CN1729749A - 具有混合光源的照明装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有混合光源的照明装置，包括至少一个滑轨及其上的至少一个灯具，各个灯具是以可拆卸方式设置于滑轨上；数种照明模组分别具有以不同排列方式所设置的数种类型的数个发光二极管，其中任一个照明模组是以可替换的方式安装于灯具上；波形产生器具有数个波形产生电路，其透过排线连接设置于各灯具上的照明模组；控制模组内含预设的波形资料库，其中上述波形资料库内对应于照明模组预设有数种波形资料，可根据安装于灯具上对应的照明模组形式，控制波形产生器的波形产生电路，以波形产生器提供照明模组上的发光二极管数种电源波形讯号，用于栽培植物。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有混合光源的照明装置，特别是涉及一种利用不同的照明模组及预设的波形资料库，以适应不同植物的不同照明需求而设计的植物栽培装置。
背景技术
过去在组培室中栽培组织培养苗，常使用荧光灯管(tube fluorescentlamp)做为人工光源，然而荧光灯管属发热光源，将导致在灯光下的组培瓶内有过热现象，须另行设法改善，否则有伤害到培养苗生长的可能，因而近来不断有人研究利用发光二极管(light emitting diode，LED)来栽培组织培养苗。发光二极管为冷光源，在栽培时可与植物非常接近而提高空间的使用率，且具有寿命长、耗电量小等特点。1992年Hoenecke等人以强光型红光的发光二极管配合蓝光灯管(tube fluorescent lamp)来栽培蔬菜种苗而获致成功(Hoenecke，M.E.，R.J.Bula，and T.W.Tibbitts.1992.Importance of‘Blue’photon levels for lettuce seedlings grownunder red-light-emitting diodes.HortScience 27(5)：427-430)。其后，蓝光LED于1993年问世，Okamoto于1996年使用强光型红光LED与蓝光LED，在蓝、红光量子数的比例为1∶2下可培育正常蔬菜(Okamoto，K.，T.Yanagi，and S.Takita.1996.Development of plant growth apparatusu弦g blue and red LED as artificial light source.Acta Hort.，440：111-116)。Yanagi等人于1996年将莴苣栽培于纯蓝光LED(170μmole/m2/s)的环境中，证实确可分化生长，虽然干物重小于纯红光或红、蓝光并存下的植株，但纯蓝光下的植株显得更矮壮而健康(Yanagi，T.，K.Okamoto，and S.Takita.1996.Effects of blue，red and blue/redlights of two different PPF levels on growth and morphogensis oflettuce plants.Acta Hort.440：117-122)。
只是前人多以小规模试验来研究发光二极管作为植物栽培的可行性，但是并没有特别针对以量产为出发点所设计的植物栽培装置。此外，一般实验室中的植物生长箱也仅限于特定几种波长的光源，并没有对各种植物作不同的照明模块化设计，因此，要更改实验的照明方式时，常常需要借助电子电路方面的专业技术人员才能对生长箱作修改，故使用上也不很方便。
发明内容
本发明的目的就在于使传统实验室或量产用的小型植物栽培装置模块化，当培养的植物不同时，可简单且快速更换不同的照明模组，以缩短修正装置的时间。
本发明的另一目的提供一种具有可控制照明状态的植物栽培装置，透过特定的控制模组及波形资料库，使植物栽培装置可针对不同的植物，提供预设的最佳照明状态，以符合植物栽培量产的需求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种具有混合光源的照明装置，包括：至少一个滑轨及其上的至少一个灯具，各个灯具是以可拆卸方式设置于滑轨上；数种照明模组分别具有以不同排列方式所设置的数种类型的数个发光二极管，其中任一个照明模组是以可替换的方式安装于灯具上；波形产生器具有数个波形产生电路，其透过排线连接设置在各灯具上的照明模组；控制模组内含预设的波形资料库，其中上述波形资料库内对应于照明模组预设有数种波形资料，可根据安装在灯具上对应的照明模组形式，控制波形产生器的波形产生电路，以波形产生器提供照明模组上的发光二极管数种电源波形讯号，用于栽培植物。
在较佳实施例中，本发明植物栽培装置的各照明模组所采用的发光二极管包括红外光、红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫光以及紫外光等发光二极管，而各个照明模组可根据不同的植物类别，适用不同数量、不同波长不同的混合比例的发光二极管。
在较佳实施例中，本发明混合光源的照明装置的控制模组为微控制器或为计算机，上述波形资料库是储存于微控制器的内存内或是计算机的储存装置内(如：硬盘)。
在较佳实施例中，本发明植物栽培装置的波形产生电路所输出的电源波形讯号可为脉波、方波、锯齿波、弦波或为其它有益于植物生长的波形讯号。又，上述波形产生电路另可调整电源波形讯号的频率、电压及电流大小，以改变发光二极管所发出的光量、光质及对应的照明工作比。
本发明的技术效果是以量产为出发点，发展出一种以超高亮度发光二极管作为混合光源的照明装置，其中波形产生器可分别调整发光二极管的光量、光质及照明工作比，以适合各类植物的栽培，再配合计算机、微控制器等控制模组，使用上更显弹性，且对于研究单位而言，可以用来评估各种作物生长所适合的光量与光质，以及评估可允许的照明工作比，而适当的照明工作比，将使工厂在生产时得以节省电力，或可改变植物生长速度、植物生理状态等，提供特殊物种生长需求，进而降低量产时的成本。
附图说明
图1A为本发明具有混合光源的照明装置的方块图。
图1B为本发明具有混合光源的照明装置的立体图。
图2为本发明的灯具的立体图。
图3为本发明的灯具上的照明模组上视图。
图4A-4E为本发明中波形产生电路可产生的波形图。
图5A为本发明第二实施例具有混合光源的照明装置的方块图。
图5B为本发明第二实施例具有混合光源的照明装置的立体图。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明。
具体实施方式：
实施例1
图1A为本发明具有混合光源的照明装置的方块图。请参阅图1A，本发明的具有混合光源的照明装置主要包括控制模组17、波形产生器16及数个照明模组126a-126c。其中，各照明模组126a-126c分别透过排线连接，并再以排线18与波形产生器16的连接座162连接；波形产生器16具有数个波形产生电路161a-161c，分别与控制模组17及连接座162电性连接，用于产生具有不同波形的驱动电压；控制模组17内含预设的波形资料库19，其中上述波形资料库19内对应于不同型号的照明模组预设有数种波形资料(未显示)，可根据对应的照明模组126a-126c形式，控制波形产生器16的波形产生电路161a-161c，以波形产生器16提供照明模组126a-126c上的发光二极管数种电源波形讯号，用于栽培植物。
图1B为本发明的植物栽培装置较佳实施例的立体图。请参阅图1B，植物栽培装置1被分隔成上、下二层(或更多层)空间，于每一层的顶面皆设置有数条滑轨11，且每一条滑轨11上安装有数个灯具12，在灯具12下方则对应放置有组培瓶2，组培瓶2内则放置欲栽培的植物。在植物栽培装置1的一侧设置有定时器13、开关14、电源15、波形产生器16以及控制模组17，且为了简化图示，图1B仅显示二组波形产生电路161a，161b。
如图1B所示，电源15用于提供电力、经波形产生器16的波形产生电路161a-161b、连接座162以及排线18(请参考图1A)使设置于灯具12上的照明模组126a-126c为位于组培瓶2内的植物照明。开关14用于控制电源15的开/关(ON/OFF)。定时器13用于显示灯具12照明的时间。波形产生器16除了可调整电源输出的电压、电流、频率、工作比(duty ratio)之外，还可依控制模组17的指令产生具有不同波形的驱动电压，由此控制灯具12的光量、光质及对应的照明工作比。
图2为本发明的灯具的立体图，图3为本发明的灯具上的照明模组上视图。请参阅图2及图3，本发明实施例的灯具12均可安装照明模组126，在照明模组126上插置有排成一列列的不同类形的发光二极管121，122，发光二极管121，122可以是相互交错配置，或是可依据位置编号作不同的设置。例如实施例的图3是以红光发光二极管121及蓝光发光二极管122相互交错配置，又红光列的发光二极管121彼此间距较小，而蓝光列的发光二极管122彼此间距较大，在此实施例中，强光型红光的发光二极管121的数目约为蓝光发光二极管122的二倍。又，各编号位置的发光二极管121，122分别与连接座127，128的特定脚位连接，并透过排线18与波形产生器16的波形产生电路161a，161b连接，以接受波形产生电路161a，161b所提供不同的电压波形讯号，使照明模组126产生相对应的光量、光质及照明工作比。
图4A-4E为本发明中波形产生电路可产生的波形图。如图4A-4E所示，本发明植物栽培装置的波形产生电路所输出的电源波形讯号可为脉波、方波、锯齿波、弦波或为其它有益于植物生长的波形讯号(图4E)，且波形产生电路另可调整电源波形讯号的频率、工作比、电压、电流大小及不同电源波形间的触发时间与同步效应，以改变发光二极管所发出的光量、光质及对应的照明工作比。
又，本发明植物栽培装置的各照明模组可适用各种波长的发光二极管，如：红外光、红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫光以及紫外光等发光二极管，各个照明模组可根据不同的植物类别，适用不同数量、不同波长不同的混合比例的发光二极管。
其次，在图1B所示的本实施例中，控制模组17为单芯片微控制器，并在其中内含预设的波形资料库19，此上述波形资料库19可由外界输入，对于不同照明模组126a-126c可用不同的波形数据，以对应不用使用状况的需求。
再次，若本发明的控制模组为个人计算机，则通过一接口系统，如：推荐标准RS-232(Recommended Standard 232，RS-232)等与波形产生器连接，就可以利用计算机的强大运算功能，储存对应不同植物、不同的照明模组的最佳波形讯号，使用者只要在计算机上依据不同的植物种类、各灯具上使用的照明明模块，即可提供最佳的植物培养光源，且波形资料库亦可随时更新，以符合量产需要。
实施例2
图5A为本发明第二实施例具有混合光源的照明装置的方块图。请参考图5A，本发明的具有混合光源的照明装置20主要包括微控制器22以及数个可替换的照明模组21a-21c，其中微控制器22包括控制电路221及波形产生电路223。其中各个照明模组21a:21c分别以不同的排列方式、不同类型的数个发光二极管区分为不同型式的照明模组21a-21c，可提供不同需求的照明。波形产生电路223分别连接控制电路221以及照明模组21a-21c的其中之一，波形产生电路223可产生具有不同波形的驱动电压，且控制电路221中预先储存波形资料库222，上述波形资料库222内对应于不同型号的照明模组21a-21c预设有数种波形数据，因此微控制器22的控制电路221可根据对应照明模组21a-21c的形式，控制微控制器22内的波形产生电路223，提供照明模组21a-21c上的发光二极管数种电源波形讯号，作为照明或是用于栽培植物。
图5B为第二实施例具有混合光源的照明装置的立体图。本发明第二实施例具有混合光源的照明装置20是将第一实施例的电源模块、波形产生电路及控制模组整合在单一灯具25内，如图5B所示，照明装置20的灯具25的内具有电路板26，在电路板26上分别设置微控制器22、电源模块23以及电连接器24，电连接器24可与外部的直流或是交流电源连接，而电源模块23可将外界直流或是交流电源转换为装置所需的直流电源，以驱动微控制器22及可替换的照明模组21a，其中微控制器22内包括如图5A所示的控制电路221及波形产生电路223，以产生具有不同波形的驱动电压。照明模组21a上具有间隔设置的发光二极管212，213，照明模组21a透过灯具25上滑槽251以可替换的方式设置于灯具25上，并透过照明模组21a背面的金属接点211与灯具25上的弹片252接触，而弹片252另与灯具25内部的电路板26电性连接，有此接收微控制器22所提供的驱动电压，以供照明之用。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的范围为准。
符号说明
1：植物栽培装置 2：组培瓶
11：滑轨 12：灯具
120：盒体 121-122：发光二极管
126：照明模组 127，128，162：连接座
13：定时器 14：开关
15：电源 16：波形产生器
161a-161c：波形产生电路 17：控制模组
18：排线 19：波形资料库
20：照明装置 21a-21c：照明模组
211：金属接点 212-213：发光二极管
22：微控制器 221：控制电路
222：波形资料库 223：波形产生电路
23：电源模块 24：电连接器
25：灯具 251：滑槽
252：弹片 26：电路板
t：时间 v：电压
Claims (29)
1、一种具有混合光源的照明装置，其特征在于包括：
至少一个滑轨；
至少一个排线；
至少一个灯具，以可拆卸方式设置于该滑轨上；
数种照明模组，分别具有以不同排列方式所设置的数种类型的数个发光二极管，其中任一个照明模组是以可替换的方式安装于该灯具上；
波形产生器，具有数个波形产生电路，透过该排线连接设置于上述灯具上的照明模组；
可根据安装于上述灯具上的照明模组的形式，控制波形产生器的波形产生电路，使波形产生器提供发光二极管数种电源波形讯号，以供照明之用的控制模组，其具有波形资料库，其中该波形资料库内预设有数种波形数据对应于照明模组。
2、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为红外光的发光二极管。
3、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为红光的发光二极管。
4、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为橙光的发光二极管。
5、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为黄光的发光二极管。
6、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为绿光的发光二极管。
7、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为蓝光的发光二极管。
8、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为紫光的发光二极管。
9、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为紫外光的发光二极管。
10、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的控制模组为微控制器。
11、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的控制模组为计算机。
12、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为脉波。
13、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为弦波。
14、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为方波。
15、如权利要求1所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为锯齿波。
16、一种具有混合光源的照明装置，其特征在于包括：灯具；
以可替换的方式设置于该灯具上的数个照明模组，其分别具有不同排列方式、不同类型的数个发光二极管；
波形产生电路，与该照明模组电性连接；以及
根据安装的照明模组的形式，控制波形产生电路，使波形产生电路提供给发光二极管数种电源波形讯号，以供照明之用并与上述波形产生电路电性连接的控制电路，其具有波形资料库，波形资料库内对应于照明模组预设有数种波形数据。
17、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为红外光的发光二极管。
18、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为红光的发光二极管。
19、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为橙光的发光二极管。
20、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为黄光的发光二极管。
21、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为绿光的发光二极管。
22、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为蓝光的发光二极管。
23、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为紫光的发光二极管。
24、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的发光二极管为紫外光的发光二极管。
25、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于还包括微控制器，且控制模组及波形产生电路是整合于该微控制器内。
26、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为脉波。
27、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为弦波。
28、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为方波。
29、如权利要求16所述的具有混合光源的照明装置，其特征在于所述的电源波形讯号为锯齿波。
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