光谱可调的LED植物生长灯的制作方法

本发明涉及植物栽培技术领域，具体涉及一种光谱可调的led植物生长灯。

背景技术：

植物生长过程，需要经历各个不同时期，包括萌芽、生长、开花与结果等，在不同时期的植物，所需要的环境条件与养分成分也不尽相同；而现代化农业的发展，渐渐由户外走到户内，植物生长的环境条件与养分要求，都能经由自动化控制与人工调配达成。其中，人工光源在植物生长与栽培的发展，已逐渐取代了自然光源的应用，而人工光源要如何达到自然光源的效果，则是目前许多厂家所努力的。

专利cn104075162a中公开了一种可调色温的高显色性白光led照明系统，为传统照明灯具，根据人眼适当的色温范围与光谱做为调整，可调整的光谱范围与颜色种类有限。与人眼相异的是，植物生长人工光源所需要的光谱调整范围相当大且需要不同颜色光谱种类，光谱波段从350nm至750nm都是需要变动的范围，且需要根据不同植物生长过程调整不同颜色光谱的强度比例，例如红光(red)、蓝光(blue)强度比(r/b)由2/1至9/1，根据不同生植物长时期，必须搭配不同光强度的绿光(green)、紫光(uv)与红外光(inrfradred)等。而传统照明可调的光谱范围，已经不足以提供植物生长过程所需。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明提出一种光谱可调的led植物生长灯。其灯具具有光谱可调功能，可搭配植物在不同生长时期所需要的光谱与光强度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种光谱可调的led植物生长灯，包括上盖、主要部件基板和下盖，所述主要部件基板设置在上盖和下盖之间；

所述主要部件基板包括基板部，基板部中央设置led总灯板，所述led总灯板上设置有若干led灯珠，led总灯板背面设置有散热片；

所述上盖内侧中央设置若干风扇，所述散热片设置在风扇下方；所述风扇可将外部空气吸入，藉以散热。所述散热片可使led灯板的热源传导出来。

所述下盖的侧面设置出风孔，下盖底面设置有若干光学透镜孔，所述光学透镜孔与led灯珠的位置相对应。所述出风孔可经由风扇散热，将热空气由内往外运送。

所述上盖、主要部件基板和下盖均可由塑料或金属制成。

优选地，所述led总灯板主要由若干led灯板平行排列组成，所述每片led灯板上设置有均匀分布的若干led灯珠。

优选地，所述led灯珠包括红光灯珠、黄光灯珠、白光灯珠和紫光灯珠。

优选地，所述每块led灯板上的红光灯珠、黄光灯珠、白光灯珠和紫光灯珠的设置比例为44:12:4:4。

优选地，所述红光灯珠的波长范围为600-750nm，蓝光灯珠的波长范围为400-500nm，白光灯珠的波长范围为400-800nm，紫光灯珠的波长范围为250-400nm。

优选地，所述每个led灯珠上均设置有光学透镜。可控制led灯珠的出光角度。

优选地，所述led总灯板的一侧设置有电子控制模块、无线控制模块，所述电子控制模块分别与led灯珠、风扇和无线控制模块连接。电子控制模块主要控制与驱动led灯珠、风扇开关、无线模块控制等。无线控制模块可为蓝芽、wifi等无线装置。

优选地，所述上盖上设置有若干与风扇相对应的风扇孔，上盖的边角处分别设置有悬吊固定器。所述风扇孔提供通道使空气由外而内吸入；悬吊固定器作为灯具悬吊固定用。

所述上盖上还设置有电源接头、电源开关、电源保险丝、通讯协议接头、天线接孔，电源接头可提供110-240v电源输入，电源开关可控制灯具电源开与关，电源保险丝保护整体灯具电路。通讯协议接头可为rs485或dmx512，天线接孔可连接天线，所述通讯协议接头和无线接孔均与无线控制模块连接。

所述上盖内侧还设置有风扇电源转换器和灯具电源供应器，所述风扇电源转换器一端与风扇连接，另一端与电子控制模块连接，提供风扇所需12v直流电源。所述灯具电源供应器一端与电源接头连接，另一端与电子控制模块连接，可提供600w以上电源。

所述led灯板上设置有led灯板电源接头，led灯板电源接头一端与led灯珠连接，另一端与电子控制模块连接，led灯板所需电源，由电子控制模块驱动供应。

优选地，所述下盖的边角处设置有角边防撞护片。可在灯具摔落时，保护边角不使灯具产生变形。

本发明以色温、光谱可调控为主要技术，利用色温、光谱可调的方法，可提供植物不同生长时期所需要的光谱，提高光源使用效率，并可精准控制植物生长情形，且可利用不同的光源光谱调控，控制植物叶片与果实生长的尺寸，叶片与果实的颜色也可经由照射人工光源而有不同的变化，甚至果实的口味，也可以经由照射不同光谱的人工光源而达成。植物生长可由三大控制因素所影响，包含光质、光强、光周期，光质为光源光谱，不同的光谱可直接影响植物生长情形，如植株高低、果实颜色、口感。光强为光源能量强度，能量高低会影响植物生长快慢。光周期可调控植物光反应与暗反应时间，控制植物花期等。

本发明所述的光谱可调原理，是利用红光(r)、蓝光(b)、白光(w)及紫光(uv)四种颜色灯珠，组合成四组led灯珠链结，各自独立驱动，并且在优化排列后，可将不同颜色与光谱的光源均匀照射在植物上，根据每组led灯珠不同的发光强度，可调配不同的整体灯具光谱与强度。

本发明所述的植物生长灯指：以人工光源栽培植物生生长的灯具，可取代自然光源，包括高压钠灯、led灯、荧光灯等。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

利用led植物生长灯光谱可调技术，可充分运用在植物生长过程所需要的不同光谱r/b配比，对于植物生长效率可大幅度提升。

智能控制光质(光谱):本发明可在植物在不同生长时期时，提供不一样的光质(光谱)，满足不同生长时期植物的需求。

本发明的led植物生长灯操作简单方便，可广泛应用于不同植物的栽培。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的led植物生长灯结构示意图；

图2为本发明的led植物生长灯整体结构示意图；

图3为本发明的led植物生长灯的上盖内侧结构示意图；

图4为本发明的led植物生长灯的主要部件基板反面结构示意图；

图5为本发明的led植物生长灯的主要部件基板正面结构示意图；

图6为本发明的led植物生长灯的led灯板结构示意图；

图7为本发明的led植物生长灯的下盖结构示意图；

图8为本发明的led植物生长灯的led灯板上的led灯珠电路控制图；其中图8a为红光灯珠；图8b为蓝光灯珠；图8c为白光灯珠；图8d为紫光灯珠；

图9为本发明的led植物生长灯的led灯板上的led灯珠排列方式图；

图10为本发明的led植物生长灯的led灯板上的红光灯珠电路控制图；

图11为本发明的led植物生长灯的led灯板上的蓝光灯珠电路控制图；

图12为本发明的led植物生长灯的led灯板上的白光灯珠电路控制图；

图13为本发明的led植物生长灯的led灯板上的紫光灯珠电路控制图；

图14为本发明的led植物生长灯的led灯板上的红光灯珠不同流明下的光谱图；

图15为本发明的led植物生长灯的led灯板上的红光灯珠不同流明下的相对强度百分比曲线；

图16为本发明的led植物生长灯的led灯板上的蓝光灯珠不同流明下的光谱图；

图17为本发明的led植物生长灯的led灯板上的蓝光灯珠不同流明下的相对强度百分比曲线；

图18为本发明的led植物生长灯的led灯板上的白光灯珠不同流明下的光谱图；

图19为本发明的led植物生长灯的led灯板上的白光灯珠不同流明下的相对强度百分比曲线；

图20为本发明的led植物生长灯的led灯板上的紫光灯珠不同流明下的光谱图；

图21为本发明的led植物生长灯的led灯板上的紫光灯珠不同流明下的相对强度百分比曲线；

图22为本发明的led植物生长灯的四种颜色led灯珠根据各自不同组合的强度百分比调控出的光谱曲线；其中，图22a为r/b比为0.17/1；图22b为r/b比为0.73/1；图22c为r/b比为5.7/1；图22d为r/b比为2/1；

其中：

上盖10；电源接头110；电源开关120；电源保险丝130；风扇孔140；通讯协议接头150；天线接孔151；悬吊固定器160；角边防撞护片170；风扇180；风扇电源转换器181；灯具电源供应器190；

主要部件基板20；基板部210；散热片220；电子控制模块230；无线控制模块240；led灯板250；光学透镜260；led灯珠270；led灯板电源接头280；

下盖30；出风孔310。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1-图7所示，本实施例提供了一种光谱可调的led植物生长灯，包括上盖10、主要部件基板20和下盖30，所述主要部件基板20设置在上盖10和下盖30之间；

所述主要部件基板20包括基板部210，基板部210中央设置led总灯板，所述led总灯板上设置有若干led灯珠270，led总灯板背面设置有散热片220；

所述上盖10内侧中央设置若干风扇180，所述散热片220设置在风扇180下方；所述风扇180可将外部空气吸入，藉以散热。所述散热片220可使led灯板250的热源传导出来。

所述下盖30的侧面设置出风孔310，下盖30底面设置有若干光学透镜孔，所述光学透镜孔与led灯珠270的位置相对应。所述出风孔310可经由风扇180散热，将热空气由内往外运送。

所述上盖10、主要部件基板20和下盖30均可由塑料或金属制成。

所述led总灯板主要由5块led灯板250平行排列组成，所述每块led灯板250上设置有均匀分布的若干led灯珠270。

所述led灯珠270包括红光灯珠、蓝光灯珠、白光灯珠和紫光灯珠。

所述每块led灯板250上的红光灯珠、蓝光灯珠、白光灯珠和紫光灯珠的设置比例为44:12:4:4。所述每块led灯板250上的四种颜色灯珠(红r，蓝b，白w，紫外uv)的排列方式如图9所示；所述四种颜色灯珠的电路连接如图8所示。灯具设计与灯珠选择主要以红光(r:600-700nm)、蓝光(b:400-500nm)波段的光强度比例做为依据，可按照红光、蓝光强度比r/b，可选择红光、蓝光强度比例由10/1到1/10的数值定义其红光与蓝光灯珠数比例，白光光源灯珠贡献部分红光与蓝光光源强度，可并入r/b内做计算，紫光灯珠可为独立设计光源。灯珠排列方式则需考虑不同颜色光照的均匀性(以对称排列方式增加光均匀性)与灯珠驱动的电路设计部分。其灯板上灯珠由四个区块组成(图9中的虚线框)，每个区块相对应180度旋转排列(对称性)。

所述5块灯板上的灯珠的驱动方式如图10-图13所示，具体为：每块灯板上的红光灯珠独立驱动，五块灯板上的红色灯珠由5个驱动器分别驱动；五块灯板上的蓝光灯珠平均分为两组，每一组由相同的三排灯珠并联后驱动；每块灯板上的白光灯珠串联形成的五组串联灯珠进行并联后驱动；每块灯板上的紫光灯珠串联形成的五组串联灯珠进行并联后驱动。经由各组led灯珠组合的电流大小控制，同时驱动各个驱动器，可进一步控制光源强度，如图14-图21所示，为每一组led灯珠在不同流明下，所得到的光谱图和相对强度百分比曲线。

所述红光灯珠的波长范围为600-750nm，蓝光灯珠的波长范围为400-500nm，白光灯珠的波长范围为400-800nm，紫光灯珠的波长范围为250-400nm。

所述每个led灯珠270上均设置有光学透镜260。可控制led灯珠270的出光角度。

所述led总灯板的一侧设置有电子控制模块230、无线控制模块240，所述电子控制模块230分别与led灯珠270、风扇180和无线控制模块240连接。电子控制模块230主要控制与驱动led灯珠270、风扇开关、无线控制模块240等。无线控制模块240可为蓝芽、wifi等无线装置。

所述上盖10上设置有若干与风扇180相对应的风扇孔140，上盖10的边角处分别设置有悬吊固定器160。所述风扇孔140提供通道使空气由外而内吸入；悬吊固定器160作为灯具悬吊固定用。

所述上盖10上还设置有电源接头110、电源开关120、电源保险丝130、通讯协议接头150、天线接孔151，电源接头110可提供110-240v电源输入，电源开关120可控制灯具电源开与关，电源保险丝130保护整体灯具电路。通讯协议接头150可为rs485或dmx512，天线接孔151可连接天线，所述通讯协议接头150和无线接孔151均与无线控制模块230连接。

所述上盖10内侧还设置有风扇电源转换器181和灯具电源供应器190，所述风扇电源转换器181一端与风扇180连接，另一端与电子控制模块230连接，提供风扇180所需12v直流电源。所述灯具电源供应器190一端与电源接头110连接，另一端与电子控制模块230连接，可提供600w以上电源。

所述led灯板250上设置有led灯板电源接头280，led灯板电源接头280一端与led灯珠270连接，另一端与电子控制模块230连接，led灯板250所需电源，由电子控制模块230驱动供应。

所述下盖30的边角处设置有角边防撞护片170。可在灯具摔落时，保护边角不使灯具产生变形。

所述的四种颜色灯珠所组合的光谱，可根据各自不同组合的强度百分比调控出不同的光谱曲线。如图22a所示，为红光灯珠5％强度、蓝光灯珠70％强度、白光组灯珠70％强度、紫光组灯珠70％强度的参数下，所组合而成的光谱图，其r/b比为0.17/1，可用于植物生长初期。如图22b所示，为红光灯珠25％强度、蓝光灯珠60％强度、白光组灯珠70％强度、紫光组灯珠70％强度的参数下，所组合而成的光谱图，其r/b比为0.71/1，可用于植物生长中期。如图22c所示，为红光灯珠100％强度、蓝光灯珠5％强度、白光组灯珠70％强度、紫光组灯珠70％强度的参数下，所组合而成的光谱图，其r/b比为5.7/1，可用于植物生长后期。如图22d所示，为红光灯珠100％强度、蓝光灯珠100％强度、白光组灯珠100％强度、紫光组灯珠100％强度的参数下，所组合而成的光谱图，其r/b比为2/1。

在植物生长初期、中期及后期时，所需要的光谱也不尽相同，而本发明可提供其所需要的不同光谱变化。植物生长初期需要较多的蓝光强度，因此在蓝光范围的光强度会比红光范围强度大。植物生长中期，红光与蓝光强度比例接近，因此可提供红光、蓝光强度接近的光谱。植物生长后期，需要大量红光强度，因此可将红光光谱强度调整到最强。

所述光周期即照光时间，可控制在0至24小时之间，减少植物光照或增加光照，都可以经由控制达成。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。