CN110432024A - 一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝cob光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，包括若干个聚光器、支架、扩散光板、漫反射背板和边框板；所述聚光器间隔安装在边框上，所述扩散光板两端的表面上固定有支架，所述边框板安装在支架上，所述漫反射背板安装在边框板顶部。所述聚光器主要包括若干个LED光源、光源支架、光纤透镜、外反射面和内反射面；所述光纤透镜和LED光源均固定在圆柱形的光源支架表面中心，所述LED光源位于光纤透镜内；所述外反射面固定于光源支架表面边缘，内反射面固定在光纤透镜的表面上。本发明应用带有聚光器的无导光板的LED面光源，提高光效的同时解决了导光板重量大成本高的问题，也避免导光板的热翘曲问题。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，具体涉及一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置。
背景技术
随着现代农业的迅速发展，发达地区土地日益紧缺，传统农业日益衰退，为了满足日益增长的粮食需求，效法日本和德国等发达国家建立植物工厂大力发展垂直农业和现代农业成为大势所趋。作为植物生长的关键一环，光在植物的生长方面占据着重要的地位，LED植物光源也应运而生，但是目前在植物工厂中使用的LED光源多是沿用根据传统LED灯具的光学结构，比如LED射灯的光学结构、LED广告灯的光学结构、以及简单的阵列灯具，这样虽然节省了设计成本，但是由于植物照明灯具的灯珠多为红、蓝，红、黄，红、橙等多色灯珠，因此传统的光学结构很难达到非常均匀的多色光混光效果，使得受照植株表面出现局部过亮或者过暗或者光谱分布不均匀的问题，这样难以保证种植出的植物生长的均齐程度，最终会使得整一批次出产的植物的品质参差不齐。侧入式面光源由于采用导光板使得光效大幅度下降，但并且由于LED在照明过程中产生大量的热量，因此在侧入式面光源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，并且由于复杂的光学结构，使得生产成本增加。因此，本发明针对上述不足针对上述不足提出了一种科学合理的带有聚光器的无导光板的侧入式红绿蓝COB光源，其在照明效果和散热方面都达到了有利于植物生长的非常科学的效果。在植物工厂中的应用将具有非常大的应用前景。针对迅速发展起来的现代农业以及植物工厂，本发明公开了一种带有聚光器的无导光板的侧入式COB光源，特别的涉及一种光照均匀度高、可全方位照射植株、散热性能优良的COB植物照明光源的方案，用于解决当下市面上植物照明灯具设计不科学，植物培养平面内照明效果差，植物得不到多角度照明，散热性能差等问题。针对迅速发展起来的现代农业以及植物工厂，特别的需要光照均匀度高、可全方位照射植株、散热性能优良的COB植物照明光源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，发明一种红绿蓝COB植物照明灯，该发明主要从提高植物生长灯发光效果、提高植物生长灯耐用度、降低生产成本三个方面解决现有技术的不足，而且植物照明灯具有高效率、轻质、以及高耐用度。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，包括若干个聚光器、支架、扩散光板、漫反射背板和边框板；所述聚光器间隔安装在边框上，所述扩散光板两端的表面上固定有支架，所述边框板安装在支架上，所述漫反射背板安装在边框板顶部。
进一步的，每个聚光器主要包括若干个LED光源、光源支架、光纤透镜、外反射面和内反射面；所述光纤透镜和LED光源均固定在圆柱形的光源支架表面中心，一个LED光源位于一个光纤透镜内；所述外反射面固定于光源支表面边缘，内反射面位于外反射面内，并固定在光纤透镜的的表面上。
进一步的，所述LED光源、光纤透镜、外反射面和内反射面同轴安装。
进一步的，所述外反射面和内反射面均为塑料材质注塑加工件。
进一步的，所述内反射面为空心的圆锥，顶部位于光纤透镜表面上，所述外反射面为空心圆锥体，直径小的表面固定在光源支架的表面上。
进一步的，所述光纤透镜为玻璃光纤透镜或者是PMMA材质的集成光纤。
进一步的，所述外反射面的内外表面均反光，同时底部开有孔径非常微小（3-7mm）的小孔用以透射极小角度的出射光，外表面初级反射较大角度（85°-105°）的光线。
进一步的，所述LED光源为COB封装的红（R）绿（G）蓝（B）三基色LED光源。
进一步的，所述扩散光板为使用PMMA材质一体化注塑加工而成的双面棱镜扩散板。
进一步的，扩散光板的下棱柱面的三棱柱底边大于上棱镜面的三棱柱底边，上下棱镜面的高度一致。
进一步的，所述LED光源与外部驱动电路连接，以满足不同植株幼苗对于各自不同光谱的需求；所述外部驱动电路PAM与PWM相结合的驱动电路。
本发明为具有高效率、高混光均匀度、以及高散热效果的红绿蓝COB植物照明灯装置，其主要包括多重反射小角度聚光器，漫反射背板，双面棱镜扩散板。LED光源可以针对不同类型的植株通过外部驱动电路送出的多路PWM信号调整灯具的发光光谱，以满足不同植株幼苗对于各自不同光谱的需求。LED光学部件主要包括实现小角度出光的多重反射小角度聚光器和LED光源。小角度聚光器通过利用LED光源发出的光先通过光纤透镜做初步耦合将LED光源的大角度类朗伯光源初步压缩成小角度，由此以来可以保证尽可能多的光线被内反射面反射，内反射面开有小孔，孔径非常小只允许通过光纤透镜的初次汇聚的极小角度光线通过，进一步较大角度光线均要通过内反射面初级反射和外反射面的次级反射作用后得到小角度光出射。同时对于COB封装的红（R）绿（G）蓝（B）LED光源，光纤透镜可以起到一定的混光效果，由于全部耦合出小角的过程只涉及反射作用，因此最终出射的光的混色均匀性要优于目前提出的采用全内反射透镜作用的出射结果；高效漫反射背板有助于提高漫反射效率，使出光更为均匀，有助于获得较大的掠射出光面积；双面棱镜扩散板有助于解决由于掠射角过大而产生的严重的菲涅尔反射的问题。所述驱动电路为PAM与PWM相结合的双重调制驱动电路，结合了PAM高发光效率和PWM调光性能灵活的优点。调光电路由功率回路和控制环路两部分组成。功率回路即电源主回路，包括输入整流滤波电路、功率变换电路和输出整流滤波电路在实际调光过程中，可改变电流幅值进行色漂移补偿，通过调节占空比调节LED的光通量，这样可解决LED结温变化、老化等问题导致的色温漂移问题，可以在不改变平均电流的情况下，调节电流峰值来补偿色温漂移，使灯具光输出稳定、精准、高效。
如上所述本发明相对于现有技术具有以下优点：
1.应用COB封装的红（R）绿（G）蓝（B）三基色LED光源，将LED光源的基础混光问题与具体灯具的具体光学结构相结合，从光度学和色度学角度全面、多角度、系统化的对植物照明灯混光均匀度进行提高。
2.应用侧入式面光源，便于制作轻薄的光学元件，利于LCD显示器的薄型化轻质化发展。
3.应用带有聚光器的无导光板的LED面光源，在从光学角度提高光效的同时解决了导光板重量大成本高的问题，也避免了导光板的热翘曲问题对于光学性能的影响。
4.应用高效漫反射背板与双面棱镜扩散板结合的结构，有助于解决由于掠射角过大而产生的严重的菲涅尔反射的问题，提高灯具的混光均匀度和掠射出光面积。
5.应用脉冲宽度调制(PWM)和脉冲幅度调制（PAM）结合的双重调制，有利于高效且精准调制植物照明光源。
附图说明
图1是本发明一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置的结构图；
图2是本发明的聚光器在边框板上阵列排布示意图；
图3是本发明聚光器的示意图；
图4是本发明聚光器的剖面图；
图5是本发明双面棱镜扩散板的原理图；
其中：1-LED光源，2-光纤透镜，3-光源支架，4-外反射面，5-内反射面，6-支架，7-扩散光板，8-漫反射背板，9-边框板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，包括若干个聚光器、两个支架6、扩散光板7、漫反射背板8和两个边框板9；所述聚光器间隔贴封在边框板9上，所述扩散光板7两端的表面上通过螺丝安装固定有支架6，所述一个边框板9安装在一个支架6上，所述漫反射背板8通过螺丝安装固定在边框板9顶部，两个边框板9上的聚光器成镜像对称。
如图3和图4所示，每个聚光器主要包括若干个LED光源1、光源支架3、光纤透镜2、外反射面4和内反射面5；所述光纤透镜2和LED光源1均通过密封胶固定在圆柱形的光源支架3表面中心，所述一个LED光源1位于一个光纤透镜2内；所述外反射面4通过密封胶固定于光源支架3表面边缘，内反射面5通过密封胶固定在光纤透镜2表面上。图2所示，聚光器在边框板9阵列排布。
所述LED光源1、光纤透镜2、外反射面4和内反射面5同轴安装。
所述LED光源1为COB封装的红R绿G蓝B三基色LED光源。
所述外反射面4和内反射面5均为ABS塑料注塑加工件；所述内反射面5为空心的圆锥，圆锥顶部位于光纤透镜2上，所述外反射面4为空心圆锥体，直径小的表面固定在圆柱形的光源支架3的表面上。
所述光纤透镜2为玻璃光纤透镜或者是PMMA材质的集成光纤。
所述外反射面4的内外表面均反光，同时底部开有孔径非常微小（3-7mm）的小孔用以透射极小角度的出射光，外表面初级反射较大角度（85°-105°）的光线。
所述扩散光板7为使用PMMA材质一体化注塑加工而成的双面棱镜扩散板。所述扩散光板7的下棱柱面的三角形底边大于上棱镜面的三角形，上下棱镜面的高度一致。原理图如图5所示，大角度掠射光经过上下两个棱镜面的多次折射，以小角度出射，以此解决了由于掠射角过大而产生的严重的菲涅尔反射的问题。
上述实施例均为本发明的较佳实施方式，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)
1.一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，包括若干个聚光器、支架（6）、扩散光板（7）、漫反射背板（8）和边框板（9）；所述若干个聚光器间隔安装在边框（9）上，所述扩散光板（7）两端的表面上固定有支架（6），所述边框板（9）安装在支架（6）上，所述漫反射背板（8）安装在边框板（9）顶部。
2.根据权利要求1所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，每个聚光器主要包括LED光源（1）、光源支架（3）、光纤透镜（2）、外反射面（4）和内反射面（5）；所述光纤透镜（2）和LED光源（1）均固定在圆柱形的光源支架（3）表面中心，一个LED光源（1）位于一个光纤透镜（2）内；所述外反射面（4）固定于光源支架（3）表面边缘，内反射面（5）位于外反射面（4）内，并固定在光纤透镜（2）的表面上。
3.根据权利要求1所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述LED光源（1）、光纤透镜（2）、外反射面（4）和内反射面（5）同轴安装。
4.根据权利要求2所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述外反射面（4）和内反射面（5）均为塑料材质注塑加工件。
5.根据权利要求2所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述内反射面（5）为空心的圆锥，顶部位于光纤透镜（2）上方，所述外反射面（4）为空心圆锥体，直径小的表面固定在光源支架（3）的表面上。
6.根据权利要求2所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述光纤透镜（2）为玻璃光纤透镜或者是PMMA材质的集成光纤。
7.根据权利要求2所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述外反射面（4）的内外表面均反光，同时底部开有孔径为3-7mm的小孔，外表面初级反射角度为85°-105°的光线。
8.根据权利要求2所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述LED光源（1）为COB封装的红绿蓝三基色LED光源。
9.根据权利要求1所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，所述扩散光板（7）为使用PMMA材质一体化注塑加工而成的双面棱镜扩散板。
10.根据权利要求1所述的一种带有聚光器的无导光板侧入式红绿蓝COB光源装置，其特征在于，扩散光板（7）的下棱柱面的三棱柱底边大于上棱镜面的三棱柱底边，上下棱镜面的高度一致。
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