CN101408293B - 转动型发光二极管组合补光灯 - Google Patents

Abstract

一种转动型发光二极管组合补光灯，包含有盒体(6)、线路板(1)、控制电路、红光LED(10)、蓝光LED(8)及两者的电流调节旋钮(3、5)，盒体(6)主视面上还有电机开关(2)和LED开关(4)，盒体内安装有电机(7)和减速器，转动轴中空，内装有电源线，电刷装置将电源线与随轴转动的线路板(1)上的各LED照明线接通，线路板底面整齐地安装有红光、蓝光和远红光LED，三种管间隔排列。本补光灯专用于温室中对植物的光照补光，以促进和控制植物的光合作用。本补光灯精细选择超强光型LED、合理搭配、科学排列，使光照强度、R/B比值和R/FR比值趋于均匀，尤其是电扇扇叶式线路板及其上LED的52×13的矩阵排列并转动，进一步提高了均匀度，使被照植物的定向培育更随人意。

Description

转动型发光二极管组合补光灯

技术领域

本发明涉及一种以发光二极管为光源的温室内植物光合作用补光灯，尤其是能转动的、超强光型红、蓝光发光二极管及远红光发光二极管组合的补光灯。

背景技术

植物的叶绿素是执行光合作用的主体，研究表明，叶绿素a在波长640-660纳米(nm)红光区内有一个强吸收峰，叶绿素b在430-450nm的蓝光区内有一个强吸收峰。适当的红光(600-700nm)与蓝光(400-520nm)的光通量之比R/B是培育出形态健全植物的关键，适当的红光(600-700nm)与远红光(700-800nm)的光通量之比R/FR是植株高度调节的决定因素。传统的植物光合作用补光灯是白炽灯、荧光灯和高压钠灯等复合光灯，无法对R/B和R/FR进行调控，不能对植物进行形态和高度的定向培育。发光二极管(LED)技术的发展，其单光源的超强型特性的应用，对诸如R/B和R/FR实现了人为的调控，解决了对植物进行形态和高度定向培育的问题。但不同颜色的单光LED怎么选择？如何搭配？怎样排列？布置在植物上方的何处？这些都影响着R/B和R/FR的比值，而且LED的高指向性导致照明区域内R/B和R/FR的不均匀。本申请人的在先申请CN200710164834.6“红蓝光比例均匀的发光二极管组合方法及其模块”和CN200720303316.3“用于室内光合作用的发光二极管组合灯”公开了一种LED的选择、搭配、排列和布置方法，是对R/B和R/FR均匀性的探求。现在再对自己的在先申请进行回顾，有三点不足：一是只求红、蓝光的R/B比例，单向追求植物形态健全问题，未顾及植株高矮问题，严格说高矮问题定向不准，也难以求得形态的健全。二是组合灯在植物上方悬挂着处于静止状态，照明区域内的光照强度、R/B依然不甚均匀，尚难令人满意。三是为了追求间隙照明，专门设定了一种脉冲工作比控制电路，增加了线路的复杂性。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是设计出一种能定向培育植物形态和高度的、使R/B和R/FR更均匀的、不设脉冲工作比控制电路也能解决间隙照明问题的转动型发光二极管组合补光灯。

解决上述问题的技术方案是：

本转动型发光二极管组合补光灯，包含有盒体、线路板、控制电路、红光LED、蓝光LED及各自的电流调节旋钮，盒体主视面上还有电机开关、LED开关，盒体内安装有电机与减速器，中空的转动轴内安装有电源线，经电刷装置与随轴转动的三块线路板上的LED照明线相通，三块线路板的底面都安装有整齐排列、相互间隔的红光LED、蓝光LED和远红光LED，三块线路板扇叶式排列且固定在转动轴游离端上，每块扇叶式线路板上红光与蓝光LED纵向、横向都一一间隔排列成52行×13列的矩阵，各发光二极管的管中心间距1cm，该每两纵列中插一列远红光LED，且与邻列发光二极管错位排列，远红光LED与异色邻管垂直中心间距5mm，与同色邻管中心间距1cm；

所说的红光LED是半值角7°、直径5mm、波长637nm、带宽12nm、在标准工作电流10mA下发光强度为23.5坎德拉的超高亮度圆管；蓝光LED是半值角7°、直径5mm、波长459nm、带宽16nm、在标准工作电流20mA下发光强度为6坎德拉的超高亮度圆管；远红光LED是半值角15°、直径5mm、波长735nm、带宽20nm、在标准工作电流50mA下发光强度为0.64坎德拉的圆管。

本发明的有益效果是：远红光LED的参与组合，既解决了R/B比值对植株形态健全的调控问题，又解决了R/FR比值对植株高度的调控问题，使定向控制更有利于人类的需要。组合补光灯由静止悬挂改为转动，极大地提高了光照与光通量比值的均匀度，而且转动本身各光对植物任一部位的照射都是间隙的，省略了布局复杂的脉冲工作比控制电路，制作方便。

附图说明

图1为本发明外形结构示意图。

图2为每块线路板上三种LED排列示意图。

图3为三种LED排列及线路连接关系图。

具体实施方式

本发明下面结合实施例并参照附图予以详述：在温室的基本环境因素中，光环境是核心条件，是温室气候环境的主导因子。光不仅是植物进行光合作用的能量源，也是光形态形成的信号源。植物的光吸收过程发生于叶绿体，叶绿素是植物执行光合作用的主体。叶绿素a在波长640-660nm的红光区部分有一个强吸收峰；叶绿素b在430-450nm的蓝光区部分有一个强吸收峰。适当的红光(600-700nm)与蓝光(400-520nm)光通量的比即R/B才能保证培育出形态健全的植物。光谱中以600-700nm的红光和700-800nm的远红光光通量之比即R/FR对植株高度调节具有重要影响。600-700nm的红光能降低植物体内赤霉素的含量，从而减小节间长度和植株高度；而700-800nm的远红光其作用恰好相反，能提高植物体内赤霉素的含量，从而增加节间长度和植株高度。目前，农业上常用的温室人工光源有白炽灯、荧光灯和高压钠灯等，这些人工光源发出得是复合光，其R/B和R/FR无法调控。近年来随着LED技术的飞速发展，其成本越来越低，低能耗的冷光源LED将是未来温室植物生产中的一种主要人工补光光源。目前，单颗超高亮度LED的发光强度还不足于供给植物正常的生长发育。多颗LED通过组合设计完全能满足温室植物的光需求。但选择什么颜色的LED搭配、选择何种规格的LED、如何搭配、怎样排列、补光灯的悬挂与动静都影响着各色LED对植物的光照强度与光通量比值即R/B与R/FR的均匀，决定着对植物形态和高度的控制效果。本发明的选择、搭配及排列情况如下：选用的红光LED要求半值角7°、直径5mm、波长637nm、带宽12nm、在标准工作电流10mA下发光强度为23.5坎德拉的超高亮度红光LED圆灯；选用的蓝光LED要求半值角7°、直径5mm、波长459nm、带宽16nm、在标准工作电流20mA下发光强度为6坎德拉的超高亮度蓝光LED圆灯；红、蓝光LED的崩溃电流约为200mA。远红光LED选择的是半值角15°、直径5mm、波长735nm、带宽20nm、在标准工作电流50mA下发光强度为0.64坎德拉的圆灯。由于远红光LED的发光强度不大，故选择的半值角要大一些。组合设计时，R/B和R/FR的调节不是通过增加LED的数量，而是通过改变红光、蓝光LED的正向工作电流来有效实现的。具体组合如下：首先，将红光、蓝光LED纵向与横向都一一间隔均匀排列成52行×13列的阵列，红光、蓝光LED的中心间距都为1cm。奇数列的目的是保持两个较长的边缘排列相同。红光、蓝光LED分别为26×13管。然后，再在红光、蓝光LED之间***远红光LED，共51×12管，且每颗远红光LED与相邻的红光LED或蓝光LED无论在行与列上均错位排列，且垂直中心距离为5mm。

本补光灯盒体6的主视面上有红光LED电流调节旋钮3、蓝光LED电流调节旋钮5、电机开关2和LED开关4，电机7经减速后连接转动轴，转动轴中空，内装电源线，经电刷装置与随轴转动的线路板1上的LED照明线相通，线路板1为1-4块，从旋转的重力平衡和总的光照强度、原料成本考虑，以电扇叶片式安装三块线路板为好，每块线路板底面按上述搭配与排列方式安装红光LED10、远红光LED9和蓝光LED8。电刷装置为公知技术，不作细述。试用时，将本补光灯悬挂于温室内植株上方10～20cm，接通电源，按需调节红光LED、蓝光LED的电流值，打开电机开关和LED开关，各LED发光，三块线路板连同其上的LED作风扇式转动。本补光灯红光、蓝光及远红光LED选用的供电电压分别为60V、90V和120V。线路板上的每一列蓝光LED8串联连接后接入限流电阻R1～R6，同一列上的红光LED10串联连接后接入限流电阻R7～R12。红光LED工作电流调节分20-70mA逢10进位的六档，蓝光LED工作电流调节分10-60mA逢10进位的六档。

本补光灯用于温室中定向培育植物，在阴雨天、晚间或特定需要时，进行补光，以达到促进和控制光合作用之目的。

Claims (2)

1.一种转动型发光二极管组合补光灯，包含有盒体(6)、线路板(1)、控制电路、红光发光二极管(10)、蓝光发光二极管(8)及各自的电流调节旋钮(3、5)，其特征是盒体(6)主视面上还有电机开关(2)、发光二极管开关(4)，盒体内安装有电机(7)与减速器，电机经减速后连接转动轴，中空的转动轴内安装有电源线，经电刷装置与随轴转动的三块线路板(1)上的发光二极管照明线相通，三块线路板(1)的底面都安装有整齐排列、相互间隔的红光发光二极管(10)、蓝光发光二极管(8)和远红光发光二极管(9)，三块线路板扇叶式排列且固定在转动轴游离端上，每块扇叶式线路板上红光与蓝光发光二极管纵向、横向都一一间隔排列成52行×13列的矩阵，各发光二极管的管中心间距1cm，该每两纵列中插一列远红光发光二极管，且与邻列发光二极管错位排列，远红光发光二极管与异色邻管垂直中心间距5mm，与同色邻管中心间距1cm。

2.如权利要求1所述的转动型发光二极管组合补光灯，其特征是所说的红光发光二极管是半值角7°、直径5mm、波长637nm、带宽12nm、在标准工作电流10mA下发光强度为23.5坎德拉的超高亮度圆管；蓝光发光二极管是半值角7°、直径5mm、波长459nm、带宽16nm、在标准工作电流20mA下发光强度为6坎德拉的超高亮度圆管；远红光发光二极管是半值角15°、直径5mm、波长735nm、带宽20nm、在标准工作电流50mA下发光强度为0.64坎德拉的圆管。

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