CN114431027A - 一种应用于在轨植物栽培的光源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于在轨植物栽培的光源系统，涉及植物培养技术领域，解决的问题是通过激发光源与植物光源的嵌入式设计，在不额外占用空间的前提下实现了在轨叶绿素荧光检测功能。主要采用的技术方案为:发光模块，其包括壳体、安装在壳体上的第一光源板、嵌入在第一光源板上的至少两个激发光源装置、安装在壳体上并位于第一光源板背面的散热装置和安装在壳体上并分别与第一光源板、至少两个激发光源装置、散热装置电连接的航空插座；至少两个激发光源装置均包括嵌入在第一光源板上的第二光源板，第二光源板与第一光源板处于同一水平面上；驱动模块，其包括驱动盒、安装在驱动盒内的驱动电源和与驱动电源电连接的第一航空插头。
Description
技术领域
本发明涉及植物培养技术领域，特别是涉及一种应用于在轨植物栽培的光源系统。
背景技术
发展受控生态生命保障系统，是解决长航时、远距离、多乘员深空探测的必经之路。受控生态生命保障系统利用植物为航天员提供氧气和食物，因此，在太空高效培养植物至关重要。鉴于太空能源匮乏、空间狭窄、安装维修不便的特点，在轨植物栽培装置必须实现轻量化、小型化、模块化设计，最大限度地提高植物栽培的能源利用率、空间利用率，降低人工需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种应用于在轨植物栽培的光源系统，主要目的在于通过激发光源与植物光源的嵌入式设计，在不额外占用空间的前提下实现了在轨叶绿素荧光检测功能。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
本发明的实施例提供一种应用于在轨植物栽培的光源系统。其包括：
发光模块，其包括壳体、安装在所述壳体上的第一光源板、嵌入在所述第一光源板上的至少两个激发光源装置、安装在所述壳体上并位于所述第一光源板背面的散热装置和安装在所述壳体上并分别与所述第一光源板、至少两个激发光源装置、散热装置电连接的航空插座；所述至少两个激发光源装置均包括嵌入在所述第一光源板上的第二光源板，所述第二光源板与所述第一光源板处于同一水平面上；
驱动模块，其包括驱动盒、安装在所述驱动盒内的驱动电源和与所述驱动电源电连接的第一航空插头，所述驱动模块通过所述第一航空插头与所述航空插座插拔式连接方式与所述发光模块对接。
如前所述的，还包括：
至少两个温度监测装置，所述至少两个温度监测装置均包括安装固定在所述第一光源板温度最高位置上的温度探头和与所述温度探头的对接端子电连接并安装在所述驱动盒内的温度变送器，所述温度探头通过探头线压块固定在所述第一光源板温度最高位置上。
如前所述的，所述温度探头选用引线式热电阻温度传感器。
如前所述的，所述第一光源板的主体是铝基板；
所述第一光源板上均匀贴有绿光、远红光、红光、蓝光和白光五路独立电路的第一LED灯珠；
如前所述的，所述至少两个激发光源装置均还包括贴在所述第二光源板上的第二LED灯珠、放置在所述第二光源板上并罩住所述第二LED灯珠的透镜和放置在所述透镜上并用于固定所述透镜的透镜固定环，所述透镜固定环通过螺丝固定在所述第一光源板上。
如前所述的，所述第二LED灯珠为450nm的蓝光灯珠。
如前所述的，所述散热装置包括三个并联的风扇和三个并排设置的风道，所述三个风扇均嵌入安装在所述壳体的一个侧面，所述三个风道位于所述第一光源板的背面并分别与所述三个风扇一一对应连通；
所述壳体包括具有出风口的风口挡板，所述风口挡板安装在与所述三个风扇相对的一个侧面，所述三个风道分别与所述出风口相连通。
如前所述的，所述风扇安装有单独的DC第一插头。
如前所述的，所述驱动电源在所述驱动盒内灌AB胶固定。
如前所述的，所述驱动模块还包括外接第一供电设备的第二航空插头和外接第二供电设备的第三航空插头；
所述驱动电源包括用于对所述第一光源板供电的第一驱动电源板、用于对所述散热装置供电的第二驱动电源板、用于对所述至少两个激发光源装置供电的第三电源板；所述第二航空插头与所述第一驱动电源板电连接，所述第三航空插头分别与所述第二驱动电源板和所述第三驱动电源板电连接。
借由上述技术方案，本发明的应用于在轨植物栽培的光源系统至少具有下列优点：
1.本发明的应用于在轨植物栽培的光源系统通过设置发光模块和驱动模块的模块化结构设计，以及设计所述驱动模块通过所述第一航空插头与所述航空插座插拔式连接方式与所述发光模块对接，实现了在轨条件下植物栽培光源的高空间利用率，并通过设置至少两个激发光源装置嵌入在所述第一光源板上，在不额外占有空间的前提下实现了在轨叶绿素荧光检测功能；以及通过设置安装在所述壳体上并位于所述第一光源板背面的散热装置，保证在轨条件下植物栽培光源的稳定性和安全性。
2.本发明的应用于在轨植物栽培的光源系统能随飞行器上行入轨，避免震荡导致的损坏；能实现微重力条件下植物种子的萌发；能进行微重力条件下水分和养分的供应和传导；能实现微重力条件下基质水分养分和植物光合速率的监测；能实现微重力条件下植物的收获和采样。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明应用于在轨植物栽培的光源系统的发光模块正面分解结构示意图；
图2是本发明应用于在轨植物栽培的光源系统的发光模块结构示意图；
图3本发明的激发光源装置分解结构示意图；
图4是本发明应用于在轨植物栽培的光源系统的发光模块背面分解结构示意图；
图5是本发明应用于在轨植物栽培的光源系统的散热装置结构示意图图；
图6是本发明的驱动模块分解结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1-图6所示，本发明的一个实施例提出的一种应用于在轨植物栽培的光源系统，其包括：发光模块10和驱动模块20。
如图1-图5所示，所述发光模块10，其包括壳体1001、安装在所述壳体1001上的第一光源板1002、嵌入在所述第一光源板1002上的至少两个激发光源装置1003、安装在所述壳体1001上并位于所述第一光源板1002背面的散热装置1004和安装在所述壳体1001上并分别与所述第一光源板1002、至少两个激发光源装置1003、散热装置1004电连接的航空插座1005；所述至少两个激发光源装置1003均包括嵌入在所述第一光源板1002上的第二光源板10031，所述第二光源板10031与所述第一光源板1002处于同一水平面上；壳体1001还包括背盖板10011，背盖板10011覆盖在散热装置1004上。具体制作时，发光模块10尺寸为30mm×440mm×436.5mm(高×宽×深)，光源模块10的重量≯5.0kg，光源模块10的功耗≯110.0W。第一光源板1002的主体是铝基板；第一光源板尺寸为366mm×387.5mm(宽×深)，为了提高均匀度，第一光源板1002上均匀贴有绿光、远红光、红光、蓝光和白光五路独立电路的第一LED灯珠10021；其中红光采用波长为660±10nm，蓝光采用波长为450±10nm，绿光采用波长525±10nm,远红光采用波长为735±15nm；白光采用波长为400～700nm，并且不同颜色的光强可以单独调节，调光模式为0-10VDIM，红光≮200μmol·m-2·s-1，蓝光≮100μmol·m-2·s-1，绿光≮25μmol·m-2·s-1，远红光≮15μmol·m-2·s-1，白光≮200μmol·m-2·s-1，单色光光强在0％-100％之间连续可调，低于10％开关控制，电光转换效率为红光、白光、蓝光、远红光≮2.1μmol·J-1，绿光≮1.1μmol·J-1，单色光照顾均匀度U0为灯下15cm处，U0≮0.6。如图1-图3所示，所述至少两个激发光源装置1003均还包括贴在所述第二光源板10031上的第二LED灯珠10032、放置在所述第二光源板10031上并罩住所述第二LED灯珠10032的透镜10033和放置在所述透镜10033上并用于固定所述透镜10033的透镜固定环10034，所述透镜固定环10034通过螺丝固定在所述第一光源板1002上。第二LED灯珠10032为450nm的蓝光灯珠，至少两个激发光源装置1003均以450nm蓝光作为激发光，一个激发光源装置1003的尺寸≯φ45mm(大头端)×20mm(高)×φ30mm(小头端)，一个激发光源装置1003的功率功率≯15W；一个激发光源装置1003的重量≯200g。第一光源板1002和第二光源板10031的工作温度为≯60℃，均匀度±5℃，防护等级为IP54，第一LED灯珠10021和第二LED灯珠10032的耐用寿命为寿命Q90≮3.6万小时；3.6万小时光衰≯10％，噪音≯50dB。所述至少两个激发光源装置1003还包括端子插座10035，所述端子插座10035与航空插座1005连接，所述端子插座10035还用于连接信号，对激发光源进行控制。如图4-图5所示，所述散热装置1004包括三个并联的风扇10041和三个并排设置的风道10042，所述三个风扇10041嵌入安装在所述壳体1001的一个侧面，所述三个风道10042位于所述第一光源板1002的背部；所述壳体1001还包括具有出风口10012的风口挡板10013，所述风口挡板10013安装在与所述风扇10041相对的一个侧面，所述三个风道10042的一端分别与所述三个风扇10041一一对应连通，所述三个风道10042的另一端分别与所述出风口10012相连通。为了方便后期维护，风扇10041安装有独立的DC插头10043。由于风扇10041安装在第一光源板1002的背部，因此要求风扇的尺寸小、静音、质量稳定可靠。本发明实施例通过合理的风道结构设计，保证在轨条件下植物栽培光源的稳定性和安全性。
如图6所示，所述驱动模块20，其包括驱动盒2001、安装在所述驱动盒2001内的驱动电源2002和与所述驱动电源2002电连接的第一航空插头2003，所述驱动模块20通过所述第一航空插头2003与所述航空插座1005插拔式连接方式与所述发光模块10对接。所述驱动电源2002用于对所述第一光源板1002、至少两个激发光源装置1003和散热装置1004供电。驱动电源2002在驱动盒2001内灌AB胶固定，AB胶具有辅助散热功能，通过AB胶可以对驱动电源2002散热。所述驱动模块20还包括外接第一供电设备的第二航空插头2004、外接第二供电设备的第三航空插头2005和外接控制装置的第四航空插头2006，所述驱动电源2002包括与所述第二航空插头2004电连接并用于对所述第一光源板1002供电的第一驱动电源板、与所述第三航空插头2005电连接并用于对所述散热装置1004供电的第二驱动电源板、与所述第三航空插头2005电连接并用于对所述至少两个激发光源装置1003供电的第三驱动电源板；所述驱动模块20还包括第一线缆2007、第二线缆2008、第三线缆2009和第四线缆2010，所述第一线缆2007的一端与所述第一航空插头2003电连接，所述第一线缆2007的另一端与所述驱动电源2002电连接，所述第一线缆2007包括集装在一起的16芯0.3mm2线缆和2根3芯温度探头线，所述第二线缆2008的一端与所述第一驱动电源板电连接，所述第二线缆2008的另一端与所述第二航空插头2004电连接，所述第三线缆2009的一端与所述第二驱动电源板和所述第三驱动电源板电连接，所述第三电缆2009的另一端与所述第三航空插头2005电连接，所述第四线缆2010的一端与所述驱动电源2002电连接，所述第四线缆2010的另一端与所述第四航空插头2006电连接，所述第二线缆2008为2芯1mm2的线缆，所述第三线缆2009为8芯0.3mm2线缆，所述第四线缆2010为14芯0.3mm2线缆。所第二航空插头2004外接100VDC输入的第一供电设备，分别为5路单色灯珠供电，第四航空插头2006外接控制装置，分别为5路模块单独调光，调光模式为0-10VDIM。第三航空插头2005外接12V/24V低压输入的第二供电设备，为风扇、激发光源和温度变送器供电。
本发明的应用于在轨植物栽培的光源系统通过设置发光模块和驱动模块的模块化结构设计，以及设计所述驱动模块通过所述第一航空插头与所述航空插座插拔式连接方式与所述发光模块对接，实现了在轨条件下植物栽培光源的高空间利用率，并通过设置至少两个激发光源装置嵌入在所述第一光源板上，在不额外占有空间的前提下实现了在轨叶绿素荧光检测功能；以及通过设置安装在所述壳体上并位于所述第一光源板背面的散热装置，保证在轨条件下植物栽培光源的稳定性和安全性。以及本发明通过发光模块、驱动模块的模块化结构设计，实现在轨条件下植物栽培光源的高空间利用率；通过红、蓝、白、绿、远红5种光的合理搭配和单独的强度调节，实现在轨条件下植物栽培光源的高能效，以及针对不同作物的个性化光照配比。
进一步的，如图1、图2和图6所示，为了实时监测第一光源板和第二光源板的温度，所述应用于在轨植物栽培的光源系统，还包括：至少两个温度监测装置30，所述至少两个温度监测装置30均包括安装固定在所述第一光源板1002温度最高位置上的温度探头3001和与所述温度探头3001的对接端子30011电连接并安装在所述驱动盒2001内的温度变送器3002。所述温度探头3001选用PT100引线式热电阻温度传感器，所述温度探头3001通过探头线压块3003采用压环式螺纹固定安装在所述第一光源板1002温度最高位置上，方便工作人员对温度探头3001的徒手拆卸和更换，温度变送器3002为24VDC供电。本发明实施例通过设置至少两个温度监测装置30监测第一光源板1002的温度，保证在轨条件下植物栽培光源的稳定性和安全性。
本发明的应用于在轨植物栽培的光源系统能随飞行器上行入轨，避免震荡导致的损坏；能实现微重力条件下植物种子的萌发；能进行微重力条件下水分和养分的供应和传导；能实现微重力条件下基质水分养分和植物光合速率的监测；能实现微重力条件下植物的收获和采样。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于：其包括:
发光模块，其包括壳体、安装在所述壳体上的第一光源板、嵌入在所述第一光源板上的至少两个激发光源装置、安装在所述壳体上并位于所述第一光源板背面的散热装置和安装在所述壳体上并分别与所述第一光源板、至少两个激发光源装置、散热装置电连接的航空插座；所述至少两个激发光源装置均包括嵌入在所述第一光源板上的第二光源板，所述第二光源板与所述第一光源板处于同一水平面上；
驱动模块，其包括驱动盒、安装在所述驱动盒内的驱动电源和与所述驱动电源电连接的第一航空插头，所述驱动模块通过所述第一航空插头与所述航空插座插拔式连接方式与所述发光模块对接。
2.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，还包括：
至少两个温度监测装置，所述至少两个温度监测装置均包括安装固定在所述第一光源板温度最高位置上的温度探头和与所述温度探头的对接端子电连接并安装在所述驱动盒内的温度变送器，所述温度探头通过探头线压块固定在所述第一光源板温度最高位置上。
3.根据权利要求2所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述温度探头选用引线式热电阻温度传感器。
4.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述第一光源板的主体是铝基板；
所述第一光源板上均匀贴有绿光、远红光、红光、蓝光和白光五路独立电路的第一LED灯珠。
5.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述至少两个激发光源装置均还包括贴在所述第二光源板上的第二LED灯珠、放置在所述第二光源板上并罩住所述第二LED灯珠的透镜和放置在所述透镜上并用于固定所述透镜的透镜固定环，所述透镜固定环通过螺丝固定在所述第一光源板上。
6.根据权利要求5所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述第二LED灯珠为450nm的蓝光灯珠。
7.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述散热装置包括三个并联的风扇和三个并排设置的风道，所述三个风扇均嵌入安装在所述壳体的一个侧面，所述三个风道位于所述第一光源板的背面并分别与所述三个风扇一一对应连通；
所述壳体包括具有出风口的风口挡板，所述风口挡板安装在与所述三个风扇相对的一个侧面，所述三个风道分别与所述出风口相连通。
8.根据权利要求7所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述风扇安装有单独的DC第一插头。
9.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述驱动电源在所述驱动盒内灌AB胶固定。
10.根据权利要求1所述的应用于在轨植物栽培的光源系统，其特征在于，
所述驱动模块还包括外接第一供电设备的第二航空插头和外接第二供电设备的第三航空插头；
所述驱动电源包括与所述第一航空插头电连接并用于对所述第一光源板供电的第一驱动电源板、与所述第一航空插头电连接并用于对所述散热装置供电的第二驱动电源板、与所述第一航空插头电连接并用于对所述至少两个激发光源装置供电的第三电源板；所述第二航空插头与所述第一驱动电源板电连接，所述第三航空插头分别与所述第二驱动电源板和所述第三驱动电源板电连接。
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