TW201902335A - 多重光譜自動調光儀 - Google Patents

Abstract

本發明乃是一種多重光譜自動調光儀，利用控制電路使該光源具獨立調整單顆發光單元強度之功能，其多重波長光譜能可程式自動調光，提供動植物或昆蟲各生長階段所需光照。又利用多波長之發光元件陣列或排列，以控制電路控制每一獨立之發光單元，據以提供動植物或昆蟲生長之需求大面積均勻光照。

Description

多重光譜自動調光儀

本發明涉及用於植物生長燈源，利用控制電路該光源具獨立調整單顆發光元件強度之功能，其多重波長光譜能自動調光提供植物各生長階段所需光照。

長期以來燈源做為農業栽植輔助生長使用，而植物燈源目前常用的種類以發光二極體(LED, Light Emitting Diode)或氣體放電燈源(Metal Halide Lamp)為主，在LED技術日益進步下，使用數量有逐漸增加的趨勢，其發展也因此備受重視。

先前技術針對氣體放電燈源植物燈之研究，如中華民國專利公告號M373107所揭露，一種植物燈，其包含一燈體與一氣體放電燈，氣體放電燈設置於該燈體之內，以產生一光源照射一植物，該光源為藍光波長450~480nm、一紅光波長605~700nm與一遠紅外線波長720~1000nm。如此，可增加植物光合作用的效率，所以本發明植物燈所產生的光源為植物生長的最佳光源。先前技術針對高效益氣體放電植物燈研究，如中華民國專利公告號M435160所揭露，一種高效益植物燈，是電性連接於一外部電路，該高效益植物燈包含：一個燈罩；一個氣體放電燈，設置於該燈罩內；及一個電路控制晶片，電性連接於該氣體放電燈與該外部電路；其中，藉該電路控制晶片控制該外部電路以使該氣體放電燈所產生的一光源的色溫為4595K。氣體放電燈源能提供高光強度，但難以輕易調整光照波長，於此LED較能補足此一功能需求。

先前技術針對LED植物燈模組開發，如中華民國專利公告號M366892所揭露，一種LED植物燈，特徵為容易生產及組裝、省電、體積小、重量輕及不怕雨淋的植物燈，做為田園電照系統之選配零件，並且可提供各種亮度及色溫LED植物燈，以做為不同農作植物選用之依據。先前技術針對發光二極體植物燈組具藍紅光源及紅螢光粉結構之開發，如中華民國專利公告號M385214所揭露，在相對於各發光二極體元件之出光面處均佈有紅色螢光粉，俾可在紅色螢光粉與各發光二極體元件之光源結合作用下，產生有利於植物生長之人工光源；以及可透過控制器調節發光二極體之出光功率，達到控制植物生長速度之目的。先前技術針對全自動植物燈研究，如中華民國專利公告號M502331所揭露，一種無需人機介面即可提供室內植物妥善光照之低成本微電腦控制之全自動植物燈，包含一可變指向性感光裝置，一微電腦控制器，及至少一發光裝置。該可變指向性感光裝置可被調整指向所欲感測之外部光源，感知其明暗，並將訊號傳送至該微電腦控制器，該微電腦控制器根據外部光源明暗及計算植物所需光照時間，以決定何時開啟發光裝置以提供植物適當之光照。該微電腦控制器具內建智能軟體，完全不需人工操作，即可根據外部明暗狀況計算出人類作息規律，並據此決定儘可能不影響人類睡眠的光照時機。先前技術針對LED植物燈條研究，如中華民國專利公告號M510604所揭露，一種LED植物燈，可依據需求而裁切適當長度的本體、燈條，所以該LED植物燈可適用於小型氣霧耕種系統，且具有組合方便、製造成本低的優點。先前技術針對晶粒配置於於電路板型之燈泡模組開發，如中華民國專利公告號M471140所揭露，一種植物燈源，包括：一燈殼；一晶粒配置於電路板型發光二極體光源，設置於該燈殼的一側上，其中該晶粒配置於電路板型發光二極體光源包括至少一紅光發光二極體晶粒；一燈頭，設置於該燈殼的另一側上；以及一發光二極體驅動器，電性連接於該晶粒配置於電路板型發光二極體光源與該燈頭。惟以上之植物燈源技術中並未有獨立控制燈源波長之自動控制系統。

先前技術針對植物生長照光需求，控制專屬適合該植物波長的光照設備研究，如中華民國專利公告號M517522所揭露，一種用於番荔枝生長的照明裝置，包括載體、發光二極體模組以及電源模組。發光二極體模組與電源模組裝設於載體且彼此電性連接。發光二極體模組具有至少一發光二極體晶片，以提供光譜主波長範圍在580nm至620nm的光線。而該設備受限僅能提供較窄波長範圍之光源，適應植物品種較少，且無法提供植物生場過程中所需波長的各階段變化，雖然有先前技術針對LED植物燈之不同光強度之開發，如中華民國專利公告號M399604所揭露，一種植物燈，能發出不同光強度之LED(Light Emitting Diode；LED)晶片，該LED晶片的配光包括：紅外光帶、紫外光帶及藍光帶，以及綠光帶，藉以提供植物光合作用所須的色溫，而可令植物生長的更快、開花更加的茂盛。更有先前技術針對不同波長自然光混光系統之研究，如中華民國專利公告號I422062所揭露，一種自然光照明燈，係在一發光二極體定位座中設置六個波長分別為430~480nm、 490~530nm、 650~700nm、 580~620nm、 530~570nm與380~420nm之LED發光二極體，微處理器以同步送出亮度控制訊號至各LED發光，用以提供較佳的仿太陽光之混光效果，其係同時產生六個脈波寬度調變(PWM)控制各LED驅動器，進而控制LED亮度，達到動態頻譜、色溫的自然光照明燈；另有一資料庫係含有太陽光由早至晚的頻譜及變化量；由時間對應自動產生改變太陽光之重建係數，直接輸出改變色溫，而對各發光二極體產生調變。其以上之先前技術中，雖有針對特定波長以控制器進行各別燈源進行調控，但提供光線的混光均勻度效果、更精準全光譜波長範圍及更寬廣的波長範圍之光源設備仍有不足，仍有改善空間。

本創作之創作人從事植物栽種環境自動化控制設備產業工作多年，深知其能源控制效率、光源混光均勻度及單一晶粒光強度控制仍有不足之處須解，乃致力於發展多重光譜自動調光儀之開發。本發明乃是一種涉及用於植物生長燈源，利用控制電路該光源具獨立調整單顆發光元件強度之功能，其多重波長光譜能自動調光提供植物各生長階段所需光照，乃是利用多波長之發光單元陣列，以控制電路控制每一單元之發光單元，據以提供植物生長之需求光照。本發明具提昇能源控制效率、光源混光均勻度及單一晶粒光強度控制，有別於過去習知技藝具差異化，其新穎、進步及實用效益無誤。有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

以下係藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。

首先敬請閱第1圖係顯示本創作多重光譜自動調光儀系統圖，顯示多重光譜自動調光儀系統1，其包含：複數發光單元101，設置於發光元件102內提供多波長發光光源；複數發光元件102，設置於基板103上以具大面積混光功能；至少一基板103，基板103中設置控制電路104以連接發光元件103；至少一控制電路104，連接發光元件103及控制箱105之電路端點以傳輸控制電流；至少一控制箱105，連接控制電路104以控制及顯示操控狀態；並利用一組多波長之發光單元，以控制電路104控制每一獨立之發光單元101，據以提供動植物或昆蟲之生命需求光照。其中，基板103選用陶瓷基板或塑膠基板。進一步，基板103亦得設置於可變焦元件，因應不同動植物或昆蟲需求光線強度調校。控制箱105設置中央處理器處理運算，並得以觸控方式、外接按鈕或鍵盤操控控制電路104之電流，提供任一獨立發光單元101之強度調整。另外，圖1中，發光元件102得排列成排列成2x2矩陣共有4個發光元件102所組成，更進一步，亦可排列成2x2、2x3、3x3、3x4、4x4、5x5之陣列或不規則排列，所組成陣列或排列以切割多重波長光譜，達到大面積控制光照波長需求。發光元件102配置位置乃經光學模擬進行最佳化封裝配置，達到最佳勻光效果。發光元件配置排列亦乃依據植物獨特需求設計。

為使審查委員更進一步了解本創作實際應用情境，舉例一發光元件102之放大圖，如第2圖係顯示本創作多重光譜自動調光儀之發光元件結構示意圖，其中，發光單元101之波長範圍為340至900nm之間，如圖中舉實施例單顆發光元件102中包含排列有9顆發光單元101，更進一步，發光單元101得排列成2x2、2x3、3x3、3x4、4x4、5x5之陣列或不規則排列，其所組成陣列或排列設置於發光元件102中以達到單點均勻混光效果。發光單元101得經控制電路104控制0至100%發光強度。發光元件102設置有複數訊號接腳，以獨立控制發光元件內之發光單元。

本發明乃是一種多重光譜自動調光儀，利用控制電路104使該光源具獨立調整單顆發光單元101強度之功能，其多重波長光譜能可程式自動調光，提供動植物或昆蟲各生長階段所需光照。又利用多波長之發光元件102陣列或排列，以控制電路104控制每一獨立之發光單元101，據以提供動植物或昆蟲生長之需求大面積均勻光照。本發明具能源控制效率、光源混光均勻度及單一發光單元光強度控制之特徵，有別於過去習知技藝具差異化，其新穎、進步及實用效益無誤。故可有效改進習知缺失，使用上有相當大之實用性。

綜觀上述，本創作實施例所揭露之具體構造，確實能提供動植物或昆蟲多重光譜可程式自動調光之應用，以其整體結構而言，既未曾見諸於同類產品中，申請前亦未見公開，誠已符合專利法之法定要件，爰依法提出發明專利申請。

惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及創作說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧多重光譜自動調光儀系統

101‧‧‧發光單元

102‧‧‧發光元件

103‧‧‧基板

104‧‧‧控制電路

105‧‧‧控制箱

2‧‧‧多重光譜自動調光儀之發光元件結構

第1圖係顯示本創作多重光譜自動調光儀系統圖。 第2圖係顯示本創作多重光譜自動調光儀之發光元件結構示意圖。

Claims (12)

1. 一種多重光譜自動調光儀，其包含： 複數發光單元，設置於發光元件內提供多波長發光光源； 複數發光元件，設置於基板上以具大面積混光功能； 至少一基板，基板中設置控制電路以連接發光元件； 至少一控制電路，連接發光元件及控制箱之電路端點以傳輸控制電流； 至少一控制箱，連接控制電路以控制及顯示操控狀態； 並利用一組多波長之發光單元，以控制電路控制每一獨立之發光單元，據以提供動植物或昆蟲之生命需求光照。
2. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光單元之波長範圍為340至900nm之間。
3. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光單元得排列成2x2、2x3、3x3、3x4、4x4、5x5之陣列或不規則排列，其所組成陣列或排列設置於發光元件中以達到單點均勻混光效果。
4. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光單元得經控制電路控制0至100%發光強度。
5. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光元件得排列成2x2、2x3、3x3、3x4、4x4、5x5之陣列或不規則排列，所組成陣列或排列以切割多重波長光譜，達到大面積控制光照波長需求。
6. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光元件配置位置乃經光學模擬進行最佳化封裝配置，達到最佳勻光效果。
7. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，發光元件設置有複數訊號接腳，以獨立控制發光元件內之發光單元。
8. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，基板選用陶瓷基板或塑膠基板。
9. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，進一步，基板設置於可變焦元件，因應不同動植物或昆蟲需求光線強度調校。
10. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，控制箱設置中央處理器處理運算，並得以觸控方式、外接按鈕或鍵盤操控控制電路之電流，提供任一獨立發光單元之強度調整。
11. 如請求項1所述之多重光譜自動調光儀，其中，控制箱搭配可程式控制系統，發出控制訊號，任一獨立發光單元之強度調整。
12. 如請求項11所述之多重光譜自動調光儀，其中，可程式控制系統依據農民曆24節氣及各經緯度地區之光照資料，發出光波長及強度條件之控制訊號。