CN203190151U - 植物照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及植物照明技术领域，尤其涉及一种植物照明装置。本实用新型包括壳体，所述壳体内设有驱动电源和LED光源，所述驱动电源与所述LED光源电连接，所述LED光源包括若干组LED发光模组，所述LED发光模组包括白光LED、蓝光LED和红光LED，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比的范围是5～9∶1～4∶1～5。本实用新型的发光光源采用按比例配比的白、蓝、红三种LED发光体，其发出的光既利于植物生长照明又利于人工作业照明，光效利用率可高达90％，节能环保，而且其生产成本较低，使用寿命较长，适用于广泛推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及植物照明技术领域，尤其涉及一种植物照明装置。
背景技术
光是植物生长的重要能源，植物利用光照进行光合作用来促进生长。室内植物培育、大棚蔬菜生产均安装有植物照明装置，用于在阴雨天或夜晚等日照不充足或无法接受日照的情况下为植物提供照明光源，以促进植物快速生长。
传统植物照明装置采用高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等，这些光源能耗较大，使用寿命短，成本较高。经实验研究证明，植物生长需特定波长的光源，例如植物的叶绿素需波长介于660nm左右的特定光，其波长接近于红光，而类胡萝卜素则需波长介于450nm左右的特定光，其波长接近于蓝光，其适合植物生长的光谱相对能量分布曲线参见图1，X轴表示光谱波长，单位为nm(纳米)，Y轴表示相对能量的百分比。而传统高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等光源属于高照度的白光，其光谱相对能量分布曲线参见图2，可知用于植物生长的红、蓝特定光的相对能量指数较低，因而其光效利用率较低。
随着LED光源的普及，尤其是能发出红光、蓝光的单色LED的应用，植物照明装置逐渐采用更加节能环保的LED光源替代传统高能耗的照明光源，目前LED植物照明装置的研发主要包括两条技术路线。技术路线一，如公告号为CN201690847U的专利所公开的“LED植物灯”，其采用红光LED和蓝光LED按比例配比，例如红光LED与蓝光LED配比比例为8∶1时的光谱相对能量分布曲线参见图3，可知用于植物生长的红、蓝特定光的相对能量指数与传统植物照明装置相比有了明显提高，因而大幅提升了光效利用率，同时更加节能环保，该方案也已经被广泛推广应用。技术路线二，如公告号为CN102709456A的专利所公开的“一种仿生态的植物生长补光LED光源”，其采用黄光LED、蓝光LED或紫光LED作为照明光源，然后在包覆LED的透明胶体上均匀涂设彩色荧光粉从而产生出适合植物生长且光谱带较宽的特定光，该仿生态的植物生长补光LED光源具有更适合植物生长的吸收光谱，光效利用率也较高，但是其LED的制造工艺复杂，价格非常昂贵，不适用于推广应用。
不论技术路线一的方案还是技术路线二的方案均存在不可避免的技术问题，即上述两种方案的光源虽然适合植物生长照明，但不适于人工作业照明，其照明环境呈红蓝色或蓝紫色，亮度较低，人工作业的光照环境非常朦胧，不利于肉眼观察植物的生长状况及作业。为解决该技术问题，如公告号为CN202310210U的专利所公开的“兼具植物生长光及照明光的可调光调色照明灯”，其依次采用红、蓝、绿三组发光模组，逐渐调整工作电压可依次使红色发光模组单独发光，红色和蓝色发光模组同时发光，红色、蓝色和绿色发光模组同时发光。当红、蓝、绿三组发光模组同时发光时可用于植物生长光及作业照明光，其光谱相对能量分布曲线参见图4，可知由于红、蓝、绿三色光产生混光作用，提高了光照亮度，但此时的光源包含光谱相对能量指数较高的绿光波长(500nm-580nm)的光谱，如图4中阴影线所示区域，该绿光波长的光谱不能被植物生长所吸收利用，因而其光效利用率较低，只能达到60％-70％，同时该可调光调色照明灯调节不方便，也不适用于对植物进行长期照射，而且由于红光LED的工作电压约为2.2V，比蓝光LED的工作电压低，红光LED受到较高的工作电压冲击，会缩短其使用寿命，导致该可调光调色照明灯的使用寿命不长。
综上，有必要提供一种新型的既利于植物生长照明又利于人工作业照明的植物照明装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术所存在的问题而提供一种植物照明装置，本植物照明装置的发光光源采用按比例配比的白、蓝、红三种LED发光体，其发出的光既利于植物生长照明又利于人工作业照明，光效利用率可高达90％，节能环保，而且其生产成本较低，使用寿命较长，适用于广泛推广应用。
为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。
一种植物照明装置，包括壳体，所述壳体内设有驱动电源和LED光源，所述驱动电源与所述LED光源电连接，所述LED光源包括若干组LED发光模组，所述LED发光模组包括白光LED、蓝光LED和红光LED，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比的范围是5～9∶1～4∶1～5。
其中，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶2∶1。
其中，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为6∶2∶4。
其中，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶2∶5。
其中，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶1∶1。
其中，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶4∶5。
进一步地，所述LED发光模组中的白光LED、蓝光LED和红光LED的总个数为12个或为12的倍数个，所述LED发光模组中的LED串联，其前端至少为4颗白光LED，末端为红光LED。
本实用新型的有益效果为：本植物照明装置的发光光源采用按比例配比的白、蓝、红三种LED发光体，其发出的光既利于植物生长照明又利于人工作业照明，光效利用率可高达90％，节能环保，而且其生产成本较低，使用寿命较长，适用于广泛推广应用。由于白光LED具有较宽的光谱带，因此本植物照明装置的白、蓝、红三色LED在混光作用下发出的光所包含的红光及蓝光波长的光谱带也较宽，更适合于植物生长照明，同时本植物照明装置所发出的光接近于自然光，更适合于人工作业照明。
附图说明
下面利用附图来对本实用新型作进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1为适合植物生长的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图2为传统植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图3为已有的采用红蓝LED方式的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图4为已有的采用LED的包覆层涂覆荧光粉方式的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图5为本实用新型实施例一的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图6为本实用新型实施例二的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图7为本实用新型实施例三的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图8为本实用新型实施例四的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图9为本实用新型实施例五的植物照明装置的光谱相对能量百分比分布曲线图；
图10为本实用新型实施例一的植物照明装置的LED发光模组的排列方式的结构示意图；
图11为本实用新型实施例二的植物照明装置的LED发光模组的排列方式的结构示意图；
图12为本实用新型实施例三的植物照明装置的LED发光模组的排列方式的结构示意图；
图13为本实用新型的驱动电源的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例来对本实用新型作进一步的说明。
实施例一
一种植物照明装置，以LED日光灯作为载体，当然并不限定为LED日光灯，包括壳体，所述壳体内设有驱动电源和LED光源，所述驱动电源与所述LED光源电连接，所述LED光源包括若干组LED发光模组，所述LED发光模组包括白光LED、蓝光LED和红光LED，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为6∶2∶4，所述LED发光模组中的白光LED、蓝光LED和红光LED的总个数为12个或为12的倍数个，所述LED发光模组中的LED串联，其前端至少为4颗白光LED，末端为红光LED，中部的LED不限定位置关系，采用混搭方式，12颗一串，以12颗一串的倍数排列，放的数量一般根据灯管结构件的长度平均分布。LED发光模组的具体排布方式为4颗白-1颗红-1颗蓝-1颗白-1颗红-1颗蓝-1颗白-2颗红，其光谱相对能量分布曲线参见图5，LED发光模组的排列方式参见图10，图10中W表示白光LED，B表示蓝光LED，R表示红光LED。其中白光LED工作电压为2.8-3.3V，色温5500-6000K，峰值波长452nm，主波长525nm，半波宽21nm，功率0.1W，光通量11.7lm；红光LED工作电压2.2-2.5V，峰值波长628nm，主波长600-680nm，半波宽17.5nm，功率0.1W，色温3800-4200K，光通量2.6lm；蓝光LED工作电压2.8-3.5V，峰值波长456nm，主波长420-480nm，半波宽23.1nm，功率0.1W，色温1400-1800K，光通量2.1lm。因红光LED的电压值较低，为了保护它开机时电压过高过流，故放在每一组的中后端，有效的保护红光LED。并可延长灯整灯的寿命，同时也保证混光更均匀。
本植物照明装置的发光光源采用按比例配比的白、蓝、红三种LED发光体，其发出的光既利于植物生长照明又利于人工作业照明，光效利用率可高达90％，节能环保，而且其生产成本较低，使用寿命较长，适用于广泛推广应用。由于白光LED具有较宽的光谱带，因此本植物照明装置的白、蓝、红三色LED在混光作用下发出的光所包含的红光及蓝光波长的光谱带也较宽，更适合于植物生长照明，同时本植物照明装置所发出的光接近于自然光，更适合于人工作业照明。
本植物照明装置的驱动电源，电路原理图参见图13，电路工作原理及功能如下，采用MT7930芯片的驱动电源，MT7930仅作为一种优选的LED驱动电源IC，当然也可以选用其他LED驱动电源IC，工作于DCM模式，输入电压范围满足AC85V-264V的全范围，具有短路、开路和过流保护等功能，输出电流与变压器的Lp无关，而且无需采用运算放大器对输出电流的采样、光电耦合器的反馈和Boost升压电路等，就能得到0.90以上的PF值、±3％的线性调整率和±2％的负载调整率；而且效率达到0.87。
MT7930芯片采用固定OFF时间、constant on的工作模式。OFF时间是内部固定的11us，ON时间受反馈环路的控制。芯片的CS脚检测变压器初级线圈的电流，DSN脚检测输出电压，芯片能够检测真实的输出电流，并由此确定ON时间。因此，无论输入电压、输出电压、变压器的Lp发生任何变化，芯片都可以通过调整ON时间，保证输出电流不变；输出电流只与芯片基准(400mV)、采样电阻Rs相关，批量生产一致性好；芯片的OFF时间是固定的，ON时间由反馈环路决定，因此系统工作频率并不固定。总体来讲，工作频率范围是(50Khz，90Khz)。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶2∶1，LED发光模组的具体排布方式为7颗白-1颗蓝-1颗白-1颗蓝-1颗白-1颗红，其光谱相对能量分布曲线参见图6，LED发光模组的排列方式参见图11，图11中W表示白光LED，B表示蓝光LED，R表示红光LED。本植物照明装置蓝光波长比例多些，适用于根径叶果实方面植物生长。本实施例其余内容与实施例一相同，这里不再赘述。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶2∶5，LED发光模组的具体排布方式为4颗白-1颗蓝-1颗白-1颗红-1颗蓝-3颗红，其光谱相对能量分布曲线参见图7，LED发光模组的排列方式参见图12，图12中W表示白光LED，B表示蓝光LED，R表示红光LED。本植物照明装置红光波长比例多些，适用花期植物生长。本实施例其余内容与实施例一相同，这里不再赘述。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶1∶1，其中白光LED、蓝光LED和红光LED的总个数为7个，LED发光模组的具体排布方式为4颗白-1颗蓝-1颗白-1颗红，其光谱相对能量分布曲线参见图8。本实施例其余内容与实施例一相同，这里不再赘述。
实施例五
本实施例与实施例一的区别在于，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶4∶5，其中白光LED、蓝光LED和红光LED的总个数为18个，LED发光模组的具体排布方式为4颗白-1颗蓝-1颗红-1颗白-1颗蓝-1颗红-1颗白-1颗蓝-1颗红-1颗白-1颗蓝-1颗红-2颗白-1颗红，其光谱相对能量分布曲线参见图9。本实施例其余内容与实施例一相同，这里不再赘述。
一种植物照明装置的植物生长光谱的LED配比方法：A、选取若干白光LED、若干蓝光LED和若干红光LED；B、将A中的白光LED、蓝光LED和红光LED按相同的个数比串联成若干组LED发光模组，其中每组LED发光模组中的白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比的范围为5～9∶1～4∶1～5，且每组LED发光模组中的LED总个数为12个或12的倍数个；C、将B中的若干LED发光模组串联或并联组成LED光源；D、将C中的LED光源的电源输入端与驱动电源的输出端电连接；E、将D中的驱动电源通电，LED光源发光并产生既利于植物生长照明又利于人工作业照明的植物生长光谱。其中，所述B中的发光模组前端至少为4颗白光LED，末端为红光LED。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (7)
1.一种植物照明装置，包括壳体，所述壳体内设有驱动电源和LED光源，所述驱动电源与所述LED光源电连接，其特征在于：所述LED光源包括若干组LED发光模组，所述LED发光模组包括白光LED、蓝光LED和红光LED，所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比的范围是5～9∶1～4∶1～5。
2.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶2∶1。
3.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为6∶2∶4。
4.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶2∶5。
5.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为5∶1∶1。
6.根据权利要求1所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中白光LED、蓝光LED和红光LED依次的个数比为9∶4∶5。
7.根据权利要求2-4任意一项所述的植物照明装置，其特征在于：所述LED发光模组中的白光LED、蓝光LED和红光LED的总个数为12个或为12的倍数个，所述LED发光模组中的LED串联，其前端至少为4颗白光LED，末端为红光LED。
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