一种用于工厂化使用的LED组培床架及LED组培灯管的制作方法

本发明涉及一种组培架，尤其是一种用于工厂化使用的led组培床架及led组培灯管，属于组培技术领域。

背景技术：

光照培养架是提供植物人工培养及组织培养的专业器材，它摸拟自然日光下植物生长的条件，对植物的生长起到关键性的作用，既能提高植物的品质，增加植物的成活率和缩短生长周期，是接种后的组培苗生长的理想场所。

近些年以来，为了给组培苗的生长提供适宜的光照，提高组培苗的成品率，不少厂商和研究者对用于组培苗生产技术中涉及的床架以及所采用的光源提出了不少具有积极效果的技术方案。

在涉及光照培养架方面中国专利文献公开了一系列相关文献：

公开号为cn203661765u、cn207543715u，均公开了一种光照培养架，虽然两者在采用的技术方案上各有千秋，但是它们都有一个共性：都在支架的各层之间设有搁置组培瓶的层板，造成每一层上的光源都只对位于光源下部层板上的组培瓶起到照射作用，存在着一定的光照或能源的浪费。

根据本申请人多年来从事组培苗生产的经历，尤其是在工厂化生产组培苗的实践中，始终感到该行业始终存在如何提高人工光照效果、以及降低整体能耗的问题。虽然近些年通过led光源的采用，相对于采用荧光光源而言已经取得了一定的节能效果。但是如何对现在普遍采用的植物组培架进行结构上的改进，使在采用led光源以后的工厂化组培床架能够进行必要的创新，使其在提高能源的利用率方面更上一层楼。

此外，近年来，随着led光源技术的发展和成熟，将led灯作为组培光源已渐成趋势。通常情况下，作为组培光源应用时，是将多个led灯组成长条形灯管，并排安装在组培架上，为组培架上的组培瓶提供光照。

led灯作为组培光源其突出的特点是绿色环保。led灯不仅具有较高的发光效率，同时使用寿命也较传统荧光灯管高出近十倍，特别是led灯发热量小，这对组培需要的恒温恒湿环境控制非常有利。

然而，led光源与辐射源各方向上辐射亮度相同的朗伯光源不同，led灯是直线照射，各向照度不同性，直线照射下的光照强度大，照射角度稍有些变化，其光照强度就急剧下降。在应用于组培光照时，led组培灯管直线光照下的组培瓶受光强度大，而led组培灯管径向两侧的组培瓶光照强度就严重不足，如此，严重影响了组培条件的均一性，无法满足组培的需要。

为克服上述不足，现有技术中，一是在同一组培架上安装多个led灯，以增加整个组培架的光照强度，弥补led灯下斜侧方向的照度不足；还有一种方式，是在多个led组培灯管下设置扩散膜或透镜等，从而改变led组培灯管下各向的光照强度，满足组培的需要。

然而，上述努力仍存在着不足。一是增加led灯数量显然不够经济；二是在多个led组培灯管下设置扩散膜或透镜仍不易做到灯下各向的光照强度均一；其三，在多个led组培灯管下若设置扩散膜或透镜，其体积都须很大，要占用较大的空间，安装和使用都不方便，且占用过多组培架的有效空间会严重影响组培生产的效率。

中国专利文献cn103672490b提供了《一种led球泡灯》，通过在led光源上覆盖led透镜，使led光源的光线在led透镜的主反射部和主射出部之间产生反射和折射作用，改变射入光线的射出角度，并通过灯罩对射出光线进行进一步散射，从而增大整个led球泡灯的发光角度。

然而，上述发明中使用的led透镜为轴心旋转对称体，制造工艺复杂，且要配合灯罩才能达到所需要的目的，整个灯具结构复杂、部件多且装配繁琐。

中国专利文献cn207262347u提供了一种《灯具透镜及led灯具》，通过条形透镜覆盖在led灯珠上，解决光照不均匀、安装繁琐的问题。

此方案虽然使安装繁琐问题得以解决，但实践证明，光照不均匀的问题解决效果并不十分理想。

综上所述表明：如何进一步提高组培床的光能利用率就成为本行业需要解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的：旨在提出一种用于工厂化使用的led组培床架及led组培灯管，希望能够达到以下两个目的：

其一，对现在普遍使用的组培架，进行必要的创新，不仅能够提供对栽培植物的led光照，而且能够最大效率地利用好每一层led光源产生出的光照能量，达到降低整个栽培室能耗。

其二，提供一种led组培灯管，期望解决现有led灯管下及灯管两侧的光照强度基本一致的目的，从光源上满足组培光照均一的要求。

发明内容

本发明通过以下技术方案实现：

这种用于工厂化使用的led组培床架，包括货架式床架、设置在每层组培床架上的条状led灯条、配置在每一层货架式床架空间内的组培盘、搁置在组培盘内的组培瓶，其特征在于：所述的组培床架上设置着由边部导轨条和中间导轨条构成的搁置组培盘的载盘架；所述的组培盘的底部设有透光孔；所述组培盘的盘底部分别搁置在边部导轨条和中间导轨条上，由此构成自上而下全透光的led组培床架。

优选地，所述的边部导轨条设置在每一层组培床架的左右两侧的垂直状架体上，所述边部导轨条的一侧设有低于边部导轨条上平面的单侧台阶；所述的中间导轨条设置在每一层组培床架距两边部导轨条的等距离的每一层货架式床架的另一水平状架体上，所述中间导轨条两侧均设有一低于中间导轨条上平面的双侧台阶；两两对应的单侧台阶和双侧台阶构成了搁置组培盘的左右两边的导轨型载盘架。

优选地，所述的led灯条与组培瓶顶部相距15cm。

所述的led灯条上设置着led组培灯管，所述led组培灯管包括：透镜、led芯片、灯板；所述透镜其外侧为光滑面而内侧为自由曲面，所述led芯片安置在所述透镜内侧组成led灯珠，2个以上所述led灯珠以直线形式安装在所述灯板上，所述灯板固定在所述条形支架上组成长条形灯管。

优选地，所述透镜内侧设有容置腔，所述容置腔其内壁为自由曲面，所述led芯片嵌入在容置腔内与透镜紧密结合为一体。

优选地，所述自由曲面为划分网格法自由曲面。

优选地，所述透镜其底部为弧线多边体，所述弧线多边体下部设有连接凸起和散热孔洞，所述弧线多边体上部为球面体或拱形旋转体，所述球面体或拱形旋转体15外侧中央还有圆弧形凹陷。

优选地，所述球面体或拱形旋转体其外周直径d为10～20mm，所述弧线多边体底部至球面体或拱形旋转体顶部的高度h为4～10mm。

优选地，所述条形支架为中空型材，所述型材空腔内安置所述led芯片的驱动板；所述led灯珠通过粘合剂粘合在所述灯板上，所述灯板通过粘合剂粘合在所述中空型材的外侧。

优选地，所述led组培灯管上还设有灯罩，所述灯罩安装在所述条形支架上且包封所有所述的led灯珠。

优选地，所述led组培灯管上还设有堵头，所述堵头通过螺丝固定安装在所述条形支架的两端。

优选地，所述led组培灯管上还设有用于其在组培架上安装固定的扣件。

优选地，所述led芯片包括白光led芯片和红光led芯片，所述白光led芯片和红光led芯片分别与所述透镜粘合组成白光led灯珠和红光led灯珠，所述红光led灯珠间隔安装在2个以上的所述白光led灯珠之间。

根据以上技术方案提出的这种用于工厂化使用的led组培床架及led组培灯，与目前行业中普遍使用的同类装置相比较，具有以下特点：

1)由于本发明提出的这种用于工厂化使用的led组培床架，在每一分层的架体之间没有设置分层隔离的层板，同时又采用设有透光孔的组培盘，所以位于上层的任何一层led发光条上发射出的部分led光照均会通过组培盘上的透光孔穿透位至其下部的若干层位的组培盘，能够大大提高每一组组培床架上的光照利用率。

2)通过采用通过在led芯片上覆盖外侧为光滑面而内侧为自由曲面的透镜，不仅改变了led芯片射出的光线角度，消除了通常led灯不均匀的圆形光斑，使得led组培灯管两侧的光照强度与led组培灯管垂直下方的光照强度达到了基本一致，从而提高了led光线的利用效率，满足了组培研究和组培工厂化生产对光源高效、节能、光照均一、产热量低的要求，可大大提高组培苗的产量、质量，降低生产成本；

3)这种led组培灯管，结构简单，制造、安装方便，使用安全可靠，日常运营和维护也极为方便、成本低廉，因此，极具推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图的侧视图；

图3为导轨设置示意图；

图4为组培盘的结构示意图；

图5为led组培灯管立体分解结构示意图；

图6为led组培灯管正视省略结构示意图；

图7led组培灯管透镜正视剖面结构示意图；

图8led组培灯管透镜顶部视角立体结构示意图；。

图9为led组培灯管透镜底部视角立体结构示意图；

图10led组培灯管应用测试组培室中组培柜平面布置示意图；

图11led组培灯管测试布置示意图。

图中：1-组培床架2-led组培灯管3-组培瓶4-组培盘5-边部导轨件5.1-单侧台阶6-中间导轨件6.1-双侧台阶7-条形支架8-扣件9-堵头10-透镜11-led芯片11a-白光led芯片11b-红光led芯片12-灯板13-驱动板14-弧线多边体141-连接凸起142-散热孔洞15-球面体或拱形旋转体16-圆弧形凹陷a-透光孔b-透镜外侧c-透镜内侧d-容置腔。

具体实施方式

以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

本发明提出的这种用于工厂化使用的led组培床架及led组培灯管，其核心创意在于：取消原有组培架通常设计中搁置组培盘的分层板，将每一层上的组培盘直接搁置在两侧边的定位台阶上，使自上而下每一层led发光条的光亮能够穿透到位于它下部的所有组培盘上，从整体上提高了光的利用率；

此外，通过采用新的led光源，消除了通常led灯不均匀的圆形光斑，使得led组培灯管两侧的光照强度与led组培灯管垂直下方的光照强度达到了基本一致，从而提高了led光线的利用效率，满足了组培研究和组培工厂化生产对光源高效、节能、光照均一、产热量低的要求，可大大提高组培苗的产量、质量，降低生产成本。

图1-4给出了这种用于工厂化使用的led组培床架的结构示意图。

这种用于工厂化使用的led组培床架，包括货架式床架1、设置在每层组培床架1上的条状led灯条、配置在每一层货架式床架空间内的组培盘4、搁置在组培盘4内的组培瓶3，所述的组培床架1上设置由边部导轨条5和中间导轨条6构成的组培盘4载盘架；所述的组培盘4底部设有透光孔a；所述组培盘4的盘底部分别搁置在边部导轨条5和中间导轨条6上，由此构成自上而下全透光的led组培床架。

所述的边部导轨条5设置在每一层组培床架1的左右两侧的架体上，所述边部导轨条5的一侧设有低于边部导轨条5上平面的单侧台阶5.1；所述的中间导轨条6设置在每一层组培床架1距两边部导轨条5的等距离的每一层货架式床架1另一水平状架体上，所述中间导轨条6两侧均设有一低于中间导轨条5上平面的双侧台阶6.1；两两对应的单侧台阶5.1和双侧台阶6.1构成了组培盘4的左右两边的支撑导轨型载盘架。

采用这种组培床架，由于没有分隔层位的层板，每一层位顶部设置的led灯条在对位于下部的组培瓶内的植培苗进行光照的时候，总是会有一部份光亮透过那一层位上搁置组培瓶的组培盘盘底的透光孔a向下沿伸，把部分光能照射到下一层位上的组培瓶上。这种上下叠加照射的结果势必会提高整个组培生产车间的光能利用率；由此达到本发明的第一个发明目的。

所述的led灯条与组培瓶3顶部3相距15cm。

如图5为本发明提供的一种led组培灯管立体分解结构示意图、图6为本发明提供的一种led组培灯管正视省略结构示意图、图7为本发明提供的一种led组培灯管透镜正视剖面结构示意图、图8为本发明提供的一种led组培灯管透镜顶部视角立体结构示意图、图9为本发明提供的一种led组培灯管透镜底部视角立体结构示意图所示：

本发明提出的这种led组培灯管，包括透镜10、led芯片11、灯板12、条形支架7，其中：

透镜10其外侧为光滑面、而内侧为自由曲面，led芯片11安置在透镜内侧组成led灯珠，2个以上led灯珠以直线形式安装在灯板12上，灯板12固定在条形支架7上组成长条形灯管。

本实施例中，透镜内侧设有容置腔d，容置腔d内壁为自由曲面，led芯片11嵌入在容置腔d内与透镜10紧密结合为一体。

作为一种优选的技术方案，自由曲面采用划分网格法自由曲面。

本实施例中，透镜10的底部为弧线多边体14，弧线多边体14下部设有连接凸起141和散热孔洞142，弧线多边体14上部为球面体或拱形旋转体15，球面体或拱形旋转体15外侧中央还有圆弧形凹陷16。

球面体或拱形旋转体15外周直径l为10～20mm，弧线多边体14底部至球面体或拱形旋转体15顶部的高度h为4～10mm。

本实施例中，条形支架7为中空型材，型材空腔内安置led芯片11的驱动板13；led灯珠通过粘合剂粘合在灯板12上，灯板12通过粘合剂粘合在中空的条形支架7外侧。

上述led组培灯管上还可设置灯罩，所述灯罩虽未在本说明书附图中标出，但显然，灯罩可安装在支架上用于包封所有的led灯珠。

上述led组培灯管上还设有堵头9，堵头通过螺丝固定安装在条形支架7的两端，用于包封灯管组件的两个端头。

为便于安装使用，led组培灯管上还设有用于其在组培架上安装固定的扣件8。

作为一种优选的技术方案，led芯片11可以包括白光led芯片11a和红光led芯片11b，白光led芯片11a和红光led芯片11b分别与透镜10粘合成白光led灯珠和红光led灯珠，红光led灯珠间隔安装在2个以上的白光led灯珠之间，用于调整led组培灯管的光色。

效果测试

1)led组培灯管光照系统的设置：

在面积为144平方米、净高为4.2米的测试组培室e内，中部设置三列双组培柜81、两端各设置一列单组培柜82，单、双组培柜各由6个独立的组培架83组成，每个组培架83个分成数层，单、双组培柜每层共设置30支led组培灯管，两支平行的led组培灯管84之间距离为50cm，led组培灯管距组培瓶85盖的垂直高度也就是led组培灯管84光照强度的测试高度为15cm。

测试组培室8中安装的led组培灯管84采用pwm控制器进行调光控制，每个控制器最多控制32盏led组培灯管84，控制器面板上设置3个开关，分别按要求控制led组培灯管84发光功率为额定功率的30％、50％、80％。

测试用的本发明提供的led组培灯管简称有透镜灯管，长度为1200mm，没有灯罩，支架采用铝合金型材，支架上安装有60个led灯珠，组成led灯珠的透镜为塑料材质，其中包括54个白光led灯珠和6个红光led灯珠，红光led灯珠均匀分布在白光led灯珠之间，目的在于调整led组培灯管的光色，每支组培灯管功率为16w，使用220v电源电压。

对比用的led组培灯管简称无透镜灯管，除没有透镜外，其余各项指标与测试用的本发明提供的led组培灯管简称有透镜灯管完全一致。

2)现场照度测试数值：

其中：led组培灯管84发光功率控制为额定功率的80％。

测试结果表明：

采用本发明提供的led组培灯管能有效改善led组培灯管两侧照度的均一性，使led组培灯管两侧照度与led组培灯管正中下的光照强度达到基本一致，能够满足植物组培的需要。

综上所述：

本发明提供的这种用于工厂化使用的led组培床架及led组培灯管，通过采用没有搁置组培盘的分层板，将每一层上的组培盘直接搁置在两侧边的定位台阶上，使自上而下每一层led发光条的光亮能够穿透到位于它下部的所有组培盘上，从整体上提高了光的利用率；同时，又在led芯片上覆盖外侧为光滑面而内侧为自由曲面的透镜，不仅改变了led芯片射出的光线角度，消除了通常led灯不均匀的圆形光斑，使得led组培灯管两侧的光照强度与led组培灯管垂直下方的光照强度达到了基本一致，从而提高了led光线的利用效率，满足了组培研究和组培工厂化生产对光源高效、节能、光照均一、产热量低的要求，可大大提高组培苗的产量、质量，降低了整个组培车间的生产能耗。