CN108662457B - 一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法 - Google Patents

一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，分别制备激光二极管模组，电源部分和转光器，最后将其与光纤连接制备主体部分，本发明解决了传统灯具功率小，寿命低，成本高，安装麻烦，适用范围有限等核心问题，采用光纤铺设，电源部分和主体部分制作简易，安装便捷，仅靠一个光源即可大面积且广范围地照射植物，不仅节能环保，照射效果好，大大降低了人工成本，而且使用寿命高，损坏后可直接更换光源或者转光器，有利于节约使用成本，此外，针对不同植物的不同光合作用，可通过更改光源的波长促进植物生长，操作便捷，适用范围广，具有广阔的应用前景。

Description

一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法
技术领域
本发明涉及激光照明技术领域，尤其涉及一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法。
背景技术
光照是地球上生物赖以生存与繁衍的基础，作物的光合作用离不开光照，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。自然界中，太阳的光照随地理纬度、季节和天气的不同而变化。高纬度地区冬季日长变短以及其他地区冬春季节连阴、雨、雪、雾天气等特定气候条件下，光照强度和光照时间不足的现象时有发生。农作物长期的弱光生长会导致植株营养体不健壮、落花落果严重、果实发育缓慢、含糖量降低、产量下降、品质变劣及病虫害蔓延等问题。因此，在现代植物生产系统中(如温室，大棚，露天大田等)人工补光已经成为高效生产的重要手段。此外，密闭式人工光生产系统，如植物工厂，组培车间，育苗工厂等，采用完全人工光进行光合作用，离不开对人工照明光源的需求。
根据中国期刊《中国生态农业学报》中2010年第18版1125-1129页刊出《近期激光对植物生长调节效应的研究进展》一文，分析了激光对植物生长调节效应。指出了激光可以提高植物抗UV-B胁迫能力，增强UV-B辐射能引起植物细胞膜脂过氧化，体内产生大量活性氧自由基，能修复幼苗的细胞膜脂过氧化损伤。此外，激光还能提高植物抗干旱能力和抗冷冻能力。
而中国专利103644534B中所述红蓝色激光植物灯中虽然照射空间大，但不能保证每棵植物所得到的光照相等，且只能适用于部分植物，局限性较大。中国专利205026532U中所述LED植物生长灯，相对于激光，LED的耗能较大，不利于环保。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，解决了传统灯具功率小，寿命低，成本高，安装麻烦，适用范围有限等核心问题，采用光纤铺设，电源部分和主体部分制作简易，安装便捷，仅靠一个光源即可大面积且广范围地照射植物，不仅节能环保，照射效果好，大大降低了人工成本，而且使用寿命高，损坏后可直接更换光源或者转光器，有利于节约使用成本。此外，针对不同植物的不同光合作用，可通过更改光源的波长促进植物生长，操作便捷，适用范围广，具有广阔的应用前景。
为了实现上述目的，本发明提供的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，分别制备激光二极管模组，电源部分和转光器，最后将其与光纤连接制备主体部分，具体包括如下步骤：
(1)激光二极管模组的制备：
激光二极管模组由圆柱形铜制外壳，激光二极管和聚焦镜片制备而成，利用数控机床加工激光二极管模组的圆柱形铜制外壳，将聚焦镜片安装于圆柱形铜制外壳内部的一侧，将激光二极管与圆柱形铜制外壳的另一端固定连接；
(2)电源部分的制备：
利用数控机床加工电源部分的圆柱形铝制外壳，再利用冲床按照给定模具在圆柱形铝制外壳上冲出若干圆柱形孔洞，用于放置由步骤(1)制备的激光二极管模组，在电源用电路板上按照圆柱形铝制外壳所冲压出的圆柱形孔洞位置制作单颗激光二极管的驱动，形成三并三串或其他组合形式；
(3)转光器的制备：
转光器由圆柱形铝制外壳，2个扩光镜片和1个转折镜片制备而成，利用数控机床加工转光器的圆柱形铝制外壳，在圆柱形铝制外壳内部的一侧依次安装2个扩光镜片和1个转折镜片，2个扩光镜片之间的距离为3mm，转折镜片与2个扩光镜片的距离分别为5mm和2mm；
(4)主体部位的制备：
首先将由步骤(1)制备的激光二极管模组安装于由步骤(2)制备的电源部分的圆柱形孔洞内，再将安装有激光二极管模组的电源部分通过硅胶与光纤主体相连接，从光纤主体牵引出若干光纤次体，按照实际需求在光纤次体上每隔相应距离安装一颗由步骤(3)制备的转光器，直至光纤次体末端，在光纤次体末端安装光纤帽，用于阻挡多余激光损失。
优选地，所述激光二极管模组圆柱形铜制外壳的长度与直径分别为16.97mm和7.78mm。
优选地，所述激光二极管模组聚焦镜片的直径与焦距分别为7.7mm和16mm。
优选地，所述激光二极管模组的激光二极管为单波长5mw 405nm蓝紫光，7mw650nm近红光与10mw 785nm远红外组合，或者7mw 650nm/785nm双波长激光二极管与5mw405nm蓝紫光组合，所述激光二极管需要根据植物生长需求进行选择。
优选地，所述转光器圆柱形铝质外壳的长度，内径和外径分别为33.99mm，16.06mm和18.03mm。
优选地，所述转光器扩光镜片的直径为16mm。
优选地，所述转光器转折镜片的直径为16mm。
优选地，所述光纤帽为帽状，外径为38mm，内径为30mm。
优选地，所述光纤主体的内径和外径分别为250mm和260mm，所述光纤次体的内径和外径分别为25mm和40mm。
本发明提供的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，具有如下有益效果。
1.本发明采用光纤铺设，电源部分和整体部分制作简易，安装便捷，按照实际需求在光纤每隔任意距离上安装转光器，使从光源发射出来的光能够充分地照射到植物。光纤铺设的激光植物灯不需要大量普通植物激光生长灯，仅靠一个光源即可大面积且广范围地照射植物，不仅节能环保，照射效果好，大大降低了人工成本，而且使用寿命高，损坏后可直接更换光源或者转光器，有利于节约使用成本，具有广阔的应用前景。
2.本发明针对不同植物的不同光合作用，可通过更改光源的波长促进植物生长，操作便捷，适用范围广。采用双波长激光二极管代替单波长激光二极管，可使模拟出来的光谱更加贴近太阳光。对于植物生长的促进作用贴近植物阳光下的光合作用，可减少植物的生长灾害，缩短植物的生长周期，提高产量，带来巨大的经济效率，其应用将是未来农业生产的一大技术革命。
3.本发明打破了日光温室，玻璃联动温室，光伏温室等对种植作物品种选择的限制，突破了制约设施农业可持续发展的瓶颈，创造性地解决了由于天气、雾霾、光伏组件遮挡造成的弱光环境对作物生长的影响，为实现作物优质、安全、高产提供了重要的技术支撑，对农业生产方面将产生巨大的促进作用，推进现代农业的发展。
附图说明
图1为本发明制备的主体部分的结构示意图。
图2为本发明制备的激光二极管模组的结构示意图。
图中：
1.激光二极管 2.聚焦镜片 3.圆柱形铜制外壳 4.激光二极管模组 5.电路板 6.圆柱形铝制外壳 7.扩光镜片 8.转折镜片 9.光纤帽 10.圆柱形铝制外壳 11.电源部分12.转光器 13光纤次体。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，分别制备激光二极管模组4，电源部分11和转光器12，最后将其与光纤连接制备主体部分，具体包括如下步骤：
(1)激光二极管模组4的制备：
激光二极管模组4由圆柱形铜制外壳3，激光二极管1和聚焦镜片2制备而成，利用数控机床加工激光二极管模组4的圆柱形铜制外壳3，将聚焦镜片2安装于圆柱形铜制外壳3内部的一侧，将激光二极管1与圆柱形铜制外壳3的另一端固定连接；
(2)电源部分11的制备：
利用数控机床加工电源部分11的圆柱形铝制外壳6，再利用冲床按照给定模具在圆柱形铝制外壳6上冲出若干圆柱形孔洞，用于放置由步骤(1)制备的激光二极管模组4，在电源用电路板5上按照圆柱形铝制外壳6所冲压出的圆柱形孔洞位置制作单颗激光二极管1的驱动，形成三并三串或其他组合形式；
(3)转光器12的制备：
转光器12由圆柱形铝制外壳10，2个扩光镜片7和1个转折镜片8制备而成，利用数控机床加工转光器12的圆柱形铝制外壳10，在圆柱形铝制外壳10内部的一侧依次安装2个扩光镜片7和1个转折镜片8，2个扩光镜片7之间的距离为3mm，转折镜片8与2个扩光镜片7的距离分别为5mm和2mm；
(4)主体部位的制备：
首先将由步骤(1)制备的激光二极管模组4安装于由步骤(2)制备的电源部分11的圆柱形孔洞内，再将安装有激光二极管模组4的电源部分11通过硅胶与光纤主体相连接，从光纤主体牵引出若干光纤次体13，按照实际需求在光纤次体13上每隔相应距离安装一颗由步骤(3)制备的转光器12，直至光纤次体13末端，在光纤次体13末端安装光纤帽9，用于阻挡多余激光损失。
优选地，所述激光二极管模组4圆柱形铜制外壳3的长度与直径分别为16.97mm和7.78mm。
优选地，所述激光二极管模组4聚焦镜片2的直径与焦距分别为7.7mm和16mm。
优选地，所述激光二极管模组4的激光二极管1为单波长5mw 405nm蓝紫光，7mw650nm近红光与10mw 785nm远红外组合，或者7mw 650nm/785nm双波长激光二极管与5mw405nm蓝紫光组合，所述激光二极管1需要根据植物生长需求进行选择。
优选地，所述转光器12圆柱形铝质外壳10的长度，内径和外径分别为33.99mm，16.06mm和18.03mm。
优选地，所述转光器12扩光镜片7的直径为16mm。
优选地，所述转光器12转折镜片8的直径为16mm。
优选地，所述光纤帽9为帽状，外径为38mm，内径为30mm。
优选地，所述光纤主体的内径和外径分别为250mm和260mm，所述光纤次体13的内径和外径分别为25mm和40mm。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，分别制备激光二极管模组，电源部分和转光器，最后将其与光纤连接制备主体部分，具体包括如下步骤：
(1)激光二极管模组的制备：
激光二极管模组由圆柱形铜制外壳，激光二极管和聚焦镜片制备而成，利用数控机床加工激光二极管模组的圆柱形铜制外壳，将聚焦镜片安装于圆柱形铜制外壳内部的一侧，将激光二极管与圆柱形铜制外壳的另一端固定连接，所述激光二极管为双波长激光二极管；
(2)电源部分的制备：
利用数控机床加工电源部分的圆柱形铝制外壳，再利用冲床按照给定模具在圆柱形铝制外壳上冲出若干圆柱形孔洞，用于放置由步骤(1)制备的激光二极管模组，在电源用电路板上按照圆柱形铝制外壳所冲压出的圆柱形孔洞位置制作单颗激光二极管的驱动，形成三并三串或其他组合形式；
(3)转光器的制备：
转光器由圆柱形铝制外壳，2个扩光镜片和1个转折镜片制备而成，利用数控机床加工转光器的圆柱形铝制外壳，在圆柱形铝制外壳内部的一侧依次安装2个扩光镜片和1个转折镜片，2个扩光镜片之间的距离为3mm，转折镜片与2个扩光镜片的距离分别为5mm和2mm；
(4)主体部位的制备：
首先将由步骤(1)制备的激光二极管模组安装于由步骤(2)制备的电源部分的圆柱形孔洞内，再将安装有激光二极管模组的电源部分通过硅胶与光纤主体相连接，从光纤主体牵引出若干光纤次体，按照实际需求在光纤次体上每隔相应距离安装一颗由步骤(3)制备的转光器，直至光纤次体末端，在光纤次体末端安装光纤帽，用于阻挡多余激光损失。
2.根据权利要求1所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述激光二极管模组圆柱形铜制外壳的长度与直径分别为16.97mm和7.78mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述激光二极管模组聚焦镜片的直径与焦距分别为7.7mm和16mm。
4.根据权利要求3所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述激光二极管模组的激光二极管为单波长5mw 405nm蓝紫光，7mw 650nm近红光与10mw785nm远红外组合，或者7mw 650nm/785nm双波长激光二极管与5mw 405nm蓝紫光组合，所述激光二极管需要根据植物生长需求进行选择。
5.根据权利要求4所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述转光器圆柱形铝质外壳的长度，内径和外径分别为33.99mm，16.06mm和18.03mm。
6.根据权利要求5所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述转光器扩光镜片的直径为16mm。
7.根据权利要求6所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述转光器转折镜片的直径为16mm。
8.根据权利要求7所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述光纤帽为帽状，外径为38mm，内径为30mm。
9.根据权利要求8所述的一种制备基于植物培育工厂用生长灯的方法，其特征在于，所述光纤主体的内径和外径分别为250mm和260mm，所述光纤次体的内径和外径分别为25mm和40mm。
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