TWI662885B - Plant fill light - Google Patents

Abstract

一種植物補光燈，包括：LED發光元件，LED發光元件裝設於內部流通有熱傳流體的管狀燈座，管狀燈座和LED一併被封裝於透明的管狀燈殼之中，LED發光時產生的熱量傳遞至管狀燈座，再藉由其中的熱傳流體將熱量排出補光燈，較佳地是採用空氣為熱傳流體，由於管狀燈殼的阻隔，LED發光時產生的熱量不會和栽培環境發生熱對流或是直接影響栽培的植物；在另一實施例還包括熱回收單元，吸熱後的熱傳流體被引導至熱回收單元，再藉由熱回收單元收集的熱量對特定的栽培區域增溫，可以解決栽培環境因為地處寒冷地區或寒冷天候的溫度過低的問題。

Description

植物補光燈

本發明涉及一種植物栽培設備，特別是一種使用於植物栽培環境，用於補光、不會影響栽培環境的溫度以及可對特定的栽培區域增溫的植物補光燈。

植物都需要陽光的照射才能生長得更加茂盛。光對植物生長的作用是促進植物葉綠素吸收二氧化碳和水等養份，合成碳水化合物。因此在植物的栽培及生長過程，以人工方式補光的植物栽培模式日益增多。習知在植物生長過程中用於補光的燈具主要採用的是螢光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵素燈，這些燈具提供的光源中含紅外線和綠光成分比例很大，對於植物最需要的紅光和藍光成分很少，光能利用率低，耗電量卻很大，運行成本很高。LED(light emitting diode，又稱發光二極體)光源又稱半導體光源，這種光源波長比較窄，能發出特定波長的光，所以能控制光的顏色發出植物需要的特定紅光和藍光。目前，金屬燈或是螢光燈及LED光源皆普遍被應用於補光的市場，惟、上述光源各有優缺點。

其中高功率的金屬燈可產生很高的光量但其產生的熱亦是相當大，所以往往金屬燈的補光距離必需拉大，避免溫度太高傷害了植物或花果，相對這些距離對於光強是種浪費。螢光燈相對於金屬燈就是產生的熱少光量也少，適用於光強需求不高的植物使用；LED是目前最能滿足” 精準”光譜的光源種類，在控制光強度與其配光均有較佳的解決方案。在已核准的台灣新型專利M510604「LED植物燈」提出了一種適用於小型氣霧耕種系統的LED植物燈，但是沒有強制的散熱構造，長時間使用後，LED產生的熱量除了會影響植物生長環境的溫度，也會影響LED的使用壽命。

為了解決補光燈產生的熱對植物的影響，已知的技術是將整體栽培環境的空間及產生的熱作計算，例如在溫室的栽培環境中，利用整個溫室空間的空氣緩解補光燈產生的熱，當然第一步是要求燈具的散熱能力，但是整個熱還是留在溫室之中。已核准的台灣新型專利M472159「LED燈之改良結構」，提出了一種藉由陶瓷電路基板配合冷卻裝置以提高散熱效率的LED天井燈，雖然可以利用陶瓷電路基板使得高功率的天井燈獲得較佳的散熱效果，但是其中冷卻裝置排出的熱量仍會殘留在室內，依然不適用於作為植物的補光燈。

另外，在已核准的台灣新型專利M449931「LED燈熱處理裝置」和M448631「LED燈具熱回收裝置」，其中揭露了一種利用水冷的方法將LED燈具產生的熱量回收再利用，但是其中LED燈具的發光側仍然會有部分的熱量仍然會經由熱對流作用透過空氣排放至栽培的環境之中，若是作為植物的補光燈仍然會有熱量進入栽培環境的問題，而且這兩種LED燈具的水冷構造較為複雜，大量使用作為植物栽培的補光燈，需要不少的建置成本。

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種使用於植物栽培環境，用於對植物補光、能適用於近距離補光又不會有熱量影響植物的補 光燈。

本發明進一步要解決的技術問題還包括：提供一種能對特定的栽培區域增溫，可以解決栽培環境因為地處寒冷地區或寒冷天候的溫度過低的問題的植物補光燈。

本發明植物補光燈的一實施例包括：LED發光單元、電源供應單元和散熱單元；其中LED發光單元包含至少一LED發光條和透明的管狀燈殼；電源供應單元電性連接LED發光條用以驅動LED發光條發光；散熱單元包含：管狀燈座和驅動器，LED發光條裝設於管狀燈座的外側，管狀燈座和LED發光條一併被封裝於透明的管狀燈殼之中，驅動器用以推送熱傳流體通過管狀燈座的管體內部在吸收熱量後排出管狀燈座，LED發光條發光時產生的熱量可傳遞至管狀燈座，再藉由其中的熱傳流體在吸收熱量後將熱量排出。

在本發明的一實施例，其中植物補光燈包含數個LED發光條分別裝設於管狀燈座的數個外側表面，可以提供多面光照的功能。

在本發明植物補光燈的一實施例，是採用空氣作為熱傳流體，其中驅動器是送風裝置。

在本發明植物補光燈的一實施例，是採用水作為熱傳流體，其中驅動器是水泵。

在本發明植物補光燈的一實施例，較佳地，其中通過管狀燈座的熱傳流體在吸收熱量後被排放至栽培環境之外。

進一步地，在本發明植物補光燈的一實施例，其中包括：熱回收單元，熱回收單元通過管路連接管狀燈座的熱傳流體的排出端，熱回 收單元具有排出口，該排出口設置於栽培環境的特定的栽培區域，利用熱傳流體吸收的熱量對該特定的栽培區域增溫。

在本發明植物補光燈的一實施例，其中管狀燈座的熱傳流體的排出端連接有三通切換閥，可以選擇性地將吸收熱量的熱傳流體直接排出栽培環境或是引導至熱回收單元。

在本發明的一實施例，其中熱回收單元是一種送風設備，用以將吸熱後的熱空氣引導至栽培環境中特定的栽培區域。

在本發明的一實施例，其中熱回收單元是一種澆灌設備，利用吸熱後的熱傳流體對澆灌用水加熱，再將加熱後的澆灌用水引導至栽培環境中特定的栽培區域澆灌植物。

本發明植物補光燈應用於植物的補光，具有以下的優點：(1)其中植物補光燈在發光時產生的熱量可以藉由熱傳流體排出，管狀燈座和LED發光條一併被封裝於透明的管狀燈殼之中，由於管狀燈殼的阻隔不會和栽培環境發生熱對流直接影響栽培的植物；(2)在不改變植物補光燈的長度的條件下，只要加大透明的管狀燈殼的管徑，就能增加LED發光條的數量進而增加光源強度，在需求光強度大的補光應用可提高光強度卻不增加栽培環境的溫度；(3)適用於近距離補光；(4)應用於寒冷地區或寒冷天候的植物栽培，可回收植物補光燈產生的熱作直接有針對性的增溫，不需要增溫時亦可將熱量排出栽培環境之外；(5)只需要改變熱傳流體的選擇及流速，就可提高單一尺寸的植物補光燈的散熱能力。

有關本發明的具體實施方式及其技術特點和功效，下文將配合圖式說明如下。

10‧‧‧植物補光燈

11‧‧‧電源供應單元

12‧‧‧LED發光條

13‧‧‧管狀燈殼

20‧‧‧熱回收單元

21‧‧‧排出口

30‧‧‧管狀燈座

301‧‧‧入口

302‧‧‧出口

31‧‧‧導流管

32‧‧‧驅動器

40‧‧‧送風管路

41‧‧‧送水管路

50‧‧‧水塔

60‧‧‧主排熱管

81‧‧‧三通切換閥

82‧‧‧閥

A‧‧‧特定的栽培區域

H‧‧‧溫室

第1圖，為本發明植物補光燈的一實施例的構造圖。

第2圖，為本發明植物補光燈的另一實施例的構造圖。

第3圖，為本發明植物補光燈的一實施例的構造斷面圖。

第4圖，為本發明植物補光燈的另一實施例的構造斷面圖。

第5圖，為本發明植物補光燈的另一實施例的構造斷面圖。

第6圖，為本發明植物補光燈的另一實施例的構造斷面圖。

第7圖，為本發明植物補光燈的另一實施例的構造圖。

第8圖，為本發明的一使用示意圖，繪示環控補光設備的使用配置圖。

第9圖，為本發明的另一使用示意圖，繪示環控補光設備的使用配置圖。

第10圖，為本發明的另一使用示意圖，繪示環控補光設備的使用配置圖。

首先請參閱第1圖，為本發明植物補光燈的一實施例的構造圖。本發明植物補光燈10的一實施例構造包括：LED發光單元、電源供應單元11和散熱單元；其中LED發光單元包含至少一LED發光條12和透明的管狀燈殼13；電源供應單元11電性連接LED發光條12用以驅動LED發光條12發光，LED發光條12可以使用藍光LED或是紅光LED或是兩種的組合較佳；散熱單元包含：管狀燈座30、導流管31和驅動器32，LED發光條12裝設於管狀燈座30的外側，LED發光條12的發熱面和管狀燈座30的外側表面接觸，管狀燈座30具有入口301和出口302，管狀燈座30的入口301利用管路連 接驅動器32，管狀燈座30的出口302連接導流管31，驅動器32用以推送熱傳流體通過管狀燈座30的管體內部再經由導流管31體排出管狀燈座30，管狀燈座30和LED發光條12一併被封裝於管狀燈殼13之中，僅有入口301和出口302露出管狀燈殼13的外部；較佳地，管狀燈座30是一種金屬管，例如鋁擠型管或是銅管其中的任一種，其中又以鋁擠型管的成本較為經濟，其中導流管31的外側最好是以隔熱材料包覆，例如普遍應用於冷凍空調系統的隔熱泡棉，可以減少導流管31之中已被導熱流體吸收的熱量再回到栽培環境之中。較佳地，本發明植物補光燈10的長度可以一般的日光燈管為單位長度。

在本發明的一種實施方式，較佳地，其中通過管狀燈座30的熱傳流體在吸收熱量後被排放至栽培環境之外，可以避免熱量留在栽培環境(例如室內或溫室)之中。較佳地，如第8圖示，裝設於栽培環境的多個植物補光燈10排出的熱傳流體可以通過各自的導流管31匯流至主排熱管60，再由主排熱管60一併集中後排出栽培環境。另一方面，由於管狀燈殼13的阻隔，LED發光條12發光時產生的熱量不會和栽培環境發生熱對流直接影響栽培的植物，而且可適用於近距離補光。

在本發明的一種實施方式，如第1圖所示，採用空氣作為熱傳流體，其中驅動器32是送風裝置例如鼓風機、風扇、空氣泵浦和抽風機其中的任一種；在本發明的另一種實施方式，如第2圖所示，採用水作為熱傳流體，其中驅動器32是水泵，水泵可以從水源(例如蓄水池或水龍頭)抽取水再經由管路推送至植物補光燈10的管狀燈殼13。

請參閱第3圖，為本發明植物補光燈10的一實施例的構造斷 面圖，其中LED發光條12係裝設於管狀燈座30的單一外側表面，提供一種單側發光的植物補光燈10，較佳地，如第4圖所示，也可以在管狀燈座30的單一外側表面裝置二個或以上併排的LED發光條12，或是單條式但是具有二個併列之LED的LED發光條12，可以在不改變植物補光燈10之單位長度的條件下，提高植物補光燈10的發光量，只需要將透明的管狀燈殼13的內徑加大即可，而另一方面，由於光量的提高，只需要改變熱傳流體的種類及流速，就可提高單位長度的植物補光燈10的散熱能力。

請參閱第5圖，為植物補光燈10的另一實施例的構造斷面圖，其中LED發光條12係裝設於管狀燈座30的外側的兩個相對表面，提供一種双側發光的植物補光燈10，可以提供較大的光照範圍；在第6圖的另一種實施例，其中的管狀燈座30係為一種斷面呈矩形的管體，而管狀燈座30的四個外側表面皆裝設有LED發光條12，提供一種多面發光的植物補光燈10；當然前述斷面呈矩形的管狀燈座30只是其中一種實施方式，其他如斷面為三角形或多邊形的管狀燈座30亦可適用。

請參閱第7圖，在本發明的另一實施例，還包括熱回收單元20，熱回收單元20連接導流管31的排出端，熱回收單元20具有排出口21，該排出口21設置於栽培環境的特定的栽培區域A，利用熱傳流體吸收的熱量對特定的栽培區域A增溫，可以解決栽培環境因為地處寒冷地區或寒冷天候的溫度過低的問題。其中熱回收單元20的一種實施方式是一種送風設備，用以將吸熱後的熱空氣引導至栽培環境中特定的栽培區域A；熱回收單元20的另一種實施方式是一種澆灌設備，利用吸熱後的熱傳流體對澆灌用水加熱，再將加熱後的澆灌用水引導至栽培環境中特定的栽培區A域澆灌植物。

請參閱第8圖，是本發明的一種使用示意圖，繪示植物補光燈10的使用配置方式；如第8圖繪示，其中驅動器32係裝設於栽培環境(例如室內或是溫室H)的內部，直接由栽培環境的內部取得室內常溫的熱傳流體(空氣或水)，而吸收了熱量的熱傳流體在不作熱回收利用的情形下，可以直接排放至栽培環境的外部，這種配置方式可以讓植物補光燈10產生的熱量盡可能的不會留存在栽培環境之中，降低熱量對栽培環境的影響。在另一種較佳的實施方式，如第9圖所繪示，係由植物的栽培環境的外部取得熱傳流體，驅動器32係裝設於栽培環境的外部，而吸收了熱量的熱傳流體在不作熱回收利用的情形下，則被直接排放至栽培環境的外部，這種配置方式可以讓植物補光燈10儘可能的不會留存在栽培環境之中，降低熱量對栽培環境的影響。

在本發明的一種實施方式，每一個植物補光燈10的管狀燈殼13可以單獨連接一個驅動器32；若是在植物的栽培環境中具有多個植物補光燈10，較佳地，是採用中央送風系統的方式推送空氣，具體而言，如第8、9圖所繪示的一種配置方式，是將植物栽培環境中的多個植物補光燈10的管狀燈殼13一併連接至單一個驅動器32，而由單一個驅動器32透過送風管路40將空氣推送至每一個植物補光燈10的管狀燈殼13，較佳地還可以在管狀燈殼13的入口301設置閥82(例如電磁閥或風門)，可以選擇性地啟閉空氣進入每一個植物補光燈10的管狀燈殼13的流路，以便有效地運用驅動器32推送的空氣為工作中的植物補光燈10進行散熱。

當採用空氣作為熱傳流體的情形下，熱回收單元20是一種送風設備，用以將吸熱後的熱空氣引導至栽培環境中特定的栽培區域；在第8 圖繪示的一種較佳實施方式，多個植物補光燈10排出的熱空氣可以通過各自的導流管31匯流至主排熱管60，主排熱管60同樣地應以隔熱材料包覆為佳，熱空氣再由主排熱管60一併集中引導至熱回收單元20進行熱回收再利用；熱回收單元20具有一排出口21，排出口21設置於栽培環境中特定的栽培區域A，利用熱回收單元20排出的熱傳流體對該栽培區增溫，熱回收單元20的作用在於收集每個植物補光燈10排出的熱空氣，再將熱空氣直接或間接排放至特定的栽培區域A，用以對特定的栽培區域A增溫；如第8圖繪示的實施方式，其中主排熱管60亦可採用分路的設計，將集中收集的熱空氣分別引導至熱回收單元20或是直接排放至栽培環境之外，只需要透過裝設於主排熱管60之分路位置的三通切換閥81，例如一種三通風門或是二位三通電磁閥，利用三通切換閥81切換熱空氣的排出路徑，就能選擇性地將熱空氣直接排出栽培環境或是引導至熱回收單元20。在其他的實施方式，也可以使用熱交換器(例如熱排)作為熱回收單元20，利用熱交換器將熱空氣的熱量對澆灌水加熱，然後將加熱後的澆灌水引導至特定的栽培區域A作為澆灌水，達到熱能回收再利用的目的，可以解決栽培環境因為地處寒冷地區或寒冷天候的溫度過低的問題。

在本發明的另一種實施方式，可採用水作為熱傳流體，其中驅動器32是水泵，水泵可以從水源(例如蓄水池或水龍頭)抽取水再經由管路推送至植物補光燈10的管狀燈殼13；每一個植物補光燈10的管狀燈殼13可以單獨連接一個驅動器32；若是在植物的栽培環境中具有多個植物補光燈10，較佳地，是採用中央送水系統的方式推送水；如第10圖所繪示的一種配置方式，是將植物栽培環境中的植物補光燈10的多個管狀燈殼13一併連 接至單一個驅動器32，而由單一個驅動器32透過送水管路41將水推送至每一個植物補光燈10的管狀燈殼13，較佳地還可以在管狀燈殼13的入口301設置閥82(例如電磁閥)，可以選擇性地啟閉進入每一個植物補光燈10的管狀燈殼13的流路，以便有效地運用驅動器32推送的水為工作中的植物補光燈10進行散熱。在另一種實施方式，也可以將植物栽培環境中的多個植物補光燈10的管狀燈殼13一併連接至水塔50，利用水的自重流到多個植物補光燈10的管狀燈殼13，對設置位置較低的植物補光燈10而言，這種方式可以省略驅動器32的設置，有助於節省成本；當然，對於種植範圍較大的植物栽培環境，亦可混合前述使用驅動器31(水泵)和水塔50，分別對設置於不同高度的多個植物補光燈10的管狀燈殼13供應水。

在第10圖繪示的一種較佳實施方式，多個植物補光燈10排出的熱水可以通過各自的導流管31匯流至主排熱管60，熱水再由主排熱管60一併集中引導至熱回收單元20進行熱回收再利用，依據熱水的溫度，可以直接將熱水引導至特定的栽培區域A作為澆灌水，亦或是將熱水和常溫的澆灌水混合後再引導至特定的栽培區域A澆灌植物，若是對於以水耕方式種植的植物而言，也可直將加熱的澆灌水直接引導至水耕容器使用，因此，可以達到熱能回收再利用的目的，也可以解決栽培環境因為地處寒冷地區或寒冷天候的溫度過低的問題。當然，主排熱管60也可以如前述的實施方式採用分路的設計，將集中收集的熱水分別引導至熱回收單元20或是直接排放至栽培環境之外。

雖然本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可 作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

Claims (11)

1. 一種植物補光燈，可用於對栽培環境中的植物補光，包括：LED發光單元、電源供應單元和散熱單元；其中該LED發光單元包含至少一LED發光條和透明的管狀燈殼；該電源供應單元電性連接該LED發光條用以驅動該LED發光條發光；該散熱單元包含：管狀燈座和驅動器，該LED發光條裝設於該管狀燈座的外側，該管狀燈座具有入口和出口，該管狀燈座的該入口利用管路連接該驅動器，該驅動器用以推送熱傳流體通過該管狀燈座的管體內部再經由該出口排出該管狀燈座，該管狀燈座和該LED發光條一併被封裝於該管狀燈殼之中，該入口和該出口露出該管狀燈殼的外部。
2. 如請求項1所述的植物補光燈，其中包含數個該LED發光條分別裝設於該管狀燈座的數個外側表面，該管狀燈座係為金屬管。
3. 如請求項1所述的植物補光燈，其中該熱傳流體是空氣，該驅動器是送風裝置。
4. 如請求項1所述的植物補光燈，其中該熱傳流體是水，該驅動器是水泵。
5. 如請求項3或4所述的植物補光燈，其中該管狀燈座的該出口連接有導流管，該導流管的排出端設於栽培環境之外。
6. 如請求項3或4所述的植物補光燈，其中該驅動器係將栽培環境之中的室內常溫的熱傳流體推送入該管狀燈座。
7. 如請求項3或4所述的植物補光燈，其中該驅動器係將栽培環境之外的熱傳流體推送入該管狀燈座。
8. 如請求項3或4所述的植物補光燈，包括：熱回收單元，該管狀燈座的該出口連接有導流管，該導流管的排出端連接有三通切換閥，該三通切換閥可以選擇性地將吸收熱量的該熱傳流體直接排出栽培環境或是引導至該熱回收單元，該熱回收單元具有排出口，該排出口設置於栽培環境的特定的栽培區域，利用該熱傳流體吸收的熱量對該特定的栽培區域增溫。
9. 如請求項3所述的植物補光燈，其中該裁培環境包括數個該植物補光燈，該些植物補光燈的該管狀燈座的入口一起藉由送風管路連接該驅動器，該些植物補光燈的該管狀燈座的該入口設置有閥。
10. 如請求項4所述的植物補光燈，其中該裁培環境包括數個該植物補光燈，該些植物補光燈的該管狀燈座一起藉由送水管路連接該驅動器，該些植物補光燈的該管狀燈座的該入口設置有閥。
11. 如請求項4所述的植物補光燈，其中該管狀燈座的該入口可連接水塔。