CN217464210U - 一种养殖宽范围照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种养殖宽范围照明设备，包括：框架，其配置有包含多个养殖区的养殖台；照明部，其包括与养殖区相对的多个LED光源，用于提供光照至养殖区；升降机构，其连接于照明部，并配置为调节照明部与养殖台的间距；图像采集模块，其配置为获取养殖区的图像信息；第一检测模块，其配置为获取LED光源与养殖区的间距；第二检测模块，其配置为获取因养殖区内植物反射所产生的可见光波长；以及控制模块，该控制模块配置为控制升降机构的运动，以及基于所述图像信息调整所述照明部与养殖台的间距和基于所述可见光波长调整所述LED光源的照明峰值波长。

Description

一种养殖宽范围照明设备

技术领域

本实用新型涉及照明设备技术领域，尤其涉及一种养殖宽范围照明设备。

背景技术

在自然界中，光环境是植物生长和发育必须的物理环境因子之一，它不仅是植物生长发育过程中的能量源，而且是植物生长发育的重要信号源。传统农业主要依靠太阳光，导致植物生长易受自然环境影响；而植物照明生产的植物不受限于自然环境，并可以接受更适宜的光照、温度等，即使在恶劣条件下仍可正常连续生产，且能精确调控植物的生长周期。

植物照明技术作为现代农业建设环节中重要的一部分，传统人工补光主要是通过白炽灯、卤素灯以及高压钠灯等途径进行的。而这些传统光源具有发光波长单一、能耗大等缺点。LED作为新型光源，与传统光源相比其优点包括：LED作为单色光光源，可以根据植物生长需求对光环境进行调控，形成适宜植物生长的最优环境；LED光源体积小，可以通过自由设计照明系统的结构增加空间栽培密度，适用于多层栽培立体组合系统；LED属于冷光源，发热量小，从而可以实现对植物进行近距离的照射而不被灼伤。

CN209688715U公开了一种LED照明装置，包括照明组件、减速电机一、升降绳、控制器以及减速电机二，照明组件左侧装配有减速电机一，照明组件右侧装配有减速电机二，减速电机一和减速电机二上连接有升降绳，减速电机二上装配有控制器，照明组件右端面下侧装配有接近开关一，照明组件底部装配有接近开关二；照明组件包括灯壳、连接扣、红灯、绿灯、蓝灯以及白灯，灯壳上端面左右两侧固定有连接扣，灯壳内部由后向前依次安装有红灯、绿灯、蓝灯以及白灯；控制器内装配有可控硅调光器以及印制电路板，印制电路板上焊接有单片机以及存储器，单片机与存储器双向数据连接，接近开关一和接近开关二的输出端分别与单片机输入端数据连接，单片机输出端分别与减速电机一和减速电机二输入端相连接，单片机输出端与可控硅调光器输入端数据连接，可控硅调光器输出端分别与红灯、绿灯、蓝灯以及白灯输入端相连接。

现有LED照明装置通常是为了弥补自然光照的不足，而大面积使用LED 灯来替代自然光照势必导致耗能增加，鉴于光源光照分布不均等因素，将导致植物无法接收均匀充足的光照，再加之光源所能提供的实际光照有限，因此会使大量的光线无法有效集中至目标区域而被浪费，而对部分现有能够调节光源点位的LED照明装置而言，由于仅简单调整光源与目标区域的位置，因此仍然无法确保光强的均匀分布，故一定程度上仍存在能耗问题，此外，基于植物的光合作用对各波长光线的吸收差异，尤其是光合作用的叶绿素和其它辅色素对于光的吸收表现，现有LED照明装置通常倾向于通过红光、蓝光照射给植物提供集中的光照刺激，因此现有LED照明装置通常配置多个具有发光波长的LED灯来对植物提供光照，然而这同样将增加照明装置的整体耗能，并且光线间的相互干扰以及光线反射、折射等致使光线存在不均匀性，或是不能很好地覆盖目标区域。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种养殖宽范围照明设备，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种养殖宽范围照明设备，包括：

框架，其配置有包含多个养殖区的养殖台；

照明部，其包括与养殖区相对的多个LED光源，用于提供光照至养殖区；；

升降机构，其连接于照明部，并配置为调节照明部与养殖台的间距；

图像采集模块，其配置为获取养殖区的图像信息；

第一检测模块，其配置为获取LED光源与养殖区的间距；以及

第二检测模块，其配置为获取因养殖区内植物反射所产生的可见光波长。

优选地，本实用新型的照明设备还包括用于控制升降机构的运动的控制模块，该控制模块与升降机构、图像采集模块、第一检测模块和第二检测模块电性连接。

优选地，框架包括位于升降机构上方的顶板和配置在养殖区周侧的支撑杆，其中，支撑杆连接至养殖区和顶板间，且升降机构连接于顶板。

优选地，升降机构包括驱动装置和连接杆，其中，驱动装置电性连接于控制模块，连接杆分别连接于驱动装置和安装LED光源的安装架，且驱动装置配置为基于控制模块驱动而通过连接杆调整安装架与养殖台的间距。

优选地，照明部包括用于安装LED光源的安装架，其中，安装架由多个横纵交错连接的条形板体构成，且连接杆连接于安装架。

优选地，本实用新型的照明设备还包括至少一个补充光源，且补充光源为与LED光源照射峰值波长不同的紫外辐射光源。

优选地，控制模块以基于养殖区内植物反射的紫外光辐射波长调整补充光源输出的方式电性连接于该补充光源。

优选地，LED光源的出射面配置有具有多个透光率各异的透射区域的光线透射件，光线透射件配置为使经由该光线透射件出射的远离于LED光源的光线与靠近于LED光源的光线具有彼此相当的光通量。

优选地，光线透射件的各透射区域包含透光率各异的遮光层，遮光层由遮光材料形成。

优选地，光线透射件为透镜结构。

本实用新型的有益技术效果包括：通过升降机构调节光源与目标区域的间距使得光源的有效照射面积能够与目标植物的待受光面积匹配，从而可降低光源的浪费，减少耗能，且基于不同植物及其不同生长阶段对于光照的各异性需求，通过检测来自于目标植物的反射光波长，可以调整光源的照明峰值波长，以促进植物各阶段的均匀生长；此外，在配置补充光源的情况下，可以补充除可见光波长之外的紫外辐射，以促进植物累积有机物。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式的养殖宽范围照明设备的正视结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式的光线透射件的俯视结构示意图。

附图标记列表

1：框架；2：升降机构；3：安装架；4：LED光源；5：图像采集模块；6：第一检测模块；7：第二检测模块；8：光线透射件；9：补充光源；10：控制模块；11：支撑杆；12：顶板；13：养殖台；21：驱动装置；22：连接杆；130：养殖区；81、82、83：透射区域。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本实用新型提供了一种养殖宽范围照明设备，如图1所示，可以包括：

框架1，作为设备主体，其底部配置有养殖台13，以及在养殖台13上方配置有用于向养殖台13提供光照的照明部。

升降机构2，处于照明部上方，并分别连接框架1顶部的顶板12和照明部，用于调节照明部于养殖台13上方的移动距离。

照明部，包括与升降机构2连接的用于配置照明光源的安装架3，安装架3上配置有与下方养殖台13彼此对应的LED光源4。

根据一种优选实施方式，如图1所示，养殖台13为矩形台体，且可沿养殖台13横向及纵向间隙设置多个彼此独立的养殖区130。特别地，可在各养殖区130内栽培一株或多株植物。进一步地，养殖区130可以构造为由能够将H₂O、CO₂、营养物质(营养液)、风能、热量等输送给植物的组件构成的装置或系统，且优选地，养殖区130可例如通过插座与外部电力系统建立输入/输出连接，以获取植物栽培所需的环境及物质条件。

根据一种优选实施方式，安装架3可由多个条形板体以横纵交叉组合的方式构成，其中，横向的条形安装板可用于间隙配置多个LED光源4，纵向的条形安装板用于将横向的条形安装板进行连接。优选地，安装架3底面的 LED光源4可与下方养殖台13的养殖区130一一对应，由此，可向每一养殖区130提供相同条件的光照。特别地，可以根据养殖台13内养殖区130 的数量以及间距来确定条形安装板的数量，以及与养殖区130对应的LED 光源4的数量。

根据一种优选实施方式，如图1所示，框架1包括支撑杆11和顶板12。具体地，四个支撑杆11分别配置在养殖台13的四个拐角处。支撑杆11远离于养殖台13的一端连接至顶板12。

根据一种优选实施方式，如图1所示，框架1的顶板12底部配置有用于调节LED光源4与养殖台13间的垂直距离的升降机构2。具体地，升降机构2可以包括驱动装置21和连接杆22，其中，驱动装置21配置在顶板 12上，连接杆22分别连接于驱动装置21和安装有LED光源4的安装架3。特别地，连接杆22可与安装架3中的沿纵向延伸的条形安装板连接。优选地，连接杆22与安装架3可以为可拆卸连接(例如铰接)，以便于拆卸维护。

根据一种优选实施方式，如图1所示，本实用新型还包括配置在顶板 12上的控制模块10。特别地，控制模块10可以是DSP、MCU或MPU。控制模块10与驱动装置21电性连接，可用于控制驱动装置21的运行。特别地，本实用新型中，驱动装置21可以为步进电机，步进电机连接于连接杆22，从而可通过驱动装置21控制连接杆22运动，以达到调节安装有LED 光源4的安装架3于养殖台13上方点位之目的。

根据一种优选实施方式，如图1所示，LED光源4出射面配置有光线透射件8。优选地，光线透射件8可以为圆形的透镜结构，LED光源4发射的光线经过光线透射件8形成光束后照射至下方养殖区130内的植物上。

根据一种优选实施方式，基于光学特性，当LED光源4发射的光线照射至植物表面时，来自不同方向的光照强度是不同的，尤其是从LED光源4 中心射向植物的光线相较边缘可能更强，因此植物边缘位置所能接收到的实际光照强度将小于相较靠近中部区域的光照强度，故为了使植物接收均匀光照而均匀生长，需要提供给各向均匀的光照。

根据一种优选实施方式，本实用新型中，光线透射件8可构造有多个相对于LED光源4逐渐远离的透射区域。具体地，如图2所示，光线透射件8 可包括沿其中部向外侧依次排列的多个透射区域(81,82,83)，且各透射区域(81,82,83)的透光率可以是彼此不同的。需要注意的是，透射区域的配置数量可以根据实际使用场景而增加或减少。

根据一种优选实施方式，考虑到光照强度与光源间距的变化关系，即，越靠近LED光源4中心光强越大，本实用新型中，各透射区域(81,82,83) 的透光率沿光线透射件8中部向外侧逐渐增大，由此，当LED光源4发射的朝向不同方向的光线经过光线透射件8的各透射区域(81,82,83)后，能够使到达目标养殖区130或目标植物的各出射光线具有几乎相当的光通量。

具体地，为使经由各透射区域(81,82,83)射出的光线具有几乎相等的光照强度，可分别在各透射区域(81,82,83)上形成具有不同光线透过率的透光层。特别地，各透光层可通过电蒸镀、沉积或印刷不同的遮光材料至各透射区域(81,82,83)的方式形成，或是可涂覆不同的遮光染料至各透射区域(81,82,83)。特别地，当透射区域(81,82,83)各自具有不同遮光率的透光层时，可使经由各透射区域(81,82,83)出射光线的光照强度各异，而这种差异致使穿过光线透射件8的光线以几乎光通量均匀一致的状态照射至目标区域各处。

根据一种优选实施方式，如图1所示，在安装架3上还配置有图像采集模块5，该图像采集模块5可与控制模块10电性连接。优选地，图像采集模块5可用于监测下方养殖台13内的植物状态，以获取植物图像信息并传输至控制模块10进行处理。本实用新型中，图像采集模块5例如可以是摄像头。特别地，考虑到安装架3竖直移动时，图像采集模块5可捕捉视域的变化，图像采集模块5的数量可以是一个或多个，当仅配置一个图像采集模块5时，图像采集模块5优选设置在安装架3中央位置；当配置多个图像采集模块5，例如5个时，除在安装架3中心设置一个图像采集模块5外，其余图像采集模块5可分别与其间隔一定距离排布于其四周，由此，多个图像采集模块5之间存在一定视域重叠或弥补彼此的视域边界。

根据一种优选实施方式，如图1所示，除配置有图像采集模块5之外，本实用新型中，在安装架3上还配置有第一检测模块6和第二检测模块7，且第一检测模块6和第二检测模块7与控制模块10电性连接。具体地，第一检测模块6可以包括一个或多个距离传感器，其用于检测安装架3与下方养殖区130目标植物间的垂直净距。第二检测模块7可以包括一个或多个光电传感器，其用于检测来自于养殖区130内由植物提供的反射光的波长，并将波长数据传输至控制模块10，以获取养殖区130内植物的色素沉着，从而可调整LED光源4的照明峰值波长。

根据一种优选实施方式，本实用新型中，图像采集模块5可以定时采集下方养殖区130内的植物图像信息，并将其传输至控制模块10以使其根据植物图像信息来确定植物叶片面积或是植物受光面积。特别地，控制模块10 可将植物受光面积与预先设置并储存的感光面积数据相匹配，以确定植物受光面积与感光面积数据相同时，安装架3的高度，或是LED光源4与养殖台13间的垂直净距。进一步地，控制模块10根据植物图像信息确定安装架3的理论高度后，可通过第一检测模块6获取当前安装架3的实际高度，并基于理论高度和实际高度的差异，控制升降机构2运行以调整安装架3或 LED光源4至实际所需高度。特别地，由于将LED光源4的有效光照区域和植物的待受光区域相对应，因此一定程度上避免了部分光照的浪费，且同时由于LED光源4出射面上设置有光线透射件8，因此提高了光照的均匀分布度，使植物各处均能收到均匀有效的光照，保障植物的均匀生长。

优选地，感光面积数据是提前计算并确定的，例如单个LED光源4的光照覆盖区域通常是已知的，因此当单个LED光源4的光照覆盖区域与植物的待受光区域对应时，安装架3的高度也是可以确定的。

根据一种优选实施方式，对于红叶植物，LED光源4所提供的照明峰值波长与绿叶植物的照明峰值波长可以是不同的，这是由于红叶植物和绿叶植物对于同一波长光线，例如绿光的吸收和反射表现是不同的。进一步地，由于红叶植物对于绿光具有较高的吸收作用，那么就可以对应增加绿光(峰值波长约510nm)的照射强度或是光源配比，换而言之，可以根据植物的反射波长来控制LED光源4的输出。具体地，当第二检测模块7检测到下方养殖区130内植物反射出的可见光的波长后，将波长数据传输至控制模块 10进行计算，使得控制模块10可以根据反射光波长的变化来调整LED光源4的照明峰值波长，从而有助于植物在不同阶段吸收不同照明峰值波长的光照，使其优异生长。

根据一种优选实施方式，如图1所示，除在养殖台13上方配置LED光源4之外，还可在养殖台13的四周，且优选在支撑杆11上配置一个或多个补充光源9。特别地，基于不同峰值波长光线对于植物生长的促进作用，尤其是红光、蓝紫光对于植物光合作用的影响更加显著，故通常情况下，LED 光源4可能更倾向于以提供照明峰值波长位于蓝紫光和红光间的光谱形式配置，然而，并不是常见的可见光，例如红光、蓝紫光才对植物的生长有帮助，譬如一定强度的紫外光对于植物生长也是有帮助的，紫外光具有增加作物产量、促进蛋白质、碳水化合物等有机物合成等作用。

优选地，本实用新型中，补充光源9可以是紫外辐射光源，由此，植物可在不具备紫外辐射或是紫外辐射不足的室内温室环境中生长，并且通过补充光源9可以使其获得与室外通过自然光照射所取得的相同的有效营养成分。进一步地，本实用新型中，补充光源9可以是峰值波长在280nm～ 360nm间的紫外辐射光源。

根据一种优选实施方式，图1所示补充光源9的位置和数量仅是为了便于理解和说明，本领域技术人员可以在所能理解的范畴内调整补充光源9的位置和数量，而其目的主要是为了改善提供至植物表面的紫外辐射分布度。进一步地，基于上述补充光源9的作用，框架1整体可以为封闭的，以用于防止紫外辐射扩散或传递至周边环境中。例如，可在框架1的四周配置不透光的挡板，或是用于阻挡或反射紫外辐射的透明玻璃。

根据一种优选实施方式，当本实用新型配置具备补充光源9时，第二检测模块7除可检测来自于养殖区130内的植物提供的可见光的反射波长外，还可用于检测来自于养殖区130内的植物提供的紫外光辐射波长，由此，根据植物提供的紫外光辐射波长，控制模块10可以调整补充光源9的输出，譬如调整紫外辐射的强度或时间。

根据一种优选实施方式，本实用新型的照明设备除用于植物培育之外，也可以用于某些动物养殖，例如可在各养殖区130内进行水产养殖、孵化等，此时，LED光源4的照明峰值波长以及是否配置补充光源9等需要根据目标对象的实际类型来确定。而进一步地，第一检测模块6和/或第二检测模块7 所包含传感器还可包括用于检测湿度、温度、CO₂含量、O₂含量等多种环境参数的传感器。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种养殖宽范围照明设备，其特征在于，包括：

框架(1)，其配置有包含多个养殖区(130)的养殖台(13)；

照明部，其包括与所述养殖区(130)相对的多个LED光源(4)，用于提供光照至所述养殖区(130)；

升降机构(2)，其连接于所述照明部，并配置为调节所述照明部与养殖台(13)的间距；

图像采集模块(5)，其配置为获取所述养殖区(130)的图像信息；

第一检测模块(6)，其配置为获取所述LED光源(4)与养殖区(130)的间距；以及

第二检测模块(7)，其配置为获取所述养殖区(130)内植物反射所产生的可见光波长。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，还包括用于控制所述升降机构(2)的运动的控制模块(10)，所述控制模块(10)与所述升降机构(2)、图像采集模块(5)、第一检测模块(6)和第二检测模块(7)电性连接。

3.根据权利要求2所述的照明设备，其特征在于，所述框架(1)包括位于所述升降机构(2)上方的顶板(12)和配置在所述养殖区(130)周侧的支撑杆(11)，其中，所述支撑杆(11)连接至所述养殖区(130)和顶板(12)间，且所述升降机构(2)连接于所述顶板(12)。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其特征在于，所述升降机构(2)包括驱动装置(21)和连接杆(22)，其中，所述驱动装置(21)电性连接于所述控制模块(10)，所述连接杆(22)分别连接于所述驱动装置(21)和安装所述LED光源(4)的安装架(3)，且所述驱动装置(21)配置为基于所述控制模块(10)驱动而通过连接杆(22)调整所述安装架(3)与养殖台(13)的间距。

5.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于，所述照明部包括用于安装所述LED光源(4)的安装架(3)，其中，所述安装架(3)由多个横纵交错连接的条形板体构成，且所述连接杆(22)连接于所述安装架(3)。

6.根据权利要求5所述的照明设备，其特征在于，还包括至少一个补充光源(9)，且所述补充光源(9)为与所述LED光源(4)照射峰值波长不同的紫外辐射光源。

7.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于，所述控制模块(10)以基于所述养殖区(130)内植物反射的紫外光辐射波长调整所述补充光源(9)输出的方式电性连接于所述补充光源(9)。

8.根据权利要求7所述的照明设备，其特征在于，所述LED光源(4)的出射面配置有具有多个透光率各异的透射区域(81，82，83)的光线透射件(8)，所述光线透射件(8)配置为使经由该光线透射件(8)出射的远离于所述LED光源(4)的光线与靠近于所述LED光源(4)的光线具有彼此相当的光通量。

9.根据权利要求8所述的照明设备，其特征在于，所述光线透射件(8)的各透射区域(81，82，83)包含透光率各异的遮光层，所述遮光层由遮光材料形成。

10.根据权利要求9所述的照明设备，其特征在于，所述光线透射件(8)为透镜结构。

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