CN103557480A - 一种植物生长灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物生长灯具，包括：灯具本体，其设置在植物的上方，为植物供给灯光照射，供植物生长；以及调节机构，其与所述灯具本体连接，调节所述灯具本体上下移动，以调节灯具本体发出的灯光到被照射植物之间的距离。本发明的灯具能够根据植物的高矮和不同生长周期调剂灯光高度，以此变化植物在不同阶段接受到的光量，促进植物的生长。
Description
技术领域
本发明涉及灯光刺激植物生长技术，尤其涉及一种在利用灯光全部或部分取代太阳光实现植物增长的条件下的植物生长灯具。
背景技术
为使植物生长，绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身，叶绿体在可见光的照射下，将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10％～20％左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。
在促成叶绿素形成的太阳光中，在可视光线中，中心波长450nm附近的青色光与660nm附近的赤色光最为需要。
利用灯光促进植物生长，是无土栽培中使用的重要技术。既可以作为太阳光的有益补充，也可以取代太阳光，而纯利用灯光使植物生长。即便是有土栽培，也可以使用灯光。
由于利用灯光会耗费能源，增加成本。如何有效地利用灯光，使得浪费更少，植物生长更快，成为摆在每个相关领域技术人员面前的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更加有效的植物生长灯具，在节约能源的同时，使得植物生长更快。
本发明的又一目的在于提供一种能够随着植物的生长周期不同，而自行调节的受光量的植物生长灯具。
为此，本发明提供了一种植物生长灯具，包括：
灯具本体，其设置在植物的上方，为植物供给灯光照射，供植物生长；以及
调节机构，其与所述灯具本体连接，调节所述灯具本体上下移动，以调节灯具本体发出的灯光到被照射植物顶尖之间的距离。
优选的是，所述的植物生长灯具还包括：探测装置，其探测所述灯具本体与植物顶尖之间的距离。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述调节机构包括：
钢丝线，其一端连接至所述灯具本体；
卷轮，所述钢丝线的另一端连接至所述卷轮，且钢丝缠绕在卷轮上；以及
转柄，其与卷轮连接，通过旋转带动卷轮转动，以卷绕或释放钢丝绳。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述转柄为手动手柄。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述转柄与电机输出轴连接，在电机的带动下旋转。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述灯具本体包括多个平行排列的条状结构，每个条状结构上设置有多个均匀排列的LED灯泡。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡包括两种波长的灯泡，一种是发出波长在445nm～455nm范围内的青光的青色灯泡，另一种是发出波长在655nm～665nm范围内的红光的红色灯泡，且所述红光灯泡和所述青光灯泡彼此间隔地设置。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述青光灯泡发出的光线的波长为450nm，所述红光灯泡发出的光线的波长为660nm。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡还包括绿光灯泡，其发出波长在475～485nm范围内的绿光，且所述绿光灯泡、红光灯泡和青光灯泡彼此间隔地设置。
优选的是，所述的植物生长灯具中，还包括：时间控制器，其与所述灯具本体连接，用于控制灯具上灯泡的点亮时间。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述青光灯泡与红光灯泡的数量相同，且每个条状结构上的青光灯泡和红光灯泡均各自分成多组独立控制，以通过开启／关闭部分青光灯泡或红光灯泡，实现红光量和青光量的所需配比。
优选的是，所述的植物生长灯具中，灯具本体上设置有LED灯灯泡，所述灯泡发出脉冲式闪烁光进行植物照射。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述条状结构的与灯泡置放侧相对的一侧设置有散热装置，其为栅格状的金属材料。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述调节机构调节灯具处于植物顶尖上方5～15cm处。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述调节机构与点亮灯泡的控制需满足使得被照射植物接受到的光量不小于80μmole／m2／s。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述独立控制控制为青光量与红光量的比值为3∶7。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，通过设置触碰棒的长度，决定调节机构的调节距离。
优选的是，所述的植物生长灯具中，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，触碰棒的端部设置有与控制器通讯连接的触碰传感器，当触碰传感器触碰到植物顶尖时，发送触碰信号给控制器，控制器根据该触碰信号控制伺服电机的运动。
优选的是，所述的植物生长灯具中，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为激光测距仪，控制器根据激光测距仪测到的距离控制伺服电机的运转。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡的非发光面一侧的条状结构上对应有凹陷部，以利于散热。
本发明人发现，光合作用中叶绿素对于青色波长(青紫色435～450nm：叶绿素b)的吸收最快，并且对于植物(主要是叶子)的健康影响很大，而赤色波长(650～680nm：叶绿素a)对于植物的花、籽、果实的健康影响很大。并且根据植物种类的不太，青色光与赤色光的比率也不尽相同。
因此，LED植物灯系统，青色与赤色的比率为青色X赤色(1-x)设置。此时纯青色的情况下x=1，纯赤色的情况下x=0.本发明目前设定x=0.3.
另外，植物的光合作用不仅取决于光的波长，也与光亮度有着非常重要的关联。光的亮度(LUX)，单位时间内光子(光粒子)数也是非常重要的。光亮的单位为PPDF，每株作物在系统中均以150mm的高度约150μmole／m2s的频率进行普照。
为使本LED植物灯的光均匀以及易于散热，本发明采用0.2w的青色与赤色的LED灯泡。并且可以采用方形的LED灯泡。每个灯泡的功率只有0.2w，极大地降低了功耗。
并且，为了便于植物灯散热，散热板44(包括散热槽)的材料可以采用铝制，散热板44上还设置了多个条形槽。每个LED植物灯可以由6个LED条状结构33所组成，如果每个条状结构33上设置100个LED灯泡12或22，则可以采用工作电压为DC24伏，这时消耗的电量为120瓦特。
为使LED植物灯能够正常工作，可以将直流变压器(SMPS)的输入设定为AC110～220伏，输出为DC24伏，功率为150w。
同时，为了方便设定LED植物灯的开闭，还设置了一时间控制器，这个时间控制器可以控制LED植物灯的开启时间，或其中部分LED植物灯的开启时间。
另外，为使光源稳定，本发明采用直流电流。并且可以采用光源脉冲波，就是闪烁型控制的LED植物灯。由于二极管灯泡具有频繁开关不易损坏的特性，而本发明人通过研究又发现，闪烁的LED植物灯不但能够节能，减轻LED植物灯的散热压力，而且还能够更好地促进植物的生长。
并且，根据植物的种类不同，光照量也不同，为了调节光照量，设置了光亮调节电路，设置了能够调节青色，赤色，绿色LED灯中各种颜色灯的亮灯数量与波长比率的调节装置。同时，在指定栽培对象的情况下，波长与光比率也可以是固定的。
并且，为了适应适应空间的大小，以及植物的种植规模，设置了LED单元组，可根据需要自主增加数量。
采用本发明的技术不但节约了能源，而且极大地促进了植物的生长。
附图说明
图1为本发明的植物生长灯具在植物生长盒中的设置示意图，其中采用手动机构调整灯具本体的上下运动；
图2为本发明的植物生长灯具在植物生长盒中的设置示意图，其中采用电动机构调整灯具本体的上下运动；
图3为本发明的植物生长灯具的条状结构与LED灯泡的排布示意图；
图4为本发明的条状结构中LED灯泡与散热器之间的设置示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1，本发明提供了一种植物生长灯具，包括：
灯具本体，其设置在植物15的上方，为植物供给灯光照射，供植物生长；以及调节机构1，其与所述灯具本体连接，调节所述灯具本体上下移动，以调节灯具本体发出的灯光到被照射植物顶尖之间的距离。调节机构1为手动调节机构，通过摇动手柄，使得钢丝带动灯具本体上下移动。当植物15刚开始生长的时候，位置较低，需要灯具本体向下运动。而随着植物的增高，向上调节灯具本体。
所述的植物生长灯具还包括：探测装置24，其探测所述灯具本体与植物顶尖之间的距离。
优选的是，所述的植物生长灯具中，所述调节机构包括：
钢丝线，其一端连接至所述灯具本体23；
卷轮21，所述钢丝线的另一端连接至所述卷轮，且钢丝缠绕在卷轮上；以及
转柄，其与卷轮连接，通过旋转带动卷轮转动，以卷绕或释放钢丝绳。
所述的植物生长灯具中，所述转柄1为手动手柄。
所述的植物生长灯具中，所述转柄2与电机输出轴连接，在电机的带动下旋转。
所述的植物生长灯具中，所述灯具本体包括多个平行排列的条状结构，如图3所示，每个条状结构上设置有多个均匀排列的LED灯泡12(22)。
所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡包括两种波长的灯泡，一种是发出波长在445nm～455nm范围内的青光的青色灯泡，另一种是发出波长在655nm～665nm范围内的红光的红色灯泡，且所述红光灯泡和所述青光灯泡彼此间隔地设置。
所述的植物生长灯具中，所述青光灯泡发出的光线的波长为450nm，所述红光灯泡发出的光线的波长为660nm。
所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡还包括绿光灯泡，其发出波长在475～485nm范围内的绿光，且所述绿光灯泡、红光灯泡和青光灯泡彼此间隔地设置。
所述的植物生长灯具中，还包括：时间控制器，其与所述灯具本体连接，用于控制灯具上灯泡的点亮时间。由于一些植物在生长过程中需要睡眠，而一些植物不需要。因此可以自动控制灯泡的点亮时间，以让需要睡眠的植物得到休息。
所述的植物生长灯具中，所述青光灯泡与红光灯泡的数量相同，且每个条状结构上的青光灯泡和红光灯泡均各自分成多组独立控制，以通过开启／关闭部分青光灯泡或红光灯泡，实现红光量和青光量的所需配比。
所述的植物生长灯具中，灯具本体上设置有LED灯灯泡，所述灯泡发出脉冲式闪烁光进行植物照射。
所述的植物生长灯具中，所述条状结构的与灯泡置放侧相对的一侧设置有散热装置，其为栅格状的金属材料。例如为铝制材料，其散热性能好。
所述的植物生长灯具中，所述调节机构调节灯具处于植物顶尖上方5～15cm处。
所述的植物生长灯具中，所述调节机构与点亮灯泡的控制需满足使得被照射植物接受到的光量不小于80μmole／m2／s。
所述的植物生长灯具中，所述独立控制控制为青光量与红光量的比值为3∶7。发明人发现，这种比值的情况下，植物生长迅速。
所述的植物生长灯具中，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，通过设置触碰棒的长度，决定调节机构的调节距离。这是一种人工的方式，可以通过人眼观察来决定调整距离。
所述的植物生长灯具中，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，触碰棒的端部设置有与控制器通讯连接的触碰传感器，当触碰传感器触碰到植物顶尖时，发送触碰信号给控制器，控制器根据该触碰信号控制伺服电机的运动。这是一种电动自动的方式。
所述的植物生长灯具中，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为激光测距仪，控制器根据激光测距仪测到的距离控制伺服电机的运转。激光测距仪可以探测LED灯泡14到植物顶尖的距离。
如图4所示，所述的植物生长灯具中，所述LED灯泡14的非发光面一侧的条状结构33上对应有凹陷部46，以利于散热。其中散热片44用于及时散出LED灯泡14发光产生的热量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (20)
1.一种植物生长灯具，其特征在于，包括：
灯具本体，其设置在植物的上方，为植物供给灯光照射，供植物生长；以及
调节机构，其与所述灯具本体连接，调节所述灯具本体上下移动，以调节灯具本体发出的灯光到被照射植物顶尖之间的距离。
2.如权利要求1所述的植物生长灯具，其特征在于，还包括：
探测装置，其探测所述灯具本体与植物顶尖之间的距离。
3.如权利要求1或2所述的植物生长灯具，其特征在于，所述调节机构包括：
钢丝线，其一端连接至所述灯具本体；
卷轮，所述钢丝线的另一端连接至所述卷轮，且钢丝缠绕在卷轮上；以及
转柄，其与卷轮连接，通过旋转带动卷轮转动，以卷绕或释放钢丝绳。
4.如权利要求3所述的植物生长灯具，其特征在于，所述转柄为手动手柄。
5.如权利要求3所述的植物生长灯具，其特征在于，所述转柄与电机输出轴连接，在电机的带动下旋转。
6.如权利要求4或5所述的植物生长灯具，其特征在于，所述灯具本体包括多个平行排列的条状结构，每个条状结构上设置有多个均匀排列的LED灯泡。
7.如权利要求6所述的植物生长灯具，其特征在于，所述LED灯泡包括两种波长的灯泡，一种是发出波长在445nm～455nm范围内的青光的青色灯泡，另一种是发出波长在655nm～665nm范围内的红光的红色灯泡，且所述红光灯泡和所述青光灯泡彼此间隔地设置。
8.如权利要求7所述的植物生长灯具，其特征在于，所述青光灯泡发出的光线的波长为450nm，所述红光灯泡发出的光线的波长为660nm。
9.如权利要求7所述的植物生长灯具，其特征在于，所述LED灯泡还包括绿光灯泡，其发出波长在475～485nm范围内的绿光，且所述绿光灯泡、红光灯泡和青光灯泡彼此间隔地设置。
10.如权利要求1或7所述的植物生长灯具，其特征在于，还包括：时间控制器，其与所述灯具本体连接，用于控制灯具上灯泡的点亮时间。
11.如权利要求7所述的植物生长灯具，其特征在于，所述青光灯泡与红光灯泡的数量相同，且每个条状结构上的青光灯泡和红光灯泡均各自分成多组独立控制，以通过开启／关闭部分青光灯泡或红光灯泡，实现红光量和青光量的所需配比。
12.如权利要求1所述的植物生长灯具，其特征在于，灯具本体上设置有LED灯灯泡，所述灯泡发出脉冲式闪烁光进行植物照射。
13.如权利要求6所述的植物生长灯具，其特征在于，所述条状结构的与灯泡置放侧相对的一侧设置有散热装置，其为栅格状的金属材料。
14.如权利要求1所述的植物生长灯具，其特征在于，所述调节机构调节灯具处于植物顶尖上方5～15cm处。
15.如权利要求11所述的植物生长灯具，其特征在于，所述调节机构与点亮灯泡的控制需满足使得被照射植物接受到的光量不小于80μmole／m2／s。
16.如权利要求11所述的植物生长灯具，其特征在于，所述独立控制控制为青光量与红光量的比值为3∶7。
17.如权利要求4所述的植物生长灯具，其特征在于，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，通过设置触碰棒的长度，决定调节机构的调节距离。
18.如权利要求5所述的植物生长灯具，其特征在于，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为触碰棒，其从所述灯具本体向下方延伸，触碰棒的端部设置有与控制器通讯连接的触碰传感器，当触碰传感器触碰到植物顶尖时，发送触碰信号给控制器，控制器根据该触碰信号控制伺服电机的运动。
19.如权利要求5所述的植物生长灯具，其特征在于，还包括：
控制器；
所述电机为伺服电机，受到所述控制器的控制；
其中，所述探测装置为激光测距仪，控制器根据激光测距仪测到的距离控制伺服电机的运转。
20.如权利要求6所述的植物生长灯具，其特征在于，所述LED灯泡的非发光面一侧的条状结构上对应有凹陷部，以利于散热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20170609 |