，并且根据光学反射、折射定律，对反光杯的反光面进行优化设计，光照均匀度大大提高，保证植物受光均匀，并且通过采用红、蓝光双通道设计，能够实现红蓝光通量比值即光质比R/B在0.1～100间可调，从而可以应用于不同植物的种植及同种植物的整个生命周期。

Description

一种高均匀度光质比可调的植物生长灯
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种高均匀度光质比可调的植物生长灯。
背景技术
我国是农业大国，设施农业在我国发展迅速，现代园艺、植物工厂、温室大棚等设施农业面积达到了410.9万公顷(2015年数据)，产值超过8000亿元，大量反季蔬菜、瓜果、花卉等有着旺盛的市场需求。对于温室大棚，由于冬春两季日照时间短，尤其是在北方地区，植物生长缓慢，再加上我国最近的雾霾天气也使得温室大棚光照愈发不足，人工补光非常必要；植物工厂等高科技农业直接采用人工光源，也需要大量植物专用照明设备。目前，卤素灯、高压钠灯等光源就已经被应用到了植物照明领域，但低光效、高耗能、宽光谱等先天缺陷也使得它们没有获得大范围应用，而LED凭借它发光效率高、能耗低、寿命长、体积小、发热低、窄光谱的特性成为了植物生长专用灯的新宠，同时，红光和蓝光被证实能够显著促进植物生长，用特定比例的这两种光能有效促进植物生长。
但目前的植物灯没有解决光照的均匀性问题，照度不均匀的光使得植物长势参差不齐，影响品质；同时，不同的植物对红蓝光的需求比例不同，比如生菜在红光/蓝光为8:1的条件下生长最快，黄瓜在红光/蓝光为3:1的条件下长势最好，所以植物灯需要能够根据植物品种改变红蓝光质比，但目前的植物灯不能做到光质比的调节。因此，需要一种光照均匀度高、光质比可调的植物生长灯，满足温室大棚、植物工厂等设施农业的需求。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高均匀度光质比可调的植物生长灯。
本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯，包括：外壳、多个反光杯、多个光源；
多个反光杯安装在外壳上且开口朝下，反光杯内壁具有反光面并且反光面为复合抛物面，每个反光杯内设有光源安装架并且光源安装架位于复合抛物面的轴线上，每个光源通过一个光源安装架安装在反光杯内且朝向反光杯底部设置。
优选地，所述反光面的构成曲线方程为：
其中，θmax表示光源发光角度的一半，R表示光接收面的半径，ρ为光源至所述反光面上任意一点的距离，θ为光源与所述点之间的连线与曲线的轴线之间的夹角。
优选地，还包括第一供电装置、第二供电装置、光强调节装置，多个光源包括至少一个红光光源和至少一个蓝光光源，第一供电装置与红光光源连接为红光光源供电，第二供电装置与蓝光光源连接为蓝光光源供电，光强调节装置与第一供电装置和第二供电装置连接，用于通过调占空比方式调节第一供电装置和第二供电装置的输出脉冲电流。
优选地，外壳上设有呈正三角形分布的第一反光杯、第二反光杯、第三反光杯，第一反光杯内设有第一红光光源，第二反光杯内设有第二红光光源，第三反光杯内设有蓝光光源，第一供电装置与第一红光光源和第二红光光源连接用于为二者供电，第二供电装置与蓝光光源连接用于为蓝光光源供电。
优选地，第一红光光源和第二红光光源采用波长为660nm±15nm的大功率LED，蓝光光源采用波长为450nm±15nm的大功率LED。
优选地，第一红光光源与第二红光光源并联连接。
优选地，外壳外壁设有多个散热板，多个散热板平行间隔设置。
优选地，多个散热板自上而下水平设置，任意相邻两个散热板之间距离相等。
优选地，外壳和散热板均采用铝制材料制成。
优选地，多个反光杯外壁抵靠外壳内壁。
优选地，每个反光杯杯口设有透明亚克力板。
本发明中，所提出的高均匀度光质比可调的植物生长灯，通过将光源朝向反光杯设置使得光源发射的光经反光杯反射后均匀照在植物上，并且根据光学反射、折射定律，对反光杯的反光面进行优化设计，光照均匀度大大提高，保证植物受光均匀，并且通过采用红、蓝光双通道设计，能够实现红蓝光通量比值即光质比R/B在0.1～100间可调，从而可以应用于不同植物的种植及同种植物的整个生命周期。
附图说明
图1为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的结构示意图。
图2为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的仰视结构示意图。
图3为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的结构分解图。
具体实施方式
如图1、2和3所示，图1为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的结构示意图，图2为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的仰视结构示意图，图3为本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯的结构分解图。
参照图1、2和3，本发明提出的一种高均匀度光质比可调的植物生长灯，包括：外壳1、多个反光杯、多个光源；
多个反光杯安装在外壳1上且开口朝下，反光杯内壁具有反光面并且反光面为复合抛物面，每个反光杯内设有光源安装架并且光源安装架位于复合抛物面的轴线上，每个光源通过一个光源安装架安装在反光杯内且朝向反光杯底部设置。
本实施例的高均匀度光质比可调的植物生长灯的具体工作过程时，光源发出的光经反光杯反射后形成均匀光线，向下照射到植物上。
在本实施例中，所提出的高均匀度光质比可调的植物生长灯，通过将光源发光面朝向反光杯设置使得光源发射的光经反光杯反射后均匀照在植物上，并且根据光学反射、折射定律，对反光杯的反光面进行优化设计，光照均匀度大大提高，保证植物受光均匀，并且通过采用红、蓝光源双通道设计，能够实现红蓝光通量比值即光质比R/B在0.1～100间可调，从而可以应用于不同植物的种植及同种植物的整个生命周期。
在反光杯的具体设计中，反光面的抛物线方程根据能量守恒定律、反射定律、折射定律求得的微分方程经Runge-kuta法数值求解并拟合后旋转得到，所述反光面的构成曲线方程为：
其中，θmax表示光源发光角度的一半，R表示光接收面的半径，ρ为光源至所述反光面上任意一点的距离，θ为光源与所述点之间的连线与曲线的轴线之间的夹角。
光源通过上述反光杯反射后投射到地面的光照度均匀度能够达到90％以上。
为了实现光质比可调，本实施例的植物生长灯还包括第一供电装置、第二供电装置、光强调节装置，多个光源包括至少一个红光光源3和至少一个蓝光光源5，第一供电装置与红光光源3连接为红光光源供电，第二供电装置与蓝光光源5连接为蓝光光源5供电，光强调节装置与第一供电装置和第二供电装置连接用于调节第一供电装置和第二供电装置的输出电流；在使用中，可根据需要改变第一供电装置和第二供电装置的电流占空比的大小，实现红光光通量与蓝光光通量比例R/B在0.1～100间可调。
在进一步具体实施方式中，外壳1上设有呈正三角形分布的第一反光杯21、第二反光杯22、第三反光杯23，第一反光杯21内设有第一红光光源3，第二反光杯22内设有第二红光光源4，第三反光杯23内设有蓝光光源5，第一红光光源3与第二红光光源4并联连接，第一供电装置与第一红光光源3和第二红光光源4连接用于为二者供电，第二供电装置与蓝光光源5连接用于为蓝光光源5供电，第一红光光源3和第二红光光源4采用波长为660nm±15nm的大功率LED，蓝光光源5采用波长为450nm±15nm的大功率LED。
为了解决植物反光杯在外壳内部的散热问题，多个反光杯2外壁抵靠外壳1内壁，在外壳1外壁设有多个散热板6，多个散热板6平行间隔设置，具体地，多个散热板6自上而下水平设置，任意相邻两个散热板6之间距离相等，进一步地，外壳1和散热板6均采用铝制材料制成。
为了保护LED不受外部干扰，多个反光杯2杯口安装了透明亚克力板。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，包括：外壳(1)、多个反光杯、多个光源；
多个反光杯安装在外壳(1)上且开口朝下，反光杯内壁具有反光面并且反光面为复合抛物面，每个反光杯内设有光源安装架并且光源安装架位于复合抛物面的轴线上，每个光源通过一个光源安装架安装在反光杯内且朝向反光杯底部设置。
2.根据权利要求1所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，所述反光面的构成曲线方程为：
其中，θmax表示光源发光角度的一半，R表示光接收面的半径，ρ为光源至所述反光面上任意一点的距离，θ为光源与所述点之间的连线与曲线的轴线之间的夹角。
3.根据权利要求1所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，还包括第一供电装置、第二供电装置、光强调节装置，多个光源包括至少一个红光光源和至少一个蓝光光源(5)，第一供电装置与红光光源连接为红光光源供电，第二供电装置与蓝光光源(5)连接为蓝光光源(5)供电，光强调节装置与第一供电装置和第二供电装置连接，用于通过调占空比方式调节第一供电装置和第二供电装置的输出脉冲电流。
4.根据权利要求3所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，外壳(1)上设有呈正三角形分布的第一反光杯(21)、第二反光杯(22)、第三反光杯(23)，第一反光杯(21)内设有第一红光光源(3)，第二反光杯(22)内设有第二红光光源(4)，第三反光杯(23)内设有蓝光光源(5)，第一供电装置与第一红光光源(3)和第二红光光源(4)连接用于为二者供电，第二供电装置与蓝光光源(5)连接用于为蓝光光源(5)供电。
5.根据权利要求4所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，第一红光光源(3)和第二红光光源(4)采用波长为660nm±15nm的大功率LED，蓝光光源(5)采用波长为450nm±15nm的大功率LED。
6.根据权利要求4所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，第一红光光源(3)与第二红光光源(4)并联连接。
7.根据权利要求1所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，外壳(1)外壁设有多个散热板(6)，多个散热板(6)平行间隔设置。
8.根据权利要求7所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，多个散热板(6)自上而下水平设置，任意相邻两个散热板(6)之间距离相等。
9.根据权利要求7所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，外壳(1)和散热板(6)均采用铝制材料制成。
10.根据权利要求1所述的高均匀度光质比可调的植物生长灯，其特征在于，多个反光杯外壁抵靠外壳(1)内壁。
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