CN108895353A - 一种高均匀度植物灯 - Google Patents

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文尚胜
靳肖林
李剑贤
付萌
左欣
蔡明兴
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

一种高均匀度植物灯，包括凸台、LED光源模块、反光背板、自由曲面反射结构、出光板、出光板固定装置；凸台对称设于两侧，凸台的斜面朝上且凸台的斜面朝向灯具内部；在两凸台之间的中部的上方设置自由曲面反射结构，在两凸台之间的中部的下方设置出光板；自由曲面反射结构两端通过反光背板和凸台的上端连接，出光板两端通过出光板固定结构和凸台的下端连接。本发明具有混光效果好、光效高、结构简单、散热好、耐用性好等优点。本发明属于植物照明技术领域。

Description

一种高均匀度植物灯
技术领域
本发明属于植物照明技术领域，尤其涉及一种高均匀度植物灯。
背景技术
光对于植物生长的几乎所有阶段都有着重要影响。自然界光的主要来源是太阳光。太阳光具有优良的全光谱特性和巨大的供给量，是人类有史以来传统农业赖以存在的重要保证。随着人口的持续增长，在有限的土地上利用传统农业方式提供的食物量受到了越加严重的制约，因此各种以人工条件为基础的设施农业便应运而生，植物工厂得到迅速发展。由于植物工厂的作物种植密度大，有要求作物的生长周期短、品质高。所需要的光环境无法利用太阳光来营造，需要大量的人工补光，植物灯应运而生。
植物照明灯的发端是白炽灯，后来又陆续引入了光效较高的低压气体放电灯(如：荧光灯)和高压气体放电灯(如：钠灯、金卤灯)等不同类别的光源。由于这些光源的光谱范围与植物的需求不尽匹配、光强度大小不尽合适、使用寿命有限及能耗高等方面。目前业界主流的观点认为最适用于植物生长照明的光源非LED莫属，红蓝光LED发出的光谱可以精准给植物生长补光，且利用三基色叠加原理可以使用PWM等一系列手段对光谱成分以及光强进行调控。因此，使用改良结构后的LED灯具是一个很好的选择。市场上现有的LED植物照明灯一般分为直下式与侧入式两种，二者均将红蓝两种颜色的LED灯珠进行阵列排布或者简单的靠LED灯条错位来进行混光，难以达到均匀的混光效果。而对于直下式LED植物光源，为了改善混光效果往往会增大灯具厚度，同时需要增加灯具到受照面的距离来提升混光效果，这样就减少了农业生产的空间利用率。对于侧入式LED植物光源，一般需要加入小型混光元件与导光板，这会导致光线在导光板中传播时被吸收减弱，导致光效低下，狭小的腔体内会造成温度过高，进而引发导光板的翘曲问题，从而引起光效的进一步下降，随着导光板材料的老化，会对特定的发光波长产生消光；与此同时，加入导光板也增加了灯具的重量以及生产成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种混光效果好的高均匀度植物灯，它还具有光效高、结构简单、散热好、耐用性好等优点。
一种高均匀度植物灯，包括凸台、LED光源模块、反光背板、自由曲面反射结构、出光板、出光板固定装置；凸台对称设于两侧，凸台的斜面朝上且凸台的斜面朝向灯具内部；在两凸台之间的中部的上方设置自由曲面反射结构，在两凸台之间的中部的下方设置出光板；自由曲面反射结构两端通过反光背板和凸台的上端连接，出光板两端通过出光板固定结构和凸台的下端连接。采用此结构，由LED光源模块发射出的光线，一部分直接掠射出光板，一部分直射反光背板后反射于出光板，一部分直射自由曲面反射结构后反射于出光板，因此出射光的混合程度更高、光效更好，且结构简单。
优选的，自由曲面反射结构包括多个串联连接的双自由曲面反射结构；双自由曲面反射结构包括两个相连接的自由曲面，两自由曲面在相交之处形成山峰状，双自由曲面反射结构自山峰状起向两侧逐渐降低。采用此结构，可根据灯具的尺寸自由选择并组合双自由曲面反射结构形成自由曲面反射结构，因此设计、组装灵活方便，且便于组装成光效高、光混合度高的灯具。
优选的，自由曲面反射结构包括三个串联连接的双自由曲面反射结构；中间的双自由曲面反射结构的山峰状最高，另外两个相同的双自由曲面反射结构对称设置于中间的双自由曲面反射结构的左右两侧。采用此结构，形成对称结构，使得灯具两侧的出光均匀、对称，灯具的光混合效果更好。
优选的，自由曲面反射结构采用塑料材质制成，并在自由曲面反射结构的内侧壁上涂敷反光涂层。采用此结构，反光效果好，且重量轻，减轻灯具的重量并节约成本。
优选的，凸台的斜面的倾斜角度为30至60度。采用此结构，出射光更均匀地分散直射灯具的三个部位。
优选的，凸台采用铝合金制成。采用此结构，强度好、重量轻，且可以有效将LED光源模块及灯具内部的热量导出灯具外，从而加强散热，延长灯具使用寿命。
优选的，LED光源模块包括红色LED灯珠和蓝色LED灯珠，红色LED灯珠和蓝色LED灯珠交叉排布。采用此结构，发射的LED光混光更均匀。
优选的，凸台的下端设有凹槽，出光板固定结构一端嵌入凹槽并通过螺丝和凸台固定连接；出光板固定结构另一端和出光板卡扣连接。采用此结构，便于组装灯具，拆卸维修时也方便。
优选的，出光板采用PMMA材质制成。采用此结构，出光效果好，且重量轻。
优选的，反光背板采用铝合金材质制成。采用此结构，反射效果好，强度好，且重量轻。
本发明的有益效果：通过在凸台的斜面上安装LED光源模块，并将LED光源模块对着自由曲面结构、反光背板，因此由LED光源模块发射出的光线，一部分直接掠射出光板，一部分直射反光背板后反射于出光板，一部分直射自由曲面反射结构后反射于出光板，进而出射光的混合程度更高、光效更好，且结构简单；通过对自由曲面反射结构的进一步设计，将中间的双自由曲面结构的山峰状设计为最高点，并将另外两个相同的双自由曲面反射结构对称设于中的双自由曲面结构的左右两侧，因此灯具两侧出光对称、均匀，灯具的出光混合效果、光效更好；出光板采用PMMA材质制成、自由曲面反射结构采用塑料材质制成，因此灯具的重量轻，且灯具较为耐用；凸台采用铝合金材质制成，因此强度好、重量轻，且可以有效将LED光源模块及灯具内部的热量导出灯具外，从而加强散热，延长灯具使用寿命；反光背板采用铝合金材质制成，因此反射效果好，强度好，且重量轻。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为LED光源模块安装于凸台的示意图。
图3为出光板固定装置与凸台的连接示意图。
图4为反光背板的结构示意图。
图5为自由曲面反射结构的结构示意图。
其中，1-LED光源模块，2-凸台，3-出光板，4-出光板固定装置，5-螺丝，6-反光背板，7-自由曲面反射结构，8-蓝色LED灯珠，9-红色LED灯珠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。
一种高均匀度植物灯，包括LED光源模块、凸台、出光板、出光板固定装置、反光背板、自由曲面反射结构；凸台对称设于两侧，凸台的斜面上安装LED光源模块；凸台的上端和一反光背板连接，两反光背板中间设置自由曲面反射结构，自由反射曲面结构和两反光背板连接以形成本植物灯的上壳；出光板设于自由曲面反射结构的下方，出光板两侧通过出光板固定结构和凸台的下端连接，以形成本植物灯的下壳。出光板固定结构和凸台用螺丝紧固连接。
凸台的斜面朝上，且安装时，凸台的斜面朝向植物灯的内部。凸台的斜面的倾斜角度可根据灯具尺寸变化而变化，本实施例中优选为30至60度。凸台采用铝合金材质制成，可以有效将LED光源模块以及灯具内部产生的热量导出灯具外。凸台的下端设有凹槽，出光板固定结构一端嵌入凹槽并通过螺丝和凸台固定连接；出光板固定结构另一端和出光板卡扣连接。
LED光源模块包括红色LED灯珠和蓝色LED灯珠，红色LED灯珠和蓝色LED灯珠交叉排布。
反光背板采用散热较好、强度较高的铝合金材质制成。反光背板一端和凸台连接，另一端和自由曲面反射结构连接。
双自由曲面反射结构包括两个自由曲面，两个自由曲面在相交之处形成山峰状；双自由曲面反射结构在山峰状之处为最高点，且两侧自山峰状起逐渐降低。在本实施例中，采用三个双自由曲面反射结构串联形成本自由曲面反射结构；其中，位于中间的双自由曲面反射结构的山峰状的高度最高，另外两个相同的双自由曲面反射结构对称设置于中间的双自由曲面反射结构的两侧。双自由曲面反射结构采用不易老化的耐高温轻质材料制成；本实施例中采用塑料材质，并在双自由曲面反射结构的内侧壁上涂敷反光涂层。反光背板与自由曲面反射结构代替了传统的导光板，不但更均匀地导出混合光、提高光效，而且可以大大减轻灯具的重量及降低成本。
本实施例中，出光板采用PMMA材质制成，加工方式不限于传统的注塑加工工艺。
工作时，凸台上的LED光源模块发出红蓝相间的光线，一部分光线直接掠射于出光板；一部分直射于反光背板后再通过反光背板反射射于出光板；一部分直射于双自由曲面的反光结构上的上，进而通过自由曲面的反光涂层进一步反射得到均匀分布的直下光线，与前两部分的掠射光线叠加获得均匀的出光效果。从而获得光效率更高、光均匀度更高的出光。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，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 (10)

1.一种高均匀度植物灯，其特征在于：包括凸台、LED光源模块、反光背板、自由曲面反射结构、出光板、出光板固定装置；凸台对称设于两侧，凸台的斜面朝上且凸台的斜面朝向灯具内部；在两凸台之间的中部的上方设置自由曲面反射结构，在两凸台之间的中部的下方设置出光板；自由曲面反射结构两端通过反光背板和凸台的上端连接，出光板两端通过出光板固定结构和凸台的下端连接。
2.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：自由曲面反射结构包括多个串联连接的双自由曲面反射结构；双自由曲面反射结构包括两个相连接的自由曲面，两自由曲面在相交之处形成山峰状，双自由曲面反射结构自山峰状起向两侧逐渐降低。
3.根据权利要求2所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：自由曲面反射结构包括三个串联连接的双自由曲面反射结构；中间的双自由曲面反射结构的山峰状最高，另外两个相同的双自由曲面反射结构对称设置于中间的双自由曲面反射结构的左右两侧。
4.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：自由曲面反射结构采用塑料材质制成，并在自由曲面反射结构的内侧壁上涂敷反光涂层。
5.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：凸台的斜面的倾斜角度为30至60度。
6.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：凸台采用铝合金制成。
7.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：LED光源模块包括红色LED灯珠和蓝色LED灯珠，红色LED灯珠和蓝色LED灯珠交叉排布。
8.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：凸台的下端设有凹槽，出光板固定结构一端嵌入凹槽并通过螺丝和凸台固定连接；出光板固定结构另一端和出光板卡扣连接。
9.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：出光板采用PMMA材质制成。
10.根据权利要求1所述一种高均匀度植物灯，其特征在于：反光背板采用铝合金材质制成。
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