一种led植物光照系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED植物光照系统，包括基座（1）、灯具主体（2）以及与所述灯具主体相连接的外框架（3），其特征在于：所述外框架为弓形，所述灯具主体悬挂于外框架上，灯具主体可沿着外框架移动；所述灯具主体由悬杆（21）以及所述悬杆下端的LED光源（22）组成。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：一、高仿真植物生长环境，即便是在室内环境中，植物也能正常生长。二、对植物的生长环境进行智能控制，可根据用户需要，无论是在冬季还是夏季均可令其处于最适宜生长的环境。三、可连接至互联网，进行时间同步，有效避免因掉电等原因造成的内外时间不对称。
【专利说明】一种LED植物光照系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED照明领域，具体地说是一种LED植物光照系统。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的不断提高和技术的进步，人们对新鲜蔬菜植物的需求也不断增 力口。利用大棚种植技术可以缩短植物的生产周期和生产出反季节的时令蔬菜，以满足人们 的需求。适宜的光照和温度是植物生产的必要条件，采用大棚种植的蔬菜，往往光照度不 足，特别是在冬季寒冷季节也很难达到植物生产适宜的温度，因此可以采用人工补光和加 温辅助的措施，创造植物适宜的生长条件。
[0003] 我国在21世纪前十年已逐步将LED灯应用于现代农业生产领域中，由于它具有能 耗低、寿命长、而且还能根据作物的需要调节光质、光量，促进作物生产发育，显著提高了产 量与品质，因此，正越来越受到人们的关注。
[0004] LED技术凭着节能环保的优点被广泛应用于灯具【技术领域】。由于LED灯具可以发 出特定波长的光线，被开发成用于模拟太阳光的LED植物光照系统。
[0005] 光照环境对动植物的生长有着良好的促进作用。特别是在不同频率的复合光谱环 境下，生长效率和质量更好。并且，有研究表明，在光照时间和强度合理变化的情况下，动植 物的生长情况会更理想。有资料记载，不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的， 植物光合作用需要的光线，波长在380?780纳米之间；而波长在380?520纳米之间的蓝 紫光以及波长在610?780纳米之间的红橙光对于光合作用贡献最大。
[0006] 蓝色LED发出的波长通常在450纳米左右的蓝光以及红色LED发出的波长在660 纳米左右的红光，刚好可以提供植物所需的光线。因此，用于促进植物生长的所谓植物光照 系统，比较理想的选择就是使用这两种颜色组合，蓝色光能促进绿叶生长，红色光有助于开 花结果。所以，对不同植物，以及其生长周期中去调节红色和蓝色光的比例，能达到最佳生 长效果。
[0007] 但是，传统LED植物光照系统均固定设置，长时间以单一地角度照射生长的植物， 使不同位置的植物乃至同一株植物的不同部位产生发育不均衡的问题。同时，LED光源长 时间工作容易导致产生大量热能，如果热量没有及时散发出去会导致温度升高，是光衰上 升、光照强度减弱、使用寿命缩短，影响植物的生长。而由于LED植物光照系统产生的热量 会影响植物的生长环境。另一方面，传统LED植物光照系统仅单纯地模仿自然环境中的光 照的强度，而忽视环境的温度、相对湿度及悬浮颗粒物会影响光照的效果，例如相对湿度较 高时，悬浮的水雾将阻挡波长较短的光波(如蓝光、绿光、紫外光等)，而植物光合作用所能 转化的光能恰恰是波长较短的光，因此相对湿度过高会抑制植物的光合作用。因此，如何模 仿最适合植物生长的光照环境，是现代农业技术中的热门研究主题。 实用新型内容
[0008] 针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可高效促进植物生 长的LED植物光照系统。
[0009] 为了解决上述问题，本实用新型的LED植物光照系统，包括基座、灯具主体以及与 所述灯具主体相连接的外框架，所述外框架为弓形，所述灯具主体悬挂于外框架上，灯具主 体可沿着外框架移动；所述灯具主体由悬杆以及所述悬杆下端的LED光源组成。
[0010] 作为一种优选的实施方式，所述LED光源的灯板上设置有红光LED芯片、蓝光LED 芯片、紫外LED芯片以及波长为500- 900nm的远红外LED芯片，四种发光二极管交错排列 在灯板上。
[0011] 所述远红外LED芯片产生的远红外线其波长可优选为750nm附近。
[0012] 作为本实用新型的一种可实现的方式，所述四种LED芯片可以包括具有凹槽的支 架、第一芯片、第二芯片、焊盘以及金线，焊盘对角上设有电源输入端焊点和输出端焊点，焊 盘位于支架中的凹槽的底部，支架中的凹槽的底部设计主要使芯片发出的光线能够充分反 射，芯片上具有正负两个电极，第一芯片和第二芯片错位焊接在焊盘的中间。将芯片焊接在 焊盘上时，焊盘上的输入端焊点与第一芯片的正负电极在一条直线上，输出端焊点与第二 芯片的正负电极在另一条直线上且两直线平行，第一芯片的负极与第二芯片的正极连线垂 直于两直线，且两直线平行与支架中的凹槽底端的一条边沿平行，与支架中的凹槽底端另 一条边沿垂直。
[0013] 焊盘输入端焊点使用金线与第一芯片的正极连接，第一芯片的负极与第二芯片的 正极使用金线串联，第二芯片的负极使用金线与焊盘输出端焊点连接，使用金线连接时，芯 片和焊盘连接的两根金线垂直于两个芯片串联的金线，这样可以避免金线遮住芯片，而造 成遮光的问题。
[0014] 作为一种优选的实施方式，所述外框架内侧设有与之形状匹配的滑轨，所述悬杆 通过滑块安装在滑轨上；所述滑块通过一机械臂与一气缸的推杆连接，气缸驱动滑块带动 灯具主体沿滑轨往复滑动。所述机械臂与所述推杆通过一转轴连接，另一端通过转轴与滑 轨连接。所述滑轨及滑块均为市售产品。所述LED光源可采用任一种市售的LED光源实现， 对于不同植物品种，可以采用产生各种波长的LED芯片拼装组成。
[0015] 在本实用新型中，除了弓形以外所述外框架可设计为水平的直线形。在种植区域 中，可架设多个上述的植物光照系统，其灯具主体在滑轨上往复运动，便可从不同的角度给 不同区域的植物予均匀的光照，有效解决现有技术光照角度单一、光照不均匀的问题。而可 运动的LED光源具有更加广的单位照射面积，有利于降低单位种植面积中LED光源的安装 量。
[0016] 优选的，所述悬杆内设置有控制电路，在所述外框架底部中心位置设置有一信号 发射单元（4)，所述控制电路中设置有信号接收单元；所述控制电路还包括与LED光源依次 电连接的微处理器和检测模块，与微处理器相连的信号输出模块、信号接收单元；所述检测 模块内设置有亮度检测单元、温度检测单元、湿度检测单元以及电子指南针；所述信号输出 模块内设置有亮度调节单元、温度调节单元、湿度调节单元以及报警单元。
[0017] 优选的，所述亮度检测单元内设置有光敏传感器；温度检测单元内设置有热敏传 感器；湿度检测单元内设置有湿度传感器；电子指南针单元内设置有磁场传感器。
[0018] 优选的，所述亮度调节单元包含两个及以上个串联在不同电源正极与负极之间的 开关元件，所述开关元件的控制端与微处理器的A/D转换单元输出端口相连。
[0019] 优选的，所述温度调节单元包含两个开关元件、风机以及加热器，其中，所述风机 和加热器分别通过两个开关元件与微处理器的A/D转换单元输出端口相连。
[0020] 优选的，所述湿度调节单元内置有一储水容器，所述储水容器通过一电磁阀与出 水口相连，所述电磁阀的控制端与微处理器的A/D转换单元输出端口相连，所述出水口为 一水雾喷射体。
[0021] 优选的，还包括一与所述微处理器相连的定时电路模块。
[0022] 优选的，还包括内置于控制电路的GSM通信模块，所述GSM通信模块与外界互联网 无线连接，并与所述定时电路通过同步电路连接。所述GSM通信模块可选用任一种现有的 GSM通信模块实现。
[0023] 优选的，所述开关元件为市售的继电器或三极管或MOS管。
[0024] 优选的，所述磁场传感器为市售的二维磁场传感器，其型号为KMZ52。
[0025] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
[0026] -、高仿真植物生长环境，即便是在暗无光日的环境下，植物也能正常生长。
[0027] 二、对植物的生长环境进行智能控制，可根据用户需要，无论是在冬季还是夏季均 可令其处于最适宜生长的环境。
[0028] 三、可连接至互联网，进行时间同步，有效避免因掉电等原因造成的内外时间不对 称。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0030] 图2是本实用新型控制电路系统框图。
[0031] 图3是本实用新型亮度调节单元内部电路图。
[0032] 图4是本实用新型温度调节单元内部电路图。
[0033] 图5是本实用新型湿度调节单元内部电路图。
[0034] 图6是本实用新型滑块局部放大图。
[0035] 图7是本实用新型滑块的纵向剖面图。
[0036] 图8是本实用新型LED光源的仰视图。
【具体实施方式】
[0037] 为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本 实用新型作进一步阐述。
[0038] 实施例1
[0039] 本实施例如图1所不，一种LED植物光照系统，包括基座1、灯具主体2以及与所述 灯具主体2相连接的外框架3,所述外框架3为弓形，所述灯具主体2悬挂于外框架3上， 灯具主体2可沿着外框架3移动；所述灯具主体2由内置控制电路的悬杆21以及所述悬杆 21下端的LED光源22组成，在所述外框架3底部中心位置设置有一信号发射单元4,所述 控制电路中设置有信号接收单元5。信号发射单元4与信号接收单元5无线通信连接。
[0040] 作为优选方案，如图8所示，本实施例中所述LED光源22的灯板7上设置有红光 LED芯片和蓝光LED芯片以及紫外LED芯片，三种发光二极管8交错排列在灯板7上。
[0041] 作为优选方案，如图6和图7所示，本实施例中所述外框架3内侧设有与之形状匹 配的滑轨31，所述悬杆21通过滑块32安装在滑轨31上；所述滑块32通过一机械臂33与 一气缸34的推杆341连接；所述机械臂与所述推杆通过一转轴342连接，另一端通过转轴 与滑轨连接。
[0042] 如图2所示，所述控制电路包括与LED光源依次电连接的微处理器61和检测模块 62,与微处理器61相连的信号输出模块63、信号接收单元；所述检测模块62内设置有亮度 检测单元621、温度检测单元622、湿度检测单元623以及电子指南针624 ;所述信号输出模 块63内设置有亮度调节单元631、温度调节单元632、湿度调节单元633以及报警单元634。
[0043] 当放置好植物光照系统后，微处理器61读取电子指南针624反馈的信号，判断磁 场方向与悬梁杆的相对位置是否为垂直关系，若不是垂直关系，则向报警单元634输出电 信号。通过信号发射单元与信号接收单元的相对位置，判断灯具主体与植物之间形成的角 度关系，并将这种角度关系与时间相关联，从而实现对太阳东升西落这一自然现象的仿真。
[0044] 亮度检测单元621内设置有光敏传感器；温度检测单元622内设置有热敏传感器； 湿度检测单元623内设置有湿度传感器；电子指南针624单元内设置有磁场传感器。
[0045] 磁场传感器为二维磁场传感器，其型号为KMZ52。
[0046] 亮度调节单元631包含两个及以上个串联在不同电源正极与负极之间的开关元 件，开关元件的控制端与微处理器61的A/D转换单元输出端口相连，具体如图3所示。 [0047] 当光敏传感器检测到外界的不同光线强度时，会表现出不同的阻值，告知微处理 器61对对应不同的输出端口输出电信号，从而闭合相应的开关元件，实现对光照强度的调 整。
[0048] 温度调节单元632包含两个开关元件、风机以及加热器，其中，风机和加热器分别 通过两个开关元件与微处理器61的A/D转换单元输出端口相连，具体如图4所示。
[0049] 当热敏传感器到外界的不同温度时，会表现出不同的阻值，告知微处理器61对对 应不同的输出端口输出电信号，从而闭合相应的开关元件，实现对温度的调整。当温度过高 时，开启风机，使得环境得以降温；当温度过低时，开启加热器，使得环境得以升温。
[0050] 湿度调节单元633内置有一储水容器，所述储水容器通过一电磁阀与出水口相 连，电磁阀的控制端与微处理器61的A/D转换单元输出端口相连，出水口为一水雾喷射体， 具体如图5所示。
[0051] 当湿度传感器到外界的不同温度时，会表现出不同的阻值，告知微处理器61对对 应不同的输出端口输出电信号，从而闭合相应的开关元件，实现对湿度的调整。当湿度过低 时，开启电磁阀，使得储水容器可以通过出水口将水雾喷出。
[0052] 开关元件为继电器或三极管或MOS管，在本实施例中，开关元件为继电器，继电器 的线圈控制端与微处理器61的A/D转换单元输出端口相连。需要说明的是，本领域技术人 员根据现有技术与其自身的经验可实现继电器与三极管或MOS管的置换，在此不再赘述。
[0053] 还包括一与微处理器61相连的定时电路64,以及内置于控制电路的GSM通信模块 65, GSM通信模块65与外界互联网无线连接，并与定时电路64通过同步电路66连接。需 要说明的是，此处所指的GSM通信模块65、同步电路66以及定时电路64均为本领域技术人 员根据现有技术或其自身经验便可实现。
[0054] 所述定时电路64可选用任一种现有的定时电路64实现。
[0055] LED植物光照系统的工作原理如下：
[0056] SI.通过电脑连接至微处理器进预设自然模式和智能模式的相关参数。
[0057] 其中，自然模式包括，春夏秋冬四种子模式，以一年为周期变换。
[0058] 在自然模式下，不同子模式之间的区别仅在于LED灯源与植物之间形成角度与时 间的对应关系以及温度、湿度的设置。
[0059] 角度的定义：LED光源直射到植物的光线与水平面的夹角。其中，角度的计算参数 通过信号发射单元与信号接收单元来获取。
[0060] 表一自然模式下各参数的设置
[0061]
【权利要求】
1. 一种L邸植物光照系统，包括基座（1)、灯具主体（2) W及与所述灯具主体相连接的 外框架（3)，其特征在于；所述外框架为弓形，所述灯具主体息挂于外框架上，灯具主体可 沿着外框架移动；所述灯具主体由息杆（21) W及所述息杆下端的L邸光源（22)组成。
2. 根据权利要求1所述的LED植物光照系统，其特征在于：所述LED光源（22)的灯板 (7)上设置有红光LED芯片、蓝光LED芯片、紫外LED芯片W及波长为500-900皿的远红 外L邸芯片，四种发光二极管（8)交错排列在灯板（7)上。
3. 根据权利要求1所述的LED植物光照系统，其特征在于：所述外框架（3)内侧设有与 之形状匹配的滑轨（31)，所述息杆（21)通过滑块（32)安装在滑轨（31)上；所述滑块（32) 通过一机械臂（33)与一气缸（34)的推杆（341)连接；所述机械臂与所述推杆通过一转轴 (342)连接，另一端通过转轴与滑轨连接。
4. 根据权利要求3所述的L邸植物光照系统，其特征在于：所述息杆内设置有控制电 路，在所述外框架底部中也位置设置有一信号发射单元（4)，所述控制电路中设置有信号接 收单元（5);所述控制电路还包括与L邸光源依次电连接的微处理器（61)和检测模块（62)， 与微处理器相连的信号输出模块（63);所述检测模块内设置有亮度检测单元（621)、温度检 测单元（622)、湿度检测单元（623) W及电子指南针（624);所述信号输出模块内设置有亮 度调节单元（631)、温度调节单元（632)、湿度调节单元（633) W及报警单元（634)。
5. 根据权利要求4所述的L邸植物光照系统，其特征在于，所述亮度检测单元内设置有 光敏传感器；温度检测单元内设置有热敏传感器；湿度检测单元内设置有湿度传感器；电 子指南针单元内设置有磁场传感器；所述亮度调节单元包含两个及W上个串联在不同电源 正极与负极之间的开关元件，所述开关元件的控制端与微处理器的A/D转换单元输出端口 相连。
6. 根据权利要求4所述的L邸植物光照系统，其特征在于，所述温度调节单元包含两个 开关元件、风机W及加热器，其中，所述风机和加热器分别通过两个开关元件与微处理器的 A/D转换单元输出端口相连。
7. 根据权利要求5所述的L邸植物光照系统，其特征在于，所述湿度调节单元内置有一 储水容器，所述储水容器通过一电磁阀与出水口相连，所述电磁阀的控制端与微处理器的 A/D转换单元输出端口相连，所述出水口为一水雾喷射体。
8. 根据权利要求6所述的L邸植物光照系统，其特征在于，还包括一与所述微处理器相 连的定时电路（64)W及内置于控制电路的GSM通信模块（65)，所述GSM通信模块与外界互 联网无线连接，并与所述定时电路模块通过同步电路（66)连接。
9. 根据权利要求7所述的L邸植物光照系统，其特征在于，所述开关元件为继电器或H 极管或MOS管。
10. 根据权利要求9所述的L邸植物光照系统，其特征在于，所述磁场传感器为二维磁 场传感器，其型号为KMZ52。
【文档编号】F21V23/00GK204227199SQ201420627902
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】冯海涛, 施光典 申请人:深圳莱特光电有限公司