首页分享一种设施植物扇形光柱LED补光灯的制作方法

一种设施植物扇形光柱LED补光灯的制作方法

来源：花匠小妙招时间：2024-11-26 04:53

一种设施植物扇形光柱LED补光灯的制造方法与工艺

本实用新型属于设施园艺栽培技术领域，具体涉及一种设施植物扇形光柱LED补光灯。

背景技术：

我国设施园艺产业发展迅速，在北方反季节作物(蔬菜、果树、花卉等)栽培中起重要作用。2015年我国的设施园艺栽培面积高达410万公顷，居世界首位。园艺设施按光源来分，可分为自然光栽培系统(拱棚、塑料大棚、日光温室、玻璃温室等)和人工光栽培系统(植物工厂、组培室、培养箱等)。温室是最为重要的自然光栽培系统类型，截止2014年底，温室面积已有100万公顷以上，在设施园艺作物生产方面起着主导性作用。在我国，温室的主要类型包括日光温室和连栋温室，日光温室面积较大，而连栋温室比例较小。

近几年，温室补光非常必要，对保障作物健康生长发育发挥着重要作用，原因如下。其一，温室光环境调控是设施农业的本质需求。设施农业的本质是促生生产方式，就是要通过环境控制促进或延迟农业生物生长发育与繁殖过程，获得更高的产量和品质。光照作为最为重要的环境因子，人为调控起着关键作用，现代温室生产的发展趋势是实现光照条件的按需调节。LED补光技术装备是温室环控装备中不可或缺的执行机构。其二，温室人工补光是温室生产的现实需求。实际生产中，连阴雨雪、雾霾、灰尘污染等导致的弱光寡照胁迫时有发生，危害严重，导致作物减产甚至绝收(补光)。第三，高纬度地区日照短，无法满足长日照园艺作物的光周期需求，需要人工光补充。而且，光照也是无加温温室唯一的热量来源，对维持设施内土壤和空气温度至关重要。因此，在弱光寡照下为了维续温室内的温度水平，通常生产者为了保温经常不掀起日光温室的保温被，致使日光温室内的光照强度几乎为零。因此，鉴于现实光环境调控的需求，光环境调控已成为发展现代设施园艺发展必需的技术装备，在保障优质高产和稳产中起关键作用。

LED光源具有传统电光源无法比拟的光电特性和光谱优势，节能高效，是设施农业生产人工光调控的理想光源。一方面，LED灯珠的单颗功率较低，光强较弱，适宜研发制造用于光周期补光的低功率光源灯具；另一方面，LED灯珠体积小、重量轻，易于组合后阵列式排布，适宜研发出用于光光合作用补光的较高光强的达功率光源灯具。更为重要的是，LED补光可充分调控光质成分，诱导调控植物的生理代谢活动，使其朝有利于优质高产的方向调整。因此，LED在温室补光方面极具应用前景，技术装备研发方兴未艾，未来5年必有较大发展进步。LED光源植物灯是适宜温室补光的光源，LED补光技术装备是温室环控装备中不可或缺的执行机构，成为近几年研发热点。

然而，当前研发的LED温室补光灯大多按照传统照明思路设计，虽然具有植物高效光谱(如红蓝光、远红光和紫外光等及其组合)，但存在诸多缺点。首先，照射面积小，用灯量大。贴近照射是LED光源的优势，但贴近冠层照射使得照射面积大幅下降，导致温室用灯量大增，成本提高，且操作难度加大。其次，光衰速率大，不适于温室顶部悬挂补光。LED光源光强随距离的衰减速率大，导致悬挂温室顶部扩大面积的技术思路不可行，除非加大LED光源功率。再次，大功率LED光源的散热问题突出，光强分散后降低且不均匀。大功率LED光源(300瓦以上)散热问题突出，解决难度大，易出现使用故障。而且，高空悬挂后光强分散，强度大幅降低，而且光照均匀性也较差。最后，较大功率LED灯照射面积也只能覆盖十几个到几十平米面积，则一个500平方米的温室用灯量常在20-30个以上，总功率6-9千瓦，运行能耗非常高，很难在一般低投入日光温室中推广应用。基于上述问题，亟待从LED植物补光灯设计和使用方法上进行创新，以用较少的灯照射更大的面积，让植物获得更高的光强照射，提高补光效率。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种设施植物扇形光柱LED补光灯，通过聚光罩使LED光源的光能集中释放到立体扇形空间内，形成扇形光柱，从而使照射面积降低，并使照射光强增加。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种设施植物扇形光柱LED补光灯，包括LED光源和聚光罩，所述聚光罩将所述LED光源发出的光聚集成扇形光柱。

进一步地，所述聚光罩呈立体扇形或者立体三角形。

进一步地，水平照射时通过所述聚光罩聚集而成的扇形光柱的圆心角为90～180度，垂直照射时通过所述聚光罩聚集而成的扇形光柱的圆心角为45～180度。

进一步地，通过所述聚光罩聚集而成的扇形光柱的厚度为0.1～1米。

进一步地，其特征在于，所述LED光源包括基板，其上设有LED灯珠。

进一步地，所述LED灯珠由红光灯珠和蓝光灯珠组成。

进一步地，所述LED灯珠由红光灯珠、蓝光灯珠和远红光灯珠组成。

进一步地，所述LED灯珠由红光灯珠、蓝光灯珠和紫外光灯珠组成。

进一步地，所述基板上用于安装所述LED灯珠的表面为平面或曲面。

进一步地，还包括一云台装置，由所述LED光源和所述聚光罩构成的LED补光灯固定于所述云台装置上，通过所述云台装置实现LED补光灯的水平旋转运动或者垂直旋转运动，或者水平旋转运动和垂直旋转运动的复合运动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种新颖的设施植物扇形光柱LED补光灯，通过聚光罩将LED光源的光能集中释放到立体扇形空间内，形成扇形光柱，从而使照射面积降低，并使照射光强增加，因此能够减少LED灯珠的使用数量，降低成本。该LED补光灯配合云台装置，能够实现水平旋转运动或者垂直旋转运动，或者水平旋转运动和垂直旋转运动的复合运动，从而能够实现对具有整齐水平上表面的植物冠层进行补光，以及对具有不规则立体植物冠层进行垂直扫描补光。

附图说明

图1为设施植物扇形光柱LED补光灯的示意图。

图2为LED光源的示意图。

图3为立体扇形聚光罩的示意图。

图4A和图4B为其它形式的设施植物扇形光柱LED补光灯的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图，对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

图1为本实施例的设施植物立体扇形LED补光灯的示意图，包括LED光源100和聚光罩200，LED光源100固定于聚光罩200内，聚光罩200采用反光材料，呈立体扇形，通过其聚光作用将LED光源所发的光柱聚集成扇形光柱300(图中灰色扇形阴影部分)。图1中箭头表示为光线。

图2为LED光源的示意图，其包括基板101，其上设有LED灯珠102。基板101上用于安装LED灯珠的表面为平面或曲面。LED灯珠102可以采用不同的灯珠组合形式，比如由红光灯珠和蓝光灯珠组成，由红光灯珠、蓝光灯珠和远红光灯珠组成，由红光灯珠、蓝光灯珠和紫外光灯珠组成，等等。

图3为图1中立体扇形聚光罩200的示意图。其包括两个相对的扇形面。扇形面的圆心角α(也即发出的扇形光柱的圆心角)原则上可以在大于0度并小于180度之间任意选择。具体实施时，如果用于水平照射，圆心角α优选为90～180度，如果用于垂直照射，圆心角α优选为45～180度。立体扇形聚光罩200的厚度d(也即发出的扇形光柱的厚度)优选为0.1～1米。

本实施例的LED补光灯，其功率优选为30-150W，发光面呈长方形或方形，照射的初始光强大于500μmol·m-2·s-1。另外，LED灯珠自身也有特定的发光角度，一般其可用角度是45～180度，优选使用90～180度。

通过本实施例的LED补光灯，通过立体扇形聚光罩(或称反光罩、反光板等)能够将LED光源所发的光柱聚集成立体扇形，将发出的光能集中释放到扇形空间(扇形薄层空间)内，与传统悬挂式LED补光灯的锥形照射空间的圆形照射面相比，照射面积降低，照射光增加，可提高10倍以上，更容易达到植物光补偿点以上。

实施例2：

本发明中聚光罩200的作用是将LED光源所发的光柱聚集成扇形，因此其形状除图1、图3所示的形状外，也可以是其它形状，如开口处呈平面长方形(即整个聚光罩呈立体三角形)等，如图4A所示，另外其LED光源的基板为曲面形状。图4B示意了另一种形式的聚光罩，其两个边沿为曲面，能够更好地汇聚光线。

实施例3：

本实施例中，将实施例1或实施例2所述LED植物补光灯固定于一云台装置上。云台装置是一种支撑设备，其能够在控制信号作用下，通过电动机实现水平旋转运动或者垂直旋转运动，如用来支撑摄像头等。本实施例将LED植物补光灯固定在云台装置上，实现LED植物补光灯的水平旋转运动或者垂直旋转运动，或者水平旋转运动和垂直旋转运动的复合运动。

在使用时，该LED植物补光灯被固定在冠层高度，通过云台装置实现水平180度往返式移动照射。将LED植物补光灯放在温室中间，通过转动可照射双倍面积。

具体来说，可以采用下列两种照射方式：

1)水平扇面形LED补光灯：安装于温室中间，水平180度转动，可对具有整齐水平上表面植物冠层进行补光，如叶菜、果菜等。

2)垂直扇面形LED补光灯：安装温室中间，可对具有不规则立体植物冠层进行垂直扫描补光，如樱桃树、枣树等。该灯可由云台装置控制实现水平旋转，实现1个灯对东西两个方向进行水平或垂直扫描立体式补光。该灯光强集中，光强高，低功率节能，覆盖面积大，解决了传统LED光源功率大，能耗高，叶片接收光强偏弱的缺陷。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，本实用新型的保护范围应以权利要求书所述为准。